本發(fā)明涉及用于緊固連結多個部件的緊固部件以及用于制造該緊固部件的緊固部件用棒狀部件。

背景技術：

以往，作為為了實現(xiàn)汽車油耗降低的一個對策，追求各種零件的輕量化。例如，代替鑄鐵而使用鋁合金作為發(fā)動機機體(engine block)的材料，或者代替鋼而使用鎂合金作為發(fā)動機罩或油底殼的材料。

在利用以往的鋼制螺栓來緊固連結由上述鋁合金或者鎂合金形成的零件彼此的情況下，由于鋁合金或鎂合金的線膨脹系數(shù)與鋼的線膨脹系數(shù)之差較大，而容易發(fā)生松弛，并且由于不同種類金屬的接觸也容易產(chǎn)生腐蝕。因此，為了充分確保緊固連結的可靠性，必須加深零件的螺紋孔并使鋼制螺栓的軸部長度變長，或者增加鋼制螺栓的直徑。然而，鋼制螺栓的軸部長度會對零件的壁厚產(chǎn)生影響，另一方面，鋼制螺栓的直徑粗度會對設置螺紋孔的零件的凸緣部分的寬度產(chǎn)生影響，因此在緊固連結由鋁合金或鎂合金形成的零件時使用鋼制螺栓，這會在追求輕量化方面成為妨礙。

為了解決這樣的鋼制螺栓的問題，作為使由鋁合金或鎂合金形成的零件彼此緊固連結的緊固部件，采用鋁合金制的螺栓逐漸普及起來(例如，參照專利文獻1)。在專利文獻1中，作為制造螺栓時的加工性優(yōu)越并且具備充分強度的螺栓用材料，公開了一種6000系列的鋁合金。鋁合金制的螺栓因為與構成各種零件的鋁合金或鎂合金的線膨脹系數(shù)之差較小并且不同種類金屬接觸腐蝕較小，所以即便使零件的螺紋孔變淺或者使螺栓的直徑變細，也能夠確保緊固連結的可靠性，因而適于實現(xiàn)輕量化。

作為強度比上述6000系列的鋁合金高的鋁合金，已知有7000系列的鋁合金(例如，參照專利文獻2)。如果使用7000系列的鋁合金，就能夠制造出強度比6000系列的鋁合金制的螺栓高的螺栓。

專利文獻1：日本專利第5335056號公報

專利文獻2：日本專利第3705320號公報

技術實現(xiàn)要素：

然而，一般而言，7000系列的鋁合金與6000系列的鋁合金相比耐應力腐蝕開裂性能較差，因此在作為螺栓應用的情況下，需要改善耐應力腐蝕開裂性能。在如此狀況下，尋求一種由強度和耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的材料形成的緊固部件。

本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種強度和耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的緊固部件以及用于制造該緊固部件的緊固部件用棒狀部件。

為了解決上述的問題，實現(xiàn)目的，本發(fā)明涉及的緊固部件用于緊固連結多個部件，其特征在于，包括：第一合金部，其由含有0.005wt％以上且5.0wt％以下的鋅并且含有0.6wt％以上且2.0wt％以下的鋁合金形成，設置在與上述多個部件中的至少任一個部件接觸的部分；以及第二合金部，其由含有大于2.0wt％且5.0wt％以下的鎂并且含有大于5.0wt％且10wt％以下的鋅的鋁合金形成，與上述第一合金部接合。

本發(fā)明涉及的緊固部件基于上述發(fā)明的特征在于：上述第二合金部的維氏硬度為170以上。

本發(fā)明涉及的緊固部件基于上述發(fā)明的特征在于：在上述第一合金部的表面的一部分形成有螺紋。

本發(fā)明涉及的緊固部件基于上述發(fā)明的特征在于：其是外螺紋部件，具有：圓柱狀的軸部，在該軸部的外周的至少一部分形成有所述螺紋；頭部，該頭部設置在該軸部的軸線方向的一端；以及頸部，該頸部構成上述軸部與上述頭部之間的邊界，上述第一合金部至少構成上述螺紋的表層部分、上述頸部的表面、以及上述頭部的底面的表層部分，上述第一合金部中的上述螺紋的表層部分的徑向厚度為上述軸部的最大外徑的1/2000以上且1/10以下。

本發(fā)明涉及的緊固部件基于上述發(fā)明的特征在于：其是內螺紋部件，在形成于其中心部的孔的內表面形成有上述螺紋，上述第二合金部位于上述第一合金部的外周側，上述第一合金部的徑向厚度為上述內螺紋部件的最大外徑的1/2000以上且1/10以下。

本發(fā)明涉及的緊固部件基于上述發(fā)明的特征在于：其是鉚釘，具有：圓柱狀的軸部；頭部，該頭部設置在該軸部的軸線方向的一端部；以及頸部，該頸部構成上述軸部與上述頭部之間的邊界，上述第一合金部至少構成上述軸部的表層部分、上述頸部的表面、以及上述頭部的底面的表層部分，上述軸部中的上述第一合金部的徑向厚度為上述軸部的外徑的1/2000以上且1/10以下。

本發(fā)明涉及的緊固部件用棒狀部件的特征在于，包括：芯部，其呈圓柱狀，由含有大于2.0wt％且5.0wt％以下的鎂并且含有大于5.0wt％且10wt％以下的鋅的鋁合金形成；以及外周部，其呈無間隙地覆蓋上述芯部的側面的中空圓柱狀，由含有0.005wt％以上且5.0wt％以下的鋅并且含有0.6wt％以上且2.0wt％以下的鎂的鋁合金形成。

本發(fā)明涉及的緊固部件用棒狀部件基于上述發(fā)明的特征在于：上述外周部的徑向厚度為上述外周部的最大外徑的1/2000以上且1/10以下。

本發(fā)明涉及的緊固部件用棒狀部件的特征在于，包括：芯部，其呈中空圓柱狀，由含有0.005wt％以上且5.0wt％以下的鋅并且含有0.6wt％以上且2.0wt％以下的鎂的鋁合金形成；以及外周部，其呈無間隙地覆蓋上述芯部的側面的中空圓柱狀，由含有大于2.0wt％且5.0wt％以下的鎂并且含有大于5.0wt％且10wt％以下的鋅鋁合金形成。

本發(fā)明涉及的緊固部件用棒狀部件基于上述發(fā)明的特征在于：上述芯部的徑向厚度為上述外周部的最大外徑的1/2000以上且1/10以下。

根據(jù)本發(fā)明，通過使用具備高強度的鋁合金和耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的鋁合金的覆層(cladding)材料，能夠提供一種強度和耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的緊固部件。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的緊固部件的結構的側視圖。

圖2是圖1所示的緊固部件的通過其中心軸的截面圖。

圖3是圖2的區(qū)域D的放大圖。

圖4是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的緊固部件用棒狀部件的結構的截面圖。

圖5是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的緊固部件的結構的俯視圖。

圖6是圖5的A－A線截面圖。

圖7是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的緊固部件用棒狀部件的結構的截面圖。

圖8是表示對本發(fā)明的實施方式2涉及的緊固部件用棒狀部件進行鉆孔加工后的結構的截面圖。

圖9是表示本發(fā)明的實施方式3涉及的緊固部件的結構的側視圖。

圖10是圖9所示的緊固部件的通過其中心軸的截面圖。

符號說明

1、5、6 緊固部件

1a、5a、6a 第一合金部

1b、5b、6b 第二合金部

2、7 軸部

3、8 頭部

4、9 頸部

21、52 螺紋

21a 牙頂

21b 牙底

22 螺紋部

31、81 底面

32 側面

51、211’ 孔

82 表面

100、200、200’ 緊固部件用棒狀部件

101、201、201’ 芯部

102、202、202’ 外周部

具體實施方式

下面，參照說明書附圖，來說明用于實施本發(fā)明的方式(以下，稱為“實施方式”)。另外，附圖是示意性的，各部分的厚度和寬度的關系、各個部分的厚度比例等有可能與實際情況不同，附圖相互之間也有可能存在彼此的尺寸關系或比例不同的部分。

實施方式1

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的緊固部件的結構的側視圖。圖2是圖1所示的緊固部件的通過其長度方向(圖1的左右方向)的中心軸的截面圖。這些圖所示的緊固部件1是由覆層材料形成的螺栓(外螺紋部件的一種)，其中，該覆層材料是通過將相互不同的兩種鋁(Al)合金接合而形成的。緊固部件1包括：軸部2，其呈圓柱狀；頭部3，其設置在軸部2的軸線方向(圖1的左右方向)的一端；以及頸部4，其構成軸部2與頭部3之間的邊界。軸部2具有在其表面形成有螺紋21的螺紋部22。另外，圖1所示的頭部3的形狀(六角狀)僅是一個示例，也可以是其它形狀(六角介子狀、圓柱狀、平頭狀、扁頭狀、平圓狀等)。

緊固部件1具有分別利用相互不同的兩種鋁合金而形成的第一合金部1a以及第二合金部1b。第一合金部1a設置在與緊固連結對象的部件接觸的部分。即，第一合金部1a構成軸部2的表層部分、頸部4的表面以及頭部3的底面31和側面32的表層部分。第二合金部1b構成軸部2以及頭部3的徑向的內周側。另外，也可以構成為在通過緊固部件1來將緊固連結對象的多個部件彼此緊固連結的狀態(tài)下，與任何多個部件都不接觸的部分露出第二合金部1b。

第一合金部1a由含有0.005wt％以上且5.0wt％以下的鋅(Zn)以及0.6wt％以上且2.0wt％以下的鎂(Mg)的鋁合金形成。該鋁合金優(yōu)選含有選自銅(Cu)、鉻(Cr)、鋯(Zr)、鐵(Fe)、硅(Si)、錳(Mn)、鈦(Ti)、釩(V)、鈧(Sc)中的至少一種元素。作為具有這種成分的鋁合金，例如能夠例舉出A6056。A6056是以Al-Mg-Si為主要元素的合金，作為具有比較高的強度并且耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的鋁合金是已知的。第一合金部1a的厚度為10μm以上且1.5mm以下。特別地，軸部2中的第一合金部1a的徑向厚度為軸部2的最大外徑r₁(參照圖2)的1/2000以上且1/10以下。

第二合金部1b由含有大于2.0wt％且5.0wt％以下的鎂(Mg)以及大于5.0wt％且10wt％以下的鋅(Zn)的鋁合金形成。該鋁合金優(yōu)選含有選自銅(Cu)、鉻(Cr)、鋯(Zr)、鐵(Fe)、硅(Si)、錳(Mn)、鈦(Ti)、釩(V)、鈧(Sc)中的至少一種以上，更優(yōu)選地含有銅(Cu)以及鋯(Zr)。作為具有這種成分的鋁合金，例如能夠例舉出A7050。A7050作為高強度的鋁合金是已知的。作為第二合金部1b的具體強度，優(yōu)選其維氏硬度為170以上。

圖3是圖2的區(qū)域D的放大圖。如圖3所示，第一合金部1a中的螺紋部22的螺紋21的表層部分的徑向厚度不一定是均勻的，而牙頂21a處的厚度t₁大于牙底21b處的厚度t₂(t₁＞t₂)。此外，螺紋21的表層部分的徑向厚度包含在軸部2的最大外徑r₁的1/2000以上且1/10以下的范圍中。由此，螺紋部22中的至少與緊固連結對象的部件接觸的部分全部是耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的鋁合金。

圖4是表示作為緊固部件1的原材料的緊固部件用棒狀部件的結構的截面圖。圖4所示的緊固部件用棒狀部件100(以下，簡稱為“棒狀部件100”)呈兩層結構的圓柱狀，其具備：圓柱狀的芯部101，其由與第二合金部1b相同的鋁合金形成；以及外周部102，其覆蓋芯部101的外周，由與第一合金部1a相同的由鋁合金形成。外周部102的厚度t₁₀₀為棒狀部件100的直徑r₁₀₀的1/2000以上且1/10以下(r₁₀₀/2000≤t₁₀₀≤r₁₀₀/10)。緊固部件1通過對棒狀部件100實施拉絲加工、冷鐓加工等來成形。為了實現(xiàn)這種成形，優(yōu)選構成在成形后成為第二合金部1b的芯部101的鋁合金在室溫(1～35℃左右)下的斷裂伸長率為8％以上。

當通過對棒狀部件100實施拉絲加工以及冷鐓加工來成形緊固部件1時，在螺紋部22中，可能會看到金屬結晶沿著螺紋表面形狀呈纖維狀地被拉長的纖維流線(fibre flow)。在螺紋部22產(chǎn)生龜裂時，該龜裂會以橫切纖維流線的方式進展。因此，由于存在纖維流線，能夠抑制應力腐蝕開裂。

根據(jù)上面說明的本發(fā)明的實施方式1，構成為兩層結構，其在與緊固連結對象的部件接觸的部分具備由耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的鋁合金形成的第一合金部，并且在上述以外的部分具備由高強度的鋁合金形成的第二合金部，因此能夠提供強度和耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的緊固部件。

此外，根據(jù)本實施方式1，因為在第一合金部的表面的一部分形成有螺紋，所以能夠提高與緊固連結對象部件接觸的部分的耐應力腐蝕開裂性能。

此外，根據(jù)本實施方式1，因為構成了其包含螺紋的外周側為第一合金部的外螺紋部件，而且外螺紋部件的螺紋表層部分的徑向厚度為螺紋部的外徑的1/2000以上且1/10以下，所以能夠以適當?shù)钠胶饧骖檹姸群湍蛻Ωg開裂性能。

此外，根據(jù)本實施方式1，構成作為覆層材料的緊固部件用棒狀部件，其具備外周部并且具備芯部，上述外周部呈中空圓柱狀，由耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的鋁合金形成且用于與緊固連結對象的部件接觸的部分，上述芯部呈被外周部無間隙地覆蓋的圓柱狀且由高強度的鋁合金形成，因此能夠通過與以往同樣的制造方法，來形成強度和耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)異的緊固部件(外螺紋部件)。

此外，根據(jù)本實施方式1，因為緊固部件用棒狀部件的外周部的徑向厚度為該緊固部件用棒狀部件的直徑的1/2000以上且1/10以下，所以成形后的緊固部件(外螺紋部件)能夠以適當?shù)钠胶饧骖檹姸群湍蛻Ωg開裂性能。

實施方式2

圖5是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的緊固部件的結構的俯視圖。圖6是圖5的A－A線截面圖。這些圖所示的緊固部件5是由覆層材料制成的螺母(內螺紋部件的一種)，上述覆層材料是通過將相互不同的兩種鋁合金接合而形成的。緊固部件5呈中空圓柱狀，在形成于中心部的孔51的內表面形成有螺紋52。另外，圖5所示的緊固部件5的形狀(六角螺母)僅是一個示例，還能夠實現(xiàn)為具有其它形狀的螺母(法蘭螺母、蓋形螺母、長螺母等)。

緊固部件5具備分別利用相互不同的兩種鋁合金而形成的第一合金部5a以及第二合金部5b。第一合金部5a呈環(huán)狀地構成與緊固連結對象的部件接觸的部分即螺紋52的表層部分。第二合金部5b呈環(huán)狀地覆蓋第一合金部5a的外周面。

第一合金部5a由與實施方式1的第一合金部1a同樣的鋁合金形成，第二合金部5b由與實施方式1的第二合金部1b同樣的鋁合金形成。第一合金部5a的厚度為10μm以上且1.5mm以下，在這方面與第一合金部1a同樣。此外，第一合金部5a的徑向厚度為緊固部件5的最大外徑(相當于圓的外徑)r₂(參照圖6)的1/2000以上且1/10以下。并且，第二合金部5b的維氏硬度為170以上，第二合金部5b在室溫下的斷裂伸長率為8％以上，這兩方面也與第二合金部1b是同樣的。

第一合金部5a中的螺紋52的表層部分的徑向厚度不一定是均勻的，包含在緊固部件5的最大外徑(相當于圓的外徑)r₂的1/2000以上且1/10以下的范圍中。由此，至少與緊固連結對象的部件接觸的部分即螺紋52全部是耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的鋁合金。

圖7是表示作為緊固部件5的原材料的緊固部件用棒狀部件的結構的截面圖。圖7所示的緊固部件用棒狀部件200(以下，簡稱為“棒狀部件200”)呈兩層結構的圓柱狀的覆層材料，其具備：圓柱狀的芯部201，其由與第一合金部5a相同的鋁合金形成；以及外周部202，其覆蓋芯部201的外周，并由與第二合金部5b相同的鋁合金形成。緊固部件5通過對棒狀部件200實施拉絲加工、芯部201的鉆孔加工以及冷鐓加工等來成形。為了實現(xiàn)這樣的成形，優(yōu)選構成在成形后成為第二合金部5b的外周部202的鋁合金在室溫下的斷裂伸長率為8％以上。

圖8是表示在棒狀部件200中進行芯部201的鉆孔加工后的結構的截面圖。圖8所示的棒狀部件200’具備芯部201’以及外周部202’。其中，芯部201’的徑向厚度t₂₀₀為棒狀部件200’的直徑r₂₀₀的1/2000以上且1/10以下(r₂₀₀/2000≤t₂₀₀≤r₂₀₀/10)。在本實施方式2中，對棒狀部件200進行拉絲加工后，通過進行鉆孔加工來得到具備形成有孔211’的芯部201’的棒狀部件200’。之后，通過對棒狀部件200’實施冷鐓加工等來形成緊固部件5。另外，也可以在對棒狀部件200進行鉆孔加工后進行拉絲加工?；蛘?，也可以在對棒狀部件200進行拉絲加工后裁剪為形成緊固部件5(螺母)所需要的長度，然后進行鉆孔加工。

根據(jù)以上說明的本發(fā)明的實施方式2，構成為兩層結構，其在與緊固連結對象的部件接觸的部分具備由耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的鋁合金形成的第一合金部，并且在第一合金部的外周側具備由強度優(yōu)越的鋁合金形成的第二合金部，因此與實施方式1同樣地，能夠提供強度和耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的緊固部件。

此外，根據(jù)本實施方式2，因為在第一合金部的表面的一部分形成有螺紋，所以能夠提高與緊固連結對象部件接觸的部分的耐應力腐蝕開裂性能。

此外，根據(jù)本實施方式2，因為構成了其內周側為第一合金部的內螺紋部件，第一合金部的徑向厚度為內螺紋部件的最大外徑的1/2000以上且1/10以下，所以能夠以適當?shù)钠胶鈦砑骖檹姸群湍蛻Ωg開裂性能。

此外，根據(jù)本實施方式2，構成為緊固部件用棒狀部件，其具備芯部并且具備外周部，上述芯部呈中空圓柱狀，由耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的鋁合金形成且用于與緊固連結對象的部件接觸的部分，上述外周部呈圓柱狀地覆蓋深部且由高強度鋁合金形成，其中芯部的徑向厚度為外周部的最大外徑的1/2000以上且1/10以下，因此能夠通過與以往同樣的制造方法，來形成以適當?shù)钠胶饧骖檹姸群湍蛻Ωg開裂性能的緊固部件(螺母)。

實施方式3

圖9是表示本發(fā)明的實施方式3涉及的緊固部件的結構的側視圖。圖10是圖9所示的緊固部件的通過其長度方向(圖9的左右方向)的中心軸的截面圖。這些圖所示的緊固部件6是由覆層材料制成的鉚釘，該覆層材料是通過將相互不同的兩種鋁合金接合而形成的。緊固部件6包括圓柱狀的軸部7、設置在形成軸部7的圓柱的高度方向(圖9的左右方向)的一端的頭部8以及構成軸部7與頭部8之間的邊界的頸部9。另外，圖9所示的頭部8的形狀(圓頭)僅是一個示例，也可以具有其它形狀(平頭等)。

緊固部件6具備分別利用相互不同的兩種鋁合金而形成的第一合金部6a以及第二合金部6b。第一合金部6a設置在與緊固連結對象的部件接觸的部分。即，第一合金部6a構成軸部7的表層部分、頸部9的表面、頭部8的底面81的表層部分以及頭部8的表面82中與底面81相連的區(qū)域的至少一部分的表層部分。第二合金部6b構成軸部7的內周側以及頭部8的第一合金部6a以外的部分。

第一合金部6a由與實施方式1的第一合金部1a同樣的鋁合金形成，第二合金部6b由與實施方式1的第二合金部1b同樣的鋁合金形成。第一合金部6a的厚度為10μm以上且1.5mm以下，在這方面與第一合金部1a同樣。此外，軸部7中的第一合金部6a的徑向厚度為軸部7的外徑r₃(參照圖10)的1/2000以上且1/10以下。并且，第二合金部6b的維氏硬度為170以上，第二合金部6b在室溫下的斷裂伸長率為8％以上，這兩方面也與第二合金部1b是同樣的。

軸部7中的第一合金部6a的厚度t₃為軸部7的外徑r₃的1/2000以上且1/10以下(r₃/2000≤t₃≤r₃/10)。這樣的緊固部件6能夠通過對圖4所示的棒狀部件100實施拉絲加工和冷鐓加工等來成形。

根據(jù)上面說明的本發(fā)明的實施方式3，構成為兩層結構，其在與緊固連結對象的部件接觸的部分具備由耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的鋁合金形成的第一合金部，并且在上述以外的部分具備由強度優(yōu)越的鋁合金形成的第二合金部，因此與實施方式1同樣地，能夠提供強度和耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的緊固部件。

此外，根據(jù)本實施方式3，因為構成了其外周側為第一合金部的鉚釘，該鉚釘?shù)妮S部的第一合金部的徑向厚度為軸部的外徑的1/2000以上且1/10以下，所以能夠以適當?shù)钠胶饧骖檹姸群湍蛻Ωg開裂性能。

此外，根據(jù)本實施方式3，構成作為覆層材料的緊固部件用棒狀部件，其具備外周部并且具備芯部，上述外周部呈中空圓柱狀，由耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的鋁合金形成且用于與緊固連結對象的部件接觸的部分，上述芯部呈被外周部無間隙地覆蓋的圓柱狀且由高強度的鋁合金形成，因此能夠通過與以往同樣的制造方法，來形成強度和耐應力腐蝕開裂性能的緊固部件(鉚釘)。

此外，根據(jù)本實施方式3，因為緊固部件用棒狀部件的外周部的徑向厚度為該緊固部件用棒狀部件的直徑的1/2000以上且1/10以下，所以成形后的緊固部件(鉚釘)能夠以適當?shù)钠胶饧骖檹姸群湍蛻Ωg開裂性能。

以上，說明了用于實施本發(fā)明的方式，但是本發(fā)明不限于上述實施方式1至實施方式3。例如，還能夠將本發(fā)明涉及的緊固部件實現(xiàn)為螺栓以外的外螺紋部件亦即小螺釘或自攻螺釘。

此外，在本發(fā)明中，還能夠進一步地在第一合金部的表面設置由耐應力腐蝕開裂性能優(yōu)越的鋁合金形成的層。作為這樣的鋁合金，例如能夠列舉2000系列、3000系列、4000系列或者5000系列的鋁合金。

這樣，本發(fā)明能夠包括在上文中并沒有記載的各種實施方式等，在不脫離由權利要求書所確定的技術思想的范圍內能夠實施各種設計變更等。