| 【発明の名称】 |
金属部品 |
| 【発明者】 |
【氏名】内尾 健司
【氏名】中村 克昭
【氏名】成田 進
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| 【要約】 |
【課題】テーパ螺合においても、腐食部の応力による割れを極力防止できる信頼性の高い金属部品の構造を提供することを目的とする。
【解決手段】開口内壁にねじ山、ねじ溝をもつ金属部品の開口内周に設けられる螺合開始基点が、開口端部より内側に設けられていることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 開口内壁にねじ山、ねじ溝を持つ金属部品の開口内壁に設けられる螺合開始基点が、開口端部より内側に設けられていることを特徴とする金属部品。
【請求項２】 請求項１において、開口端部から螺合開始基点までの内壁領域には、ねじ山、ねじ溝を設けていないことを特徴とする金属部品。
【請求項３】 請求項１、２において、上記開口内壁に設けられたねじ山、ねじ溝は、内方に向けて順次内径が小さくなるようなテーパ状に形成されていることを特徴とする金属部品。
【請求項４】 請求項１において、上記螺合開始基点から外方に螺合開始基点での内径より大きな内径を有する延長部を有していることを特徴とする金属部品。
【請求項５】 請求項４において、上記延長部の開口付近は、Ｒ面取りがなされていることを特徴とする金属部品。
【請求項６】 請求項５において、上記延長部の外径は、螺合開示基点での外径より大きいように形成されていることを特徴とする金属部品。
【請求項７】 請求項１乃至６の何れかに記載の金属部品において、前記金属部品は、銅合金によって形成されていることを特徴とする金属部品。
【請求項８】 請求項７において、前記銅合金は、見かけ上のＺｎ含有量を以下に示す意味で用いた場合、Ｚｎ含有量を３７〜５０ｗｔ％、Ｓｎを０．５〜７ｗｔ％含むことを特徴とする金属部品。
{（Ｂ＋ｔ・Ｑ）／（Ａ＋Ｂ＋ｔ・Ｑ）}×１００Ａ：Ｃｕ含有量（ｗｔ％）、Ｂ：Ｚｎ含有量（ｗｔ％）、ｔ：ＳｎのＺｎ当量、Ｑ：Ｓｎ含有量（ｗｔ％）
【請求項９】 請求項７において、前記銅合金は、以下の結晶組織のうち少なくとも１つを満たすことを特徴とする金属部品。
■結晶組織は、少なくともγ相を含み、その面積比率が、１〜５０％■結晶組織は、少なくともβ相、γ相を含み、β相の面積比率が２５〜４５％、γ相の面積比率が２５〜４５％■結晶組織は、α相、β相、γ相を含み、α相の面積比率が３０〜７５％、β相の面積比率が０〜５５％、γ相の面積比率が１〜５０％■結晶組織は、γ相の短軸の平均結晶粒径が５μｍ以下【請求項１０】 請求項７において、見かけ上のＺｎ含有量を以下に示す意味で用いた場合、Ｚｎ含有量を３７〜５０ｗｔ％、Ｓｎを０．５〜７ｗｔ％含み、{（Ｂ＋ｔ・Ｑ）／（Ａ＋Ｂ＋ｔ・Ｑ）}×１００Ａ：Ｃｕ含有量（ｗｔ％）、Ｂ：Ｚｎ含有量（ｗｔ％）、ｔ：ＳｎのＺｎ当量、Ｑ：Ｓｎ含有量（ｗｔ％）
以下の結晶組織のうち少なくとも１つを満たすことを特徴とする金属部品。
■結晶組織は、少なくともγ相を含み、その面積比率が、１〜５０％■結晶組織は、少なくともβ相、γ相を含み、β相の面積比率が２５〜４５％、γ相の面積比率が２５〜４５％■結晶組織は、α相、β相、γ相を含み、α相の面積比率が３０〜７５％、β相の面積比率が０〜５５％、γ相の面積比率が１〜５０％■結晶組織は、γ相の短軸の平均結晶粒径が５μｍ以下【請求項１１】 請求項７において、前記銅合金は、以下の結晶組織のうち少なくとも１つを満たすことを特徴とする金属部品。
■結晶組織は、常温でα相面積比率が４０〜９４％、β相の面積比率が０〜３０％、γ相の面積比率が３〜３０％、α相及びβ相の平均結晶粒径が１５μｍ以下、γ相の短軸の平均結晶粒径が８μｍ以下■４８０〜７５０℃の温度領域で平均結晶粒径が１５μｍ以下、β相の面積比率３０〜９０％【請求項１２】 請求項７において、前記銅合金は、見かけ上のＺｎ含有量を以下に示す意味で用いた場合、Ｚｎ含有量を３７〜４６ｗｔ％、Ｓｎを０．５〜７ｗｔ％含み、{（Ｂ＋ｔ・Ｑ）／（Ａ＋Ｂ＋ｔ・Ｑ）}×１００Ａ：Ｃｕ含有量（ｗｔ％）、Ｂ：Ｚｎ含有量（ｗｔ％）、ｔ：ＳｎのＺｎ当量、Ｑ：Ｓｎ含有量（ｗｔ％）
以下の結晶組織のうち少なくとも１つを満たすことを特徴とする金属部品。
■結晶組織は、常温でα相面積比率が４０〜９４％、β相の面積比率が０〜３０％、γ相の面積比率が３〜３０％、α相及びβ相の平均結晶粒径が１５μｍ以下、γ相の短軸の平均結晶粒径が８μｍ以下■４８０〜７５０℃の温度領域で平均結晶粒径が１５μｍ以下、β相の面積比率３０〜９０％【請求項１３】 請求項７乃至１２項の何れかに記載の金属部品のおいて、少なくとも金属部品の開口端部表面のZn含有量は、母材部分のZn含有量より少ないことを特徴とする金属部品。
【請求項１４】 請求項７乃至１２項の何れかに記載の金属部品のおいて、少なくとも金属部品の開口端部表面の結晶組織は、母材部分の結晶組織と異なることを特徴とする金属部品。
【請求項１５】 請求項１４記載の金属部品において、前記開口端部表面の結晶組織が、α相からなることを特徴とする金属部品。
【請求項１６】 請求項１２乃至１５の何れかに記載の金属部品において、前記母材部分と異なる組成または組織を有する部分は、金属部品表層から０．０５〜０．５ｍｍであることを特徴とする金属部品。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属部品、特に、螺合部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、配管の継ぎ手に用いる金属部品は、黄銅がコスト、施工時の加工性の良さから利用されているが、表面の腐食より螺合している継ぎ手部分（めす側）にひび割れが生じるという恐れがあり、特に、螺合部分に、テーパーを形成している場合は、割れを誘発する応力がより多くかかっているので、その恐れは、無視できない。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、テーパ螺合においても、腐食部の応力による割れを極力防止できる信頼性の高い構造を提供することを目的とし、開口内壁にねじ山、ねじ溝を持つ金属部品の開口内周に設けられる螺合開始基点が、開口端部より内側に設けられていることを特徴とする。
【０００４】
【発明の実施の形態】図１は、黄銅を鍛造にて成形した後、加工したT字型継ぎ手１の１個所の開口２を従来の構造をにて、開口２内壁にねじ部３（ねじ山、ねじ溝を合せていう）を形成したものである。ねじ部３は、開口２入り口から内方に向かって順次内径が小さくなるようなテーパ状にねじがきってある（従来例）。また、螺合の開始の基点４（以下螺合開始基点と称す。）は、開口端に位置している。
【０００５】図２は、図１の開口１の端部から内方に位置した部分にねじ部２の螺合開始基点４を設けている。５は、前記開口内の螺合開始基点４から開口１端部に設けられた延長部であり、図示していないおねじの螺合を阻害しないように螺合開始基点４の内径より若干大きな径を有している。また、開口１端部は、腐食に弱いエッジ部をＲ面取りすることで、緩和している。
【０００６】次に、上記した構造のサンプルを以下の条件にて試験した結果を図４に示す。実施例１は、延長部の長さを３ｍｍ、実施例２では、５ｍｍとして評価した。
【０００７】〔試験条件〕図３に示すように２８％アンモニア水溶液が、入っているガラスデシケータ内に上記サンプルをおねじにて締め付けた状態にて載置し、このアンモニア蒸気雰囲気中のそれぞれのサンプルを２４時間、４８時間、７２時間、９６時間の経過観察を行い評価した。
【０００８】螺合時の締め付けトルクは、４００ｋｇｆ・ｃｍ、６００ｋｇｍ・ｃｍとした。
【０００９】以上のように延長部を設けたものは、ないものに比べ格段に耐久性に優れていることが解った。
【００１０】また、延長部の長さは、長い方が望ましいが、その長さは、おねじ側の螺合を阻害しない範囲とする。
【００１１】尚、延長部の形状としては、開口を外部に拡開したもの（図５、図６参照）、膨出部を設けたもの（図７参照）、開口を若干絞ったもの（図８参照）も破壊の基点となっていた開口端部分の応力を同様に緩和できる。すなわち、螺合開始基点を開口より内側に設けられる構造であれば、応力は、緩和でき開口の応力腐食割れを極力防ぐことができるので、適宜変更可能である。
【００１２】また、実施例では、耐食性に若干劣る黄銅材料を用いたが、耐食性の優れた材料をもちいることで、更に、信頼性の高い金属部品を提供できることは、言うまでもない。
【００１３】なお、応力腐食割れの主たる原因が、表面の腐食による表面欠陥に起因することから、腐食の影響を受け易い開口端部の表面を耐食性の富むように母材部分の組成及び／又は組織を改質してもよい。特に、銅合金は、Znの含有量が少ない方が、耐食性に富み、また、組織としては、α相が、望ましい。表面改質は、改質したい部分を、加熱し、Znが気化することを利用することで行え、また、組織の改質についても、結晶を目的とする組織になるまで、加熱し、急冷することで、得ることができる。
【００１４】また、金属部品の母材部分と異なる組成または組織を有する部分は、金属部品表層から０．０５〜０．５ｍｍとすることが、望ましい。あまり薄いと耐食性の効果が、低下し、あまり厚すぎると母材のもつ強度特性等を阻害してしまうからである。また、その部分は、金属部品の開口端部表面に施せば良いが、金属部品の外表面全てに施してももちろん良い。
【００１５】また、耐食性に優れた黄銅として、例えば、本出願人が、先に提案している黄銅でありながら耐食性、強度が優れている以下の材料が好適に利用できる。以下の材料は、量産性に優れている鍛造が好適に利用できる素材でもある。
【００１６】見掛け上のＺｎ含有量が３７〜５０ｗｔ％、Ｓｎ含有量が０．５〜７ｗｔ％である組成を用いることができる。
【００１７】ここで、「見掛け上のＺｎ含有量」という用語は、ＡをＣｕ含有量〔ｗｔ％〕、ＢをＺｎ含有量〔ｗｔ％〕、ｔを添加した第３元素（例えばＳｎ）のＺｎ当量、Ｑをその第３元素の含有量〔ｗｔ％〕としたとき、「｛（Ｂ＋ｔ・Ｑ）／（Ａ＋Ｂ＋ｔ・Ｑ）｝×１００」の意味で用いる。
【００１８】また、素材は、以下の結晶構造の少なくとも一つを有する。
■結晶組織は、少なくともγ相を含み、その面積比率が、１〜５０％■結晶組織は、少なくともβ相、γ相を含み、β相の面積比率が２５〜４５％、γ相の面積比率が２５〜４５％■結晶組織は、α相、β相、γ相を含み、α相の面積比率が３０〜７５％、β相の面積比率が０〜５５％、γ相の面積比率が１〜５０％■結晶組織は、γ相の短軸の平均結晶粒径が５μｍ以下。
【００１９】このような結晶構造とすることにより、鍛造温度３００〜５５０℃の低温においても低温度域で再結晶を起こさせながら塑性変形させても、十分な延性を確保することができ、複雑な形状のものも成形できるようになる。すなわち、最終形状に近い成形が可能となるので、加工の少ない成形体を提供できる。このことは、切削性の向上の為に一般に添加していたＰｂをなくすことができることになり、環境に配慮した部品を提供できる。
【００２０】また、見掛け上のＺｎ含有量が３７〜４６ｗｔ％、Ｓｎ含有量が０．５〜７ｗｔ％である組成を用い、鍛造温度４８０〜７５０℃の温度で鍛造することで少なくとも以下の結晶組織をもつものも利用することもできる。この組織を持つものは、上記のものに比べ切削性を向上させることができる。
【００２１】■結晶組織は、常温でα相面積比率が４０〜９４％、β相の面積比率が０〜３０％、γ相の面積比率が３〜３０％、α相及びβ相の平均結晶粒径が１５μｍ以下、γ相の短軸の平均結晶粒径が８μｍ以下■４８０〜７５０℃の温度領域で平均結晶粒径が１５μｍ以下、β相の面積比率３０〜９０％。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、螺合開始の基点をめねじの開口より内方に設ける構造にした為、応力腐食割れの起こる開口端部の応力を緩和できるので、割れを極力防止できる構造を提案できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００８７
【氏名又は名称】東陶機器株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月２３日（２０００．６．２３） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５７５０（Ｐ２００１−６５７５０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１８９０８２（Ｐ２０００−１８９０８２） |
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