[发明专利]奥氏体不锈钢自攻与自钻螺丝的制造方法

说明书

本发明涉及一种奥氏体不锈钢制造自攻与自钻螺丝的方法。

近年来由于镀锌与镀铝锌钢板的研究开发与商业化生产，使此等钢板的使用寿命由最初的十年不断提升到目前的二十年使用寿命。同时其相关构件如钢结构、角铁及螺丝扣件等元件的抗腐蚀保护涂层亦积极同步发展。其中固定烤漆钢板的自攻或自钻螺丝，因其暴露在大气中，最易受气候变化而迅速破坏，更可能在施工中被刮伤，因此其防蚀能力更被重视。最近更由于对施工品质的要求不断提高，促使奥氏体不锈钢自攻与自钻螺丝的需求量亦相对增加。但由于奥氏体不锈钢所具有的冶金及机械性质，例如其加工硬化大，成形性差，及很难以氮化处理来达到自钻目的的要求，因此使得以传统方法制造的能穿透5mm厚度低碳钢板的不锈钢自攻及自钻螺丝，尚存在仍待克服的问题，其中：

1．经氮化处理的不锈钢自攻螺丝：

如图1所示的常用不锈钢自攻螺丝的剖示平面图(图中黑色部分N为氮化区)，其主要由奥氏体铁系不锈钢的头部1与自攻螺纹部2所构成，并利用氮化处理以提高螺纹部的表面硬度，该产品虽然使用氮化处理可达到自攻螺丝硬化的目的，但不可避免的具有如下缺点：

(1)因钻尾很难用锻造成形及仍缺少满足自钻功能的氮化处理技术，因此此螺丝不具备自钻功能，使用性降低。

(2)经氮化处理的奥氏体不锈钢螺丝表面耐腐蚀性亦差，因而降低原有耐蚀性能。

(3)奥氏体不锈钢的氮化处理温度约600℃，保持时间2～4小时，使不锈钢造成晶界腐蚀问题，亦破坏其原有优异耐蚀性能。

2．全断面硬化而易脆裂的不锈钢自攻与自钻螺丝：为便于兼具自攻及自钻功能的制造，有将此螺丝以不同材质分别先形成攻入部(或钻入部)与缔结部，再加以焊接及螺纹成形加工，然后淬火处理的制造方式生产。

如图2所示的一不锈钢自攻与自钻螺丝的剖示平面图，其主要包括奥氏体不锈钢头部1与含螺纹柄部2构成的缔结部，及高碳钢材质的自攻螺纹部3与钻尾部4构成的钻入部；而其制造方式是使缔结部及钻入部的母材先在W处焊接后，进行螺纹成形及钻尾加工，最后利用淬火处理以提高自攻螺纹部3与钻尾部4全断面的硬度。虽然自攻螺纹部3与钻尾部4以高碳钢经淬火处理制成，可提高其全断面硬度，但此产品仍具有如下不可忽视的缺点：

(1)高碳钢锻造性差，只适于以车削法成形钻尾，成本提高。另一方面高碳钢与不锈钢焊接热影响区硬度高达HV550以上，因而很容易产生裂缝及螺纹成形性变差，严重降低滚螺纹模具寿命。

(2)高碳钢自攻螺纹与钻尾部在完成淬火处理后，形成自攻螺纹全断面硬化，致使螺纹与钻尾全断面硬度高达HV550～600，造成高碳钢材质的自攻螺纹部及钻尾部因全硬而脆化，在施工中易使螺纹及钻尾刃部断裂。

3．受碳污染的不锈钢自攻与自钻螺丝：

为了避免高碳钢与不锈钢焊接后热影响区硬度太高及易生裂缝的缺点，有以低碳钢为钻入部材质而与不锈钢的缔结部一起焊接，而后再渗碳处理的制造方式。如图3所示的是另一不锈钢自攻与自钻螺丝的剖视平面图(图中黑色部分C为渗碳区)，其主要包括奥氏体不锈钢头部1与螺纹柄部2构成的缔结部，及低碳钢的自攻螺纹部3与钻尾部4构成的钻入部；其制法主要是使低碳钢与不锈钢的母材先在W处焊接，再完成螺纹成形及钻尾加工，最后进行一体渗碳处理，以提高自攻螺纹部3与钻尾部4的表面硬度。此种方式虽可改善高碳钢与不锈钢材质在焊接后所产生的硬度提高及容易脆裂的缺点，并可使低碳钢材质的自攻螺纹与钻尾部表面硬化，但因奥氏体不锈钢的头部与柄部也一齐渗碳而受碳污染，致使原有耐蚀性遭受破坏。再者，此螺丝的不锈钢缔结部因受碳污染，而产生降低其防蚀能力的缺点，在现今特别重视施工质量及防蚀能力的发展趋势下，还不如上述由高碳钢材质构成自攻与自钻部的不锈钢螺丝来得实际有效。

本发明的目的在于提供一种奥氏体不锈钢自攻与自钻螺丝的制造方法，其可避免奥氏体不锈钢的头部与含螺纹柄部因氮化处理和一体渗碳造成的耐蚀性变差的缺点，具有成形性比高碳钢好，可用模具锻造成形，避免热影响区硬度太高及裂缝的产生，适于批量生产，降低模具费用，提高模具使用寿命且安全性高的优点。