(57)【要約】挿入体のめっきが、該挿入体が配設される基板のｅｍｆ電位と同様なｅｍｆ電位を有する、めっきされたファスナ挿入体を採用してファスナ組立体における異種金属接触腐食を防ぐ方法が開示される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内にファスナを結合するのに用いるためのめっきされた金属製のファスナ挿入体であって、
めっきされた外面を有するほぼ円筒形の金属製本体
を備え、前記めっきが、前記基板のｅｍｆ電位と同様なｅｍｆ電位を有する金属合金から形成されたことを特徴とするめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項２】
前記めっきが、約０．０００２インチから約０．０００５インチまでの間の平均乾燥厚さを有する請求項１に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項３】
前記めっきが、約０．０００３インチから約０．０００４インチまでの間の平均乾燥厚さを有する請求項１に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項４】
前記金属製本体が、ステンレス鋼から形成された請求項１に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項５】
前記金属製本体が、複数の巻回部を含む螺旋状に巻かれたワイヤ形態である請求項４に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項６】
前記挿入体の前記コイルが、前記タップ立てされた穴の中に挿入されたときに、６０°の雌ねじ山を与える請求項５に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項７】
前記めっきが、前記基板のｅｍｆ電位と比較して±０．２５ｖのｅｍｆ電位を有する請求項１に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項８】
前記めっきがアルミニウムである請求項１に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項９】
挿入体、ファスナ、及び基板の少なくとも１つが、前記挿入体、前記ファスナ、又は前記基板の他のものの金属とは異なる金属合金から形成された、金属製ファスナを含むファスナ組立体と、ファスナ挿入体を受け取るためのタップ立てされた穴を含む金属性基板とにおいて用いられるめっきされた金属性のファスナ挿入体であって、前記挿入体が、
複数の巻回部を含む螺旋状に巻かれたワイヤからなるほぼ円筒形の本体を備え、
その外面が、前記基板のｅｍｆ電位と同様なｅｍｆ電位を有する金属合金でめっきされて、前記ファスナ組立体における異種金属接触腐食を減少させるようになったことを特徴とするめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項１０】
前記めっきが、約０．０００２インチから約０．０００５インチまでの間の平均乾燥厚さを有する請求項９に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項１１】
前記めっきが、約０．０００３インチから約０．０００４インチまでの間の平均乾燥厚さを有する請求項９に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項１２】
前記金属製本体が、ステンレス鋼から形成された請求項９に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項１３】
前記めっきが、前記基板のｅｍｆ電位と比較して±０．２５ｖのｅｍｆ電位を有する請求項９に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項１４】
前記めっきがアルミニウムである請求項９に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項１５】
前記挿入体の前記コイルが、前記タップ立てされた穴の中に挿入されたときに、６０°の雌ねじ山を与える請求項９に記載のめっきされた金属製のファスナ挿入体。
【請求項１６】
タップ立てされた穴において用いるための金属製のファスナ挿入体とファスナとを採用してファスナ組立体における異種金属接触腐食を防ぐための方法であって、
ａ）ファスナと、前記ファスナを前記タップ立てされた穴の中に保持するファスナ挿入体とを準備する段階と、
ｂ）前記ファスナ挿入体を、前記基板のｅｍｆ電位と同様なｅｍｆ電位を有する金属合金でめっきする段階と、
ｃ）前記タップ立てされた穴の中で、前記ファスナと、被覆されたファスナ挿入体とを隣接させる段階と
からなる方法。
【請求項１７】
前記めっきが、約０．０００２インチから約０．０００５インチまでの間の平均乾燥厚さを有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記挿入体がステンレス鋼から形成された請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記めっきが、前記基板のｅｍｆ電位と比較して±０．２５ｖのｅｍｆ電位を有する請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記めっきがアルミニウムである請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記金属製本体が、複数の巻回部を含む螺旋状に巻かれたワイヤ形態である請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記挿入体の前記コイルが、前記タップ立てされた穴の中への挿入時に、６０°の雌ねじ山を与える請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆されたファスナ挿入体とこのようなファスナ挿入体をめっきする方法に関し、より具体的には、ファスナ組立体における異種金属接触腐食を防ぐようにファスナ挿入体にめっきすることに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファスナ組立体には、種々の形状、寸法、設計、及び材料がある。多くのファスナ組立体は、ボルト、ピン、又はスクリューといったファスナを含むだけでなく、タップ立てされた穴の中に入れられるファスナ挿入体も含むことになる。
【０００３】
特定の締結工程に必要な種類のファスナ挿入体は、主に、採用されるべきファスナの種類を決定するものであった。本発明は、異種金属接触腐食が潜在的な問題である種々のファスナ組立体に適用可能であるが、本発明は、以下において、金属製の螺旋コイル状ワイヤファスナ挿入体をもつファスナ組立体を参照して述べる。限定されない例として、ねじ切りされたファスナとの関連において有用な特定の金属製の螺旋コイル状ワイヤ挿入体は、「成形材料のためのワイヤコイルねじ山挿入体」と題する米国特許第２，６７２，０７０号、及び「被覆されたファスナ挿入体及びこれを製造する方法」と題する米国特許第６，２２４，３１１  Ｂ１号に記載されており、これらの各々は、明確に、引用により組み入れられる。
【０００４】
一般的には、タップ立てされたねじは、挿入体が、ねじ係合長さの全体にわたって動的及び静的負荷のよりバランスのとれた分布を与えるので、こうした螺旋コイル状ワイヤ挿入体の固有の可撓性に起因して強化される。このことは、タップ立てされた穴を含む基板が、比較的柔らかい金属、すなわち、アルミニウム及びマグネシウムから形成された場合に、特に重要である。固有の可撓性はまた、リード及び角度の誤差の変動を補償する。
【０００５】
さらに、螺旋コイル状挿入体は、ステーキング、ロック、又はスエージングを呈さず、所定位置にキー係合することを要求しないため、最初に、応力は基板に導入されない。螺旋コイル状ワイヤ挿入体は、他の挿入体より小さいボス、フランジ、及びファスナを用いることを可能にし、したがって、特に高容量の用途に対して費用節約を呈する。
【０００６】
こうした螺旋コイル状ワイヤ挿入体は、通常は、ねじ切りされたファスナのための係留機構として有用ではあるが、高強度の用途に用いられるようにするために、こうした挿入体は、３０２／３０４ステンレス鋼のような高強度の材料から形成されなければならない。他の合金から形成された基板又はファスナと関連してステンレス鋼挿入体を用いることは、時が経つにつれて異種金属接触腐食が生じる可能性のような或る認識された問題を招くことになる。「異種金属接触腐食」という句は、電解物中の２つの異なる金属間のガルバニ電池における２つの金属の電位（ｅｍｆ）の差に由来して生じる電流に起因する電気化学的腐食を意味する。
【０００７】
ステンレス鋼ファスナ挿入体は、異種金属接触腐食を防ぐ目的のために、挿入体を取り付ける前にタップ立てされた穴に塗布されるジンククロメート錆止めペイントと併せて用いられていた。しかしながら、ジンククロメートペイントの塗布は、厳密な量的制御を要求し、手間がかかると考えられる。このペイントの塗布は、取り付け者に基づく、非常に主観的なものである。ねじ切りされたファスナのためのファスナ挿入体の場合においては、多過ぎるペイントの塗布は、このペイントに起因する過剰に高いトルクをもたらし、これは、最終的に、ロックコイルのコードの下で硬化して、これらの移動を妨げる場合がある。このことは、クランプ荷重の読みの間違い、及び不十分に取り付けられたボルトをもたらすことになる。さらに、取り付け工具は、工具のマンドレル上へのペイントの望ましくない堆積を防止するために、頻繁なクリーニングを要求する。少な過ぎるジンククロメート錆止めペイントの塗布は、不適切な腐食防護といった他の問題を招く。
【発明の開示】
【０００８】
上記のことを考慮して、本発明は、
ａ）ファスナと、ファスナをタップ立てされた穴の中に保持するファスナ挿入体とを準備する段階と、
ｂ）該ファスナ挿入体を、基板のｅｍｆ電位と同様なｅｍｆ電位を有する金属合金でめっきする段階と、
ｃ）該タップ立てされた穴の中で、該ファスナと、被覆されたファスナ挿入体とを隣接させる段階と
からなる、タップ立てされた穴において用いるための金属製のファスナ挿入体とファスナとを採用してファスナにおける異種金属接触腐食を防ぐ方法に関する。
【０００９】
ファスナ挿入体をめっきする結果として、本発明の主要な目的は、ファスナ組立体における異種金属接触腐食を防ぐことにより、ファスナ用途の耐用年数を延ばすことである。
【００１０】
したがって、本発明は、さらに、前述の基板のｅｍｆ電位と同様なｅｍｆ電位を有する金属合金から形成されたものによりめっきされた外面を有するほぼ円筒形の金属製本体を備えためっきされた金属性のファスナ挿入体に関する。
【００１１】
本発明の適用可能性のさらに別の範囲は、以下に与えられる詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明及び特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、これらは例示のためだけであることが意図され、本発明の範囲を制限することが意図されるものではないことを理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、詳細な説明及び添付の図面からより完全に理解されるであろう。
好ましい実施形態の以下の説明は、本質的に例示的なものに過ぎず、決して、本発明、その適用例、又はその用途を限定しようとするものではない。
【００１３】
図１を参照すると、内方に突出するねじ１６を含む１つ又はそれ以上のタップ立てされた穴１４を有する基板１２と関連して用いるためのファスナ組立体１０が示されている。ファスナ挿入体を要求する基板は、一般に、アルミニウム又はマグネシウム合金のような比較的柔らかい金属から鋳造されるか又は押し出し成形され、限定されない例として、車体又は航空機のパネル、及びエンジンブロックのような多数の最終製品のいずれか１つの一部になることができる。ファスナ組立体１０は、ファスナ２０と、タップ立てした穴１４の中に挿入可能なファスナ挿入体２２とを含む。
【００１４】
ファスナ２０は、一般に、ヘッド２４と、半径方向外方に突出するねじ２８を有するシャンク２６を含む。ファスナ挿入体２２は、ファスナをタップ立てされた穴の中に保持することができるどんな形態であってもよいが、第１端３６と第２端３８との間に配設された複数の巻回部３４を有する本体３２を含む螺旋状に巻かれたワイヤ３０の形態であることが好ましい。端部の少なくとも１つには、タングのない実施形態において、取り付け又は取り外し工程の助けになる駆動タング又はノッチを設けることができる。
【００１５】
ファスナ挿入体２２は、図２に最も明らかに示されるように、取り付けられたときに、その中にしっかりと固定されることになるように、取り付け前には、タップ立てされた穴１４より大きい直径であることが好ましい。さらに、螺旋状に巻かれた挿入体がタップ立てされた穴の中に配設されたときには、コイルは、どんな標準的なねじ切りされたボルト又はスクリューにも事実上適応できる恒久的な６０度の雌ねじ巻き目を与える。
【００１６】
ファスナ挿入体を所望の形状に形成した後、該挿入体は、任意的にクリーニングされ、及び／又は、別の方法によりめっき準備される。
【００１７】
この点に関しては、汚染物は、ファスナ挿入体に対するめっきの不良な付着を生じさせることがあるため、ファスナ挿入体には、油、グリース、金属の削り屑などのような汚染物がないことが好ましい。したがって、必要であれば、ファスナ挿入体は、めっき前に、塩素系溶剤又はフッ素系溶剤、洗剤、又は部分が、おおよそ４００℃から４２５℃までの間の温度に、１０分から２０分間だけ曝されて、あらゆる石油ベースの汚染物が完全に炭化されることを確実にする高温焼却工程を用いて、クリーニングされる、すなわち、脱脂される。
【００１８】
表面をクリーニングすることに加えて、ファスナ挿入体は、水素の発生を抑制する抑制剤を含む酸性の脱酸素組成物の中に浸漬することができる。
【００１９】
挿入体がめっき準備されると、該挿入体は、周知の電気化学的めっき技術を用いて電気めっきされる。例えば、アルミニウム合金基板に配設されるべきファスナ挿入体に対しては、相補的なアルミニウム組成物を含む電気めっき槽が与えられる。このような電気めっき槽組成物は、ミネソタ州ミネアポリス所在のＡｌｕｍｉＰｌａｔｅ社のような様々な源から商業的に購入することができる。
【００２０】
水性クリーニング、酸の脱酸、及び後続のめっきの段階を含む好ましいめっき工程は、米国特許第４，４１７，９５４号に記載されている。クリーニング及び脱酸の後、適切なアルミニウムめっき組成物が、非水性のアプリオリ電解物において準備され、挿入体は、自由水素に対して露出されなくなる。好ましい実施形態の下では、採用されるめっきは、基板のｅｍｆ電位と比較すると±０．２５ｖであるｅｍｆ電位を有する。めっき組成物は、約０．０００２から約０．０００５までの間、より好ましくは約０．０００３から約０．０００４インチまでの間の比較的一様な平均乾燥厚さで塗布される。薄いめっきは、ファスナ組立体において異種金属接触腐食を防ぐには十分に効果的ではなく、厚いめっきは、取り付け工具類と干渉することがある。
【００２１】
めっき後ではあるが、タップ立てした穴の中への取り付け前に、例えば、めっきされたファスナ挿入体は、任意的に、浸漬噴霧技術又は空気噴射技術により、フルオロポリマー又はクロム酸鉛組成物で被覆される。
【００２２】
上記の方法により準備されたファスナ挿入体は、塩水噴霧試験を使用して分析された。アルミニウムめっきされたファスナ挿入体は、アルミニウムブロックのタップ立てされた穴の中に取り付けられて、ＡＳＴＭ  Ｂ  １１７−９７準拠の塩水噴霧を、５００時間だけ受けた。５００時間後、アルミニウムめっきされたファスナ挿入体は取り除かれて、金属組織学的に検査された。アルミニウムブロックの露出表面又は露出ねじのいずれにおいても、腐食は観測されなかった。
【００２３】
本発明の説明は、本質的に例示的なものに過ぎず、したがって、本発明の一般的な説明から離れない変形態様は、本発明の範囲内にあることが意図される。このような変形態様は、本発明の精神及び範囲から離れるものとしてみなされるべきではない。区分化した後、アルミニウムブロックねじとアルミニウムめっきされた挿入体との間において、腐食は観測されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】螺旋状に巻かれた挿入体を含むファスナ組立体の分解斜視図である。
【図２】図１のファスナ組立体の組み立て断面図である。
【図３】螺旋状に巻かれた挿入体を電気めっきする工程を示す斜視図である。
【図４】めっきされたファスナ挿入体の図１の線４−４に沿って取った巻回部の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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