溶融亜鉛めっきのナットは、亜鉛が載ったあとでねじを立てる

このページの出典は ISO 10684:2004、締結用部品の 溶融亜鉛めっき皮膜、ISO/TC 2 によるものです。M8 から M64 までの並目ねじ、 ボルトとねじは 10.9 まで、ナットは 12 までを対象とし、 M8 未満、またはピッチ 1,25 mm 未満のねじ部品には溶融亜鉛めっきを推奨しない とはっきり述べています。以下はすべて、無料プレビューに収められた最初の七ページからです。

なぜねじを動かさなければならないのか

第 6.2.1 項が、この設計全体を動かしている数字を与えます。溶融の工程が付ける皮膜は厚く、 always in excess of 40 µm（常に 40 マイクロメートルを超える）ので、 これほど厚い皮膜を収めるには、ねじを特別な限界寸法で作る必要がある。 二つの部品それぞれのフランクに 40 マイクロメートルは、 通常の 6H/6g のはめあいが譲れる量をはるかに超えます。

問題は厚さであって、亜鉛そのものではありません。何も溶かさないまま、 ずっと薄く仕上がる亜鉛の工程があります。 亜鉛の融点より低い温度で亜鉛粉末から育てる皮膜で、 そちらにもねじ部品のすきまについての条文があります。

場所の作り方は二つあり、規格はそれを二つの方法として書きます。 一つ目はナットを広げる方法です。めっき後に公差等級 6AZ または 6AX まで大きく タップを立て、めっき前に通常の g または h で作ったボルトと組みます。 二つ目はボルトを細くする方法です。めっき前に公差等級 6az まで外ねじを小さく 切り、めっき後に通常の H または G でタップを立てたナットと組みます。

接合部に入るすきまは、どちらも同じです。違うのは、どちらの部品を変えたか、 公差がどの規格から来たか、そして部品を手にしている人にとって決定的なこと、 すなわちどちらに文字が打たれたかです。

等級表示のうしろの一文字

この表示は等級表示のすぐうしろに打たれ、しかも ISO 898-1 と ISO 898-2 が すでに要求している表示に加えて行われます。 めっきナットが「8 Z」と読め、めっきボルトが「8.8 U」と読めることがあり、 その一文字が「供給側がどちらの方法を使ったか」の記録のすべてです。

壊れる二つの組合せを、規格自身の言葉で

一つ目は、ねじ山が飛ぶほうです。 「Nuts tapped oversize (marked with Z or X) shall never be mated with bolts or screws with undersized threads (marked with U), because such combinations create a high probability of thread stripping.」 大きくタップしたナット（Z または X の表示）は、小さく切ったボルトやねじ（U の表示）と 決して組み合わせてはならない。そうした組合せはねじ山せん断の確率を高くするからである。 どちらの部品も皮膜のためにすきまを譲っており、残るかみ合いが荷重を持てません。 助動詞に注意してください。shall never であって、避けることが望ましい、ではありません。

二つ目は、そもそも入らないほうです。めっき後に H または G でタップしためっきナットに、 めっき前に g または h で作っためっきボルトを組むと、 ねじの干渉が生じる。どちらも場所を空けておらず、 数マイクロメートルのために設計されたすきまに、80 マイクロメートル以上の亜鉛があります。

ですから現場の不具合そのものが診断になります。入らないなら、どちらも譲らなかった。 軽く回っていって飛んだなら、どちらも譲った。 スパナを当てる前に、文字がどちらだったかを教えてくれます。

ナットは実際にどれだけ大きくなるのか

Table 1 が基礎となる寸法許容差を並べます。Z の等級では、ナットの有効径が M8 で 325 µm、M64 で 420 µm 広げられます。 小さいほうの端ですでに三分の一ミリメートルであり、しかもこれは加工のばらつきではなく 公差位置です。

X の等級はふるまいが違い、もう一度見る価値があります。M8 では 255 µm、 つまり Z より小さい。M10 でもまだ小さく、310 対 330。 M12 から逆転して 365 対 335 となり、そこから先は伸び方がずっと速い。 M64 では X が 1 300 µm、Z が 420 µm で、三倍を少し超えます。 二つの等級は M10 と M12 のあいだで交差するので、 どちらが緩いナットになるかは手元の寸法によります。

二つの表を並べると、もう一つ落ちてきます。Table 2 の「ボルトを小さくする」方法が出す 十二個のすきまの値と十二個の皮膜上限は、Table 1 の Z 側と一行ずつ完全に同じ です。二つの方法は幾何的には同じ取引であり、変わるのは、どちらの部品を変えたか、 そしてそこに何の文字を打ったか、それだけです。 X の等級には、Table 2 に対応する鏡像がまったくありません。

四分の一の規則と、それに従わない一つのます目

二つの項はどちらも、皮膜の厚さについて同じ助言を載せます。 そのねじ組合せの最小すきまの四分の一を超えないことが望ましい。 表はそれらの値を、参考として与えます。

二つの表の全行について算術を確かめました。この規則は AZ/h、AZ/g、AX/g の三列では 十二の寸法すべてで（丸めを含めて）厳密に成り立ち、AX/h の列では十二行のうち十一行で 成り立ちます。例外はピッチ 5,5、すなわち M56 と M60 の行で、最小すきまが 1 190 µm、 印刷された最大皮膜厚さが 398 µm です。 1 190 の四分の一は 297,5 であり、その列は前後が 270、398、325 で単調でもありません。 抽出の誤りでないことを確かめるため、そのページを画像に起こして直接読みました。 紙に印刷されているのは 398 です。

この規格には一ページの技術正誤票が 2008 年 7 月に発行されており、 今回それを入手していません。 したがってこのページは算術を報告してそこで止まります。 正誤票が何を直したかは述べません。読んでいないからです。

あとから確かめられないこと

第 6.1 項の注が、いちばん素直な検証手段をふさぎます。 「It is not possible to check the thread tolerance of a hot dip galvanized part by stripping the coating and gauging the thread thereafter, since some steel is dissolved from the part during the galvanizing process.」 めっき工程で鋼の一部が溶け出しているため、皮膜を剥がしてからねじを測ることで 溶融亜鉛めっき品のねじ公差を確かめることはできない。

これを第 5.7 項と並べて読んでください。再タップは禁止され、 公差は剥がして測っても取り戻せません。 めっき締結部品のねじ等級は、実施された工程の性質であって、 打たれた一文字がそれを記録しており、受入検査が部品から組み立て直せるものではありません。 これは判定試験の無い不動態化の要求 と同じ形です。要求は注文書が担うしかありません。部品はあとで答えてくれないからです。

同じ七ページから、工程についての四つの事実

• 浴には禁止帯がある。通常温度のめっきは 455 から 480 °C、高温めっきは 530 から 560 °C で行われ、規格は 480 から 530 °C のあいだでめっきを行ってはならないと述べる
• 強度区分 10.9 の M27 以上のボルトとねじは、高温めっきをしてはならない。微細割れを避けるためである。高温工程の仕上がりは「つや消し」とも書かれている
• りんとけい素の合計が 0,03 % から 0,13 % のあいだだと推奨が変わり、高温めっきが推奨される。つまり鋼の化学組成がどの浴かを決める
• 水素は洗浄の段階で入る。規格は、洗浄中に水素が鋼に吸収されうること、そしてその水素がめっき浴で完全には放出されないことがあると述べ、別段の合意がない限り、熱処理または加工硬化により 320 HV 以上の硬さになった部品は、抑制剤入りの酸、アルカリ、または機械的方法で洗浄しなければならないとする

最後の一つはねじを折るほうの防錆 に持ち帰る価値があります。溶融亜鉛めっきは、浴の温度が水素を追い出すから安全な代替だ、 としばしば説明されます。規格はそれより慎重で、水素は完全には放出されないことがある と述べ、洗浄方法に硬さのしきい値を置いています。

注文書に何を書くか

• 買うのは対であって、二つの部品ではない。すきまは組合せに宿り、規格は壊れる組合せを二つ名指ししている。Z または X のナットと U のボルト、そして通常の H または G のナットと通常の g または h のボルト
• どちらの方法かを確かめ、文字を見る。Z、X、U は等級表示のすぐうしろに来る。表示がないまま届けば、その先の誰にもどちらの方式か分からない
• 寸法の範囲に注意する。この規格は M8 から M64 の並目ねじを扱い、M8 未満またはピッチ 1,25 mm 未満のねじ部品への溶融亜鉛めっきは推奨しないと述べる
• 荷重の値は動く。Scope の注は、大きくタップした M8 と M10 のナットの保証荷重、および小さく切った M8 と M10 のボルトの引張荷重と保証荷重が、ISO 898-2 および ISO 898-1 の値に比べて低くなっており、規格の Annex A に規定されていると述べる

めっき接合のナットは、めっきしていない接合のナットと同じ部品ではありません。 そのねじはあとから、皮膜を通して、まだ会ったことのないボルトに合わせるために選ばれた 公差等級で切られており、そして一緒に旅をしてくるのは一文字だけです。

この記事は手順 5、表面処理を扱います。全体の順序は相手材、ねじ、頭部、駆動部、表面処理、書類で、これを崩すと微調整ではなく手直しになる理由はねじの決め方にあります。

よくある質問

めっきナットがめっきボルトに入らないのはなぜですか。

たいていは、どちらの部品も特別な限界寸法で作られていないからです。ISO 10684 は、めっき後に公差位置 H または G でタップした溶融亜鉛めっきナットに、めっき前に位置 g または h でねじを作った溶融亜鉛めっきボルトを組むと、ねじの干渉が生じると述べています。溶融の皮膜は常に 40 マイクロメートルを超え、通常のねじのはめあいにはその置き場がありません。

めっき締結部品の Z、X、U は何を意味しますか。

亜鉛のための場所をどちらの方法で作ったかの記録です。めっき後に大きくタップしたナットは、6AZ なら Z、6AX なら X。めっき前に小さく切ったボルトやねじは、6az なら U。文字は等級表示のすぐうしろに、ISO 898-1 と ISO 898-2 が要求する表示に加えて打たれます。

Z のナットに U のボルトを使えますか。

使えません。規格の書き方は珍しく直接的です。大きくタップしたナット、すなわち Z または X の表示のあるものは、小さく切ったねじ、すなわち U の表示のあるボルトやねじと決して組み合わせてはならない、そうした組合せはねじ山せん断の確率を高くするから、と述べています。どちらの部品も皮膜のためにすきまを譲っており、残るかみ合いが少なすぎるのです。

溶融亜鉛めっきナットのねじには皮膜がありますか。

第 5.7 項は、ナットの内ねじおよびその他の内ねじは溶融亜鉛めっきの後にタップを立てなければならず、再タップは認められないと述べます。したがって使うねじは亜鉛が載ったあとで切られています。このページはそれ以上は踏み込みません。規格が述べているのはタップの順序であって、切ったあとのフランクの状態ではないからです。

めっきナットにタップを通して合わせてもよいですか。

ISO 10684 は再タップは認められないと述べています。めっきナットがボルトに合わない場合、規格はそれをねじ公差等級の組合せの誤りとして扱っており、作業台で直すべきものとしては扱っていません。

めっき品のねじ公差は受入時に確かめられますか。

測定では確かめられません。第 6.1 項の注は、めっき工程で鋼の一部が溶け出しているため、皮膜を剥がしてからねじを測ることで溶融亜鉛めっき品のねじ公差を確かめることはできない、と述べます。残るのは表示と、注文書に何が書かれていたかです。

溶融亜鉛めっきなら水素ぜい化を避けられますか。

規格はよくある要約より慎重です。洗浄中に水素が鋼に吸収されうること、そしてその水素がめっき浴で完全には放出されず、脆性破壊につながることがあると述べています。別段の合意がない限り、熱処理または加工硬化により 320 HV 以上になった部品は、抑制剤入りの酸、アルカリ、または機械的方法で洗浄しなければなりません。

参考資料

• ISO 10684:2004、締結用部品の溶融亜鉛めっき皮膜。Scope、第 3 項の定義、第 4 項、第 5 項、第 6.1 項、第 6.2 項と Table 1・Table 2

ISO 10684:2004 は公開プレビューから読んだ。この規格ではプレビューが前付と本文の最初の七ページ、すなわち適用範囲、引用規格、定義、材料の第 4 項、工程についての第 5 項の全体、第 6.1 項、および二つの表を伴う第 6.2 項を収めている。第 6.3 項以降、第 7 項、皮膜厚さの要求を含む第 8 項の全体、第 9 項から第 11 項、およびすべての附属書はプレビューの外にあり、そこからは何も引用していない。本ページは皮膜厚さの規定値を一切示さない。引用した唯一の厚さの数字は、付着量が常に 40 マイクロメートルを超えるという 6.2.1 の記述である。Annex A の低減された荷重値は示さず、それらが低減されていると述べる適用範囲の注のみを示す。一ページの技術正誤票 ISO 10684:2004/Cor 1:2008 が存在するが今回入手しておらず、本ページはそれが何を訂正したかを述べない。398 という数字についての観察は、2004 年の印刷版に対する当方自身の算術であり、当該ページを画像に起こして照合した。文書自身の序文はこれを ISO/TC 2 の分科委員会 SC 1 に帰しているが、現在の ISO のカタログ項目は ISO/TC 2/SC 14 を挙げている。引用は文書の印刷どおりとした。この規格は現在 90.92（改訂予定）の段階にあり、2021 年の見直しで現行版であることが確認されている。本ページは締付け、潤滑、組立てについていかなる指示も与えない。それらは読んだページに含まれていない。