管用螺纹接头及管用螺纹接头的制造方法与流程

本发明涉及管用螺纹接头及管用螺纹接头的制造方法。

背景技术：

油井管被用于油田、天然气田的开采。油井管是根据井的深度连接多根钢管而形成的。钢管的连接通过将形成于钢管端部的管用螺纹接头彼此紧螺纹而进行。钢管因检查等而被拉上来并松螺纹，检查后被再次紧螺纹并再度使用。

管用螺纹接头具备公扣部和母扣部。公扣部在钢管端部的外周面具有包含外螺纹部的接触表面。母扣部在钢管端部的内周面具有包含内螺纹部的接触表面。接触表面有时会进一步包含无螺纹金属接触部。公扣部和母扣部的包括螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面在钢管的紧螺纹和松螺纹时反复受到强的摩擦。若这些部位没有相对于摩擦的充分的耐久性，则会在反复紧螺纹和松螺纹时发生粘扣(不能修复的烧结)。因此，管用螺纹接头要求对摩擦的充分的耐久性，即优异的耐烧结性。

迄今，为了提高耐烧结性，一直使用被称为涂料(dope)的含重金属的复合油脂。通过在管用螺纹接头的表面涂布复合油脂，能够改善管用螺纹接头的耐烧结性。但是，复合油脂中所含的pb、zn和cu等重金属可能对环境造成影响。因此，期望开发出不使用复合油脂的管用螺纹接头。

国际公开第2016/170031号(专利文献1)和日本特开2008-69883号公报(专利文献2)提出了无复合油脂的情况下耐烧结性也优异的管用螺纹接头。在这些管用螺纹接头的接触表面(螺纹部和无螺纹金属接触部)，出于提高耐烧结性的目的而形成润滑覆膜。

在专利文献1中记载的管用螺纹接头的公扣部或母扣部的金属接触部形成防锈和耐烧结用金属覆膜。上述防锈和耐烧结用金属覆膜的主要成分为zn。上述金属覆膜通过电镀形成。专利文献1的[0173]段公开了通过该电镀可获得平滑化效果。该平滑化效果在专利文献1的表1中也进行了公开。在专利文献1的表1中，无论有无对接触表面实施喷砂，电镀后的表面的算术平均偏差ra均比电镀前的表面的算术平均偏差ra进一步降低。

专利文献2中记载的管用螺纹接头由公扣部和母扣部构成，所述公扣部和母扣部分别具备具有螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面。专利文献2中记载的管用螺纹接头在公扣部和母扣部中的至少一者的构件的接触表面从下往上依次具有由第1金属或合金形成的第1层、由比第1金属或合金更软质的第2金属或合金形成的第2层、以及最上层的固体润滑覆膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/170031号

专利文献2：日本特开2008-69883号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在螺纹接头中，在上述耐烧结性的同时还要求抑制多次的紧螺纹中的上肩扭矩的上升。图1为示出对具有台肩部的管用螺纹接头进行紧螺纹时的管用螺纹接头的螺纹部分的转数与扭矩的关系的图。参照图1，如果对公扣部和母扣部进行紧螺纹，则在达到一定的转数的时刻公扣部和母扣部的台肩部会彼此接触。将此时产生的扭矩称为上肩扭矩。在对管用螺纹接头的螺纹部分进行紧螺纹时，达到上肩扭矩后，直至紧固完成为止进一步进行紧螺纹。由此，提高管用螺纹接头的气密性。如果紧固完成后进一步进行紧螺纹，则构成公扣部和母扣部中的至少一者的金属开始发生塑性变形。将此时产生的扭矩称为屈服扭矩。

紧固完成时的扭矩(以下称为紧固扭矩)无关于螺纹过盈量的大小，以可获得足够的密封面压力的方式设定。如果上肩扭矩与屈服扭矩之差足够，则紧固扭矩的范围变宽。结果，容易调节紧固扭矩。要想扩宽紧固扭矩的范围，使上肩扭矩变低即可。因此，要求管用螺纹接头在上述耐烧结性的基础上还能够在反复进行紧螺纹和松螺纹时也维持低的上肩扭矩。

这对于不具有无螺纹金属接触部(即不具有台肩部)的管用螺纹接头也是相同的。如果紧螺纹的初始阶段的扭矩与紧螺纹的最终阶段的扭矩之差充分，则紧固扭矩的范围变宽。结果，容易调节紧固扭矩。要想扩宽紧固扭矩的范围，使紧螺纹的初始阶段的扭矩变低即可。对不具有无螺纹金属接触部的管用螺纹接头进行紧螺纹时的初始阶段的扭矩相当于对具有台肩部的管用螺纹接头进行紧螺纹时的上肩扭矩。

然而，专利文献1和专利文献2未提及上述上肩扭矩。

此外，另一方面，如专利文献1和专利文献2所公开的，通过在镀层上形成润滑覆膜，能够提高管用螺纹接头的耐烧结性。专利文献1和专利文献2中公开了在形成润滑覆膜前通过喷丸砂处理等形成表面粗糙。由此，能够提高润滑覆膜的密合性，进一步提高管用螺纹接头的耐烧结性。

然而，本发明人等认为如果能够仅以镀层形成这1个工序得到以往通过喷丸砂处理及其上的镀层形成、或镀层形成及其上的喷丸砂处理这2个工序而得到的表面粗糙是优选的。

本发明的目的在于提供即使不进行喷丸砂处理也具有与进行喷丸砂处理的情况相同程度优异的耐烧结性、且在反复进行紧螺纹和松螺纹时也具有低的上肩扭矩的管用螺纹接头、以及能够制造该管用螺纹接头的管用螺纹接头的制造方法。

用于解决问题的方案

本实施方式的管用螺纹接头具备公扣部和母扣部。公扣部和母扣部分别具有包含螺纹部的接触表面。管用螺纹接头具备zn-ni合金镀层和固体润滑覆膜。zn-ni合金镀层形成在公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面上，含有10～16质量％的ni。固体润滑覆膜形成在zn-ni合金镀层上。形成有zn-ni合金镀层的接触表面经过磨削。将zn-ni合金镀层的表面的、利用激光显微镜沿接触表面的磨削方向测得的算术平均偏差定义为ra1。将接触表面的、利用激光显微镜沿磨削方向测得的算术平均偏差定义为ra2。算术平均偏差ra1为0.1～3.2μm。算术平均偏差ra1大于算术平均偏差ra2。

本发明的管用螺纹接头的制造方法为制造具备分别具有包含螺纹部的接触表面的公扣部和母扣部的管用螺纹接头的方法。制造方法具备zn-ni合金镀层形成工序和固体润滑覆膜形成工序。在zn-ni合金镀层形成工序中，在公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面上不实施喷丸砂处理地通过电镀形成zn-ni合金镀层。zn-ni合金镀层含有10～16质量％的ni。zn-ni合金镀层利用激光显微镜沿接触表面的磨削方向测得的表面的算术平均偏差ra1为0.1～3.2μm。在固体润滑覆膜形成工序中，在zn-ni合金镀层上不实施喷丸砂处理地形成固体润滑覆膜。

发明的效果

本发明的管用螺纹接头即使不进行喷丸砂处理也具有与进行喷丸砂处理的情况相同程度优异的耐烧结性，且在反复进行紧螺纹和松螺纹时也具有低的上肩扭矩。此外，这种管用螺纹接头通过上述的制造方法得到。

附图说明

图1为示出将具有台肩部的管用螺纹接头紧螺纹时的管用螺纹接头的螺纹部分的转数与扭矩的关系的图。

图2为示出管用螺纹接头的紧固次数(次)与上肩扭矩(％)的关系的图。

图3为示出本实施方式的管用螺纹接头的结构的图。

图4为本实施方式的管用螺纹接头的剖视图。

图5为本实施方式的管用螺纹接头的接触表面的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实施方式进行详细说明。图中对相同或相当部分标以相同附图标记，不再重复其说明。

本发明人等对喷丸砂处理与管用螺纹接头的耐烧结性的关系以及管用螺纹接头的上肩扭矩进行了各种研究。结果，获得了以下认识。

镀锌(zn)层会提高防锈性。然而，镀锌层与一直以来作为镀层所使用的镀铜(cu)层相比，硬度和熔点低。因此，本发明人等对防锈性优异且高硬度和高熔点的锌合金镀层进行了研究。结果发现，如果在管用螺纹接头的接触表面上形成含有10～16质量％的ni的zn-ni合金镀层，则在提高防锈性的同时会提高耐烧结性。含有10～16质量％的ni的zn-ni合金与cu相比具有足够的高硬度，且具有格外高于zn的熔点。因此，含有10～16质量％的ni的zn-ni合金镀层能够提高耐烧结性。

专利文献1中公开了形成zn-ni合金镀层、在其上形成润滑覆膜。专利文献2中虽然未公开zn-ni合金电镀，但公开了形成镀层、在其上形成固体润滑覆膜。

例如，专利文献1的[0160]段公开了通过在金属覆膜上进行喷砂处理来提高其上的润滑覆膜的密合性。此外，专利文献1的[0164]段公开了在形成金属覆膜前实施喷砂处理、在其上形成金属覆膜。进而，专利文献2的[0026]段公开了通过在形成固体润滑覆膜前利用喷丸或喷砂赋予合适的表面粗糙度来提高固体润滑覆膜的密合性。

如以上的现有文献所公开的，在管用螺纹接头的表面形成镀层、在镀层上形成润滑覆膜的情况下，有时会进行喷砂等喷丸砂处理。由此，能够提高润滑覆膜的密合性。结果，能够提高管用螺纹接头的耐烧结性。在本说明书中，喷丸砂处理是指喷砂、喷丸和喷粒。

喷丸砂处理有在形成镀层前进行的情况和在形成镀层后进行的情况。在形成镀层前进行喷丸砂处理的情况下，在接触表面上、即母材的表面直接实施喷丸砂处理。赋予接触表面的表面粗糙虽然多少会被其上的镀层掩埋，但可维持至镀层的表面。通过镀层表面的表面粗糙，其上的润滑覆膜的密合性提高。需要说明的是，专利文献1的表1公开了通常的电镀会降低表面粗糙度。

在形成镀层后进行喷丸砂处理的情况下，对镀层的表面实施喷丸砂处理。

另一方面，本发明人等认为如果能够仅以镀层形成这1个工序得到以往通过喷丸砂处理及其上的镀层形成、或镀层形成及其上的喷丸砂处理这2个工序而得到的表面粗糙是优选的。

更具体而言，本发明人等认为存在即使省略喷丸砂处理也能够更良好地维持管用螺纹接头的耐烧结性的可能。因此，本发明人等对即使省略喷丸砂处理也可将管用螺纹接头的耐烧结性提高至与实施喷丸砂处理的情况相同程度的方法进行了研究。

[表1]

表1

表1为示出后述的实施例的一部分和参考例的表。参照表1，参考例按以往的方法准备母扣部。即，在接触表面上进行喷砂后，形成光泽的zn-ni合金镀层，在其上形成固体润滑覆膜。参考例中，通过形成zn-ni合金镀层，接触表面的算术平均偏差ra2＝2.700降低至zn-ni合金镀层的算术平均偏差ra1＝2.680。即使如此在zn-ni合金镀层表面仍维持着ra1＝2.680的足够大的算术平均偏差，因此管用螺纹接头的耐烧结性高。具体而言，直至产生烧结为止可进行10次紧螺纹和松螺纹。

试验编号2未实施喷砂。因此，试验编号2的接触表面的算术平均偏差ra2为0.061较小。这是由于接触表面经过了磨削。在本说明书中，磨削是指用于形成螺纹部的磨削。磨削后的接触表面的算术平均偏差ra2小。试验编号2按不同于以往的方法准备母扣部。即，在接触表面上不实施喷砂，形成非光泽的zn-ni合金镀层，在其上形成固体润滑覆膜。结果，通过形成非光泽的zn-ni合金镀层，接触表面的算术平均偏差ra2＝0.061提高至zn-ni合金镀层的算术平均偏差ra1＝0.276。试验编号2的管用螺纹接头的耐烧结性高。具体而言，直至产生烧结为止可进行10次紧螺纹和松螺纹。这是与实施了喷砂的参考例相同程度的耐烧结性。

根据以上研究，本发明人等获得了以下认识。即，通过形成非光泽的zn-ni合金镀层，即使省略喷砂，也可获得与实施喷砂的情况相同程度的耐烧结性，这是完全不同于以往的认识。

一般，镀覆作为装饰用途而喜欢更美丽的外观，因此多采用表面凹凸少的光亮电镀。此外，光亮电镀中有的能够以减少基材的损伤等凹凸的流平效果实现更美丽的外观。

与此相反，本发明人等发现，在考虑到管用螺纹接头的耐烧结性的情况下，非光泽的zn-ni合金镀层是有效的。通过形成非光泽的zn-ni合金镀层，能够提高zn-ni合金镀层的算术表面粗糙度ra1，提高管用螺纹接头的耐烧结性。存在非光泽的zn-ni合金镀层所具有的算术平均偏差ra1小于通过喷砂等表面粗糙形成工序所形成的算术平均偏差ra1的倾向。然而，根据本发明人等的研究，即使是非光泽的zn-ni合金镀层所具有的算术平均偏差ra1，也能够充分提高管用螺纹接头的耐烧结性。

进而，本发明人等认为，如果固体润滑覆膜与镀层的密合性高，则可抑制固体润滑覆膜的剥离。如果抑制了固体润滑覆膜的剥离，则可在反复进行紧螺纹和松螺纹时也维持高的润滑性。因此，在反复进行紧螺纹和松螺纹时，也将管用螺纹接头的上肩扭矩维持得较低。

图2为示出管用螺纹接头的紧固次数(次)与上肩扭矩(％)的关系的图。图2通过后述的实施例得到。图2中的“○”标记示出属于本发明例的试验编号2的结果。试验编号2中，zn-ni合金镀层的算术平均偏差ra1为0.276μm。图2中的“△”标记示出属于比较例的试验编号1的结果。试验编号1中，zn-ni合金镀层的算术平均偏差ra1为0.056μm。参照图2，如本发明例这样，在zn-ni合金镀层的算术平均偏差ra1大至一定程度的情况下，能够在反复进行紧螺纹和松螺纹时也将上肩扭矩维持得较低。另一方面，如比较例这样，在zn-ni合金镀层的算术平均偏差ra1小的情况下，如果反复进行紧螺纹和松螺纹，则上肩扭矩上升，在第5次紧固时产生不能修复的烧结。即，固体润滑覆膜之下的zn-ni合金镀层的算术平均偏差ra1大至一定程度的管用螺纹接头更能够在反复进行紧螺纹和松螺纹时也将管用螺纹接头的上肩扭矩维持得较低。

本发明人等进一步进行反复研究，结果发现，如果zn-ni合金镀层的表面的算术平均偏差ra1为0.1μm以上，则在通过zn-ni合金镀层提高耐烧结性的同时，在反复进行紧螺纹和松螺纹时也可抑制固体润滑覆膜的剥离，容易调节紧固扭矩。结果，可获得优异的紧固性能。另一方面还得知，如果算术平均偏差ra1超过3.2μm，则无螺纹金属接触部(密封部)的气密性能降低。因此，算术平均偏差ra1为0.1～3.2μm。

基于以上认识完成的本发明的管用螺纹接头具备公扣部和母扣部。公扣部和母扣部分别具有包含螺纹部的接触表面。管用螺纹接头具备zn-ni合金镀层和固体润滑覆膜。zn-ni合金镀层形成在公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面上，含有10～16质量％的ni。固体润滑覆膜形成在zn-ni合金镀层上。形成有zn-ni合金镀层的接触表面经过磨削。将zn-ni合金镀层的表面的、利用激光显微镜沿接触表面的磨削方向测得的算术平均偏差定义为ra1。将接触表面的、利用激光显微镜沿磨削方向测得的算术平均偏差定义为ra2。算术平均偏差ra1为0.1～3.2μm。算术平均偏差ra1大于算术平均偏差ra2。

本发明的管用螺纹接头具有非光泽的zn-ni合金镀层。由此，提高zn-ni合金镀层的算术平均偏差ra1。即，与接触表面的算术平均偏差ra2相比，zn-ni合金镀层的算术平均偏差ra1较高。因此，其上的固体润滑覆膜的密合性上升。结果，即使省略喷丸砂处理，也能够获得与实施喷丸砂处理的情况相同程度的耐烧结性。本发明的管用螺纹接头进一步在反复进行紧螺纹和松螺纹时也具有低的上肩扭矩。在本说明书中，磨削是指用于形成螺纹部的磨削。在本说明书中，喷丸砂处理是指喷砂、喷丸和喷粒。

上述zn-ni合金镀层的表面的算术平均偏差ra1可以为0.1～0.4μm。

上述接触表面可以进一步包含无螺纹金属接触部。

无螺纹金属接触部包含金属密封部和台肩部。

本发明的管用螺纹接头的制造方法为制造具备分别具有包含螺纹部的接触表面的公扣部和母扣部的管用螺纹接头的方法。制造方法具备zn-ni合金镀层形成工序和固体润滑覆膜形成工序。在zn-ni合金镀层形成工序中，在公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面上不实施喷丸砂处理地通过电镀形成zn-ni合金镀层。zn-ni合金镀层含有10～16质量％的ni。zn-ni合金镀层利用激光显微镜沿接触表面的磨削方向测得的表面的算术平均偏差ra1为0.1～3.2μm。在固体润滑覆膜形成工序中，在zn-ni合金镀层上不实施喷丸砂处理地形成固体润滑覆膜。

本发明的管用螺纹接头的制造方法不实施喷丸砂处理地形成非光泽的zn-ni合金镀层。进而，在非光泽的zn-ni合金镀层上不实施喷丸砂处理地形成固体润滑覆膜。由此，可得到具有与实施喷丸砂处理的情况相同程度的耐烧结性、进而在反复进行紧螺纹和松螺纹的情况下也具有低的上肩扭矩的管用螺纹接头。在本说明书中，喷丸砂处理是指喷砂、喷丸、喷粒。此外，接触表面的磨削方向是指用于在接触表面形成螺纹部的磨削的方向。

以下，对本发明的管用螺纹接头和管用螺纹接头的制造方法进行详细说明。

[管用螺纹接头50]

管用螺纹接头50具备公扣部13和母扣部14。图3为示出本实施方式的管用螺纹接头50的结构的图。参照图3，管用螺纹接头50具备钢管11和接箍12。钢管11的两端形成在外表面具有外螺纹部的公扣部13。接箍12的两端形成在内表面具有内螺纹部的母扣部14。将公扣部13和母扣部14紧螺纹，从而在钢管11的端部安装接箍12。另一方面，也有不使用接箍12而将钢管11的一端制成公扣部13、将另一端制成母扣部14的整体形式的油井管用螺纹接头。本实施方式的管用螺纹接头可以用于接箍方式和整体形式这两者的管用螺纹接头。

公扣部13和母扣部14具备具有螺纹部的接触表面。图4为本实施方式的管用螺纹接头50的剖视图。参照图4，公扣部13具备外螺纹部15和无螺纹金属接触部。无螺纹金属接触部在公扣部13的前端形成，具备金属密封部16和台肩部17。母扣部14具备内螺纹部20和无螺纹金属接触部。无螺纹金属接触部在母扣部14形成，具备金属密封部19和台肩部18。将对公扣部13和母扣部14紧螺纹时接触的部分称为接触表面。具体而言，如果将公扣部13和母扣部14紧螺纹，则台肩部之间(台肩部17和18)、金属密封部之间(金属密封部16和19)以及螺纹部之间(外螺纹部15和内螺纹部20)相互接触。即，接触表面包括台肩部、金属密封部和螺纹部。

虽未图示，但可以没有管用螺纹接头50的无螺纹金属接触部。该情况下，接触表面包含螺纹部。具体而言，公扣部13包括外螺纹部15。母扣部14包括内螺纹部20。

图5为本实施方式的管用螺纹接头50的接触表面的剖视图。参照图5，管用螺纹接头50在公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面上从接触表面侧起依次具备zn-ni合金镀层21和固体润滑覆膜23。将zn-ni合金镀层21的表面的、利用激光显微镜沿接触表面的磨削方向测得的算术平均偏差定义为ra1。将接触表面的、利用激光显微镜沿接触表面的磨削方向测得的算术平均偏差定义为ra2。算术平均偏差ra1按沿磨削方向利用激光显微镜测定的算术平均偏差计为0.1～3.2μm。算术平均偏差ra1大于算术平均偏差ra2。

[接触表面的算术平均偏差ra2]

接触表面的、利用激光显微镜沿磨削方向测得的算术平均偏差ra2低于后述的zn-ni合金镀层21的表面的、利用激光显微镜沿磨削方向测得的算术平均偏差ra1。

接触表面为磨削面。磨削面是指为了形成螺纹部而进行了磨削的状态的接触表面。即，接触表面的磨削面是指在用于形成螺纹部的磨削后未形成覆膜的接触表面。

接触表面的磨削面通过使用螺纹磨床等磨削管用螺纹接头50的坯料而制作谷和山来形成。因此，磨削面具有沿磨削方向延伸的磨痕。

磨削面的粗糙度在管轴方向和磨削方向大为不同。管轴方向的粗糙度横穿磨削痕来测得，因此为大的值。与此相对，磨削方向的粗糙度为非常小的粗糙度。

本说明书中所提到的算术平均偏差以基于jisb0601(2001)的算术平均偏差ra的形式进行测定。通常，管用螺纹接头50的表面粗糙度的测定可使用接触式粗糙度仪。接触式粗糙度仪例如有株式会社小坂研究所制造的surfcordersef-30d。在使用接触式粗糙度仪测定的情况下，有时测得的算术平均偏差的数值会大于实际的数值。这是由于，仅仅是一个方向的测定，因此可以目视调节测定方向。该情况下，由于设置角度的误差，有时由磨削痕导致的粗糙度也会作为算术平均偏差被测定。

因此，本发明中的算术平均偏差不使用接触式粗糙度仪而使用激光显微镜进行测定。激光显微镜使用基恩士公司制造的激光显微镜vk-x110。通过映射以0.85μm间距取得1.25mm见方的数据。粗糙度曲线计算用的截断值λc和测定长度使用jisb0601(1994)的标准值。接触表面的算术平均偏差ra2沿接触表面的磨削方向测定。“沿磨削方向”是指沿与用于形成螺纹部的磨削痕平行的方向。与磨削痕平行的方向在设与磨削痕的平行方向为0度的情况下，包括±0.5度的误差。如果超过±0.5度，则算术平均偏差ra的误差增大。在本实施方式中，更准确地测定表面粗糙度，而不会将由磨削痕导致的粗糙度作为表面粗糙度测定。表面粗糙度的测定方向的确定根据基于激光显微镜的映射的观察结果来确定。

在本实施方式中，在接触表面上形成zn-ni合金镀层。因此，接触表面的算术平均偏差ra2也可以通过将接触表面上的zn-ni合金镀层剥离后的接触表面粗糙度的形式来测定。接触表面上的zn-ni合金镀层使用适量添加有市售的腐蚀抑制剂(缓蚀剂)的盐酸来剥离。市售的腐蚀抑制剂例如有朝日化学工业株式会社制造的产品名ibit710。

[zn-ni合金镀层21]

zn-ni合金镀层21形成在公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面上。zn-ni合金镀层21也可以形成在公扣部13和母扣部14这两者的接触表面上。zn-ni合金镀层21可以仅形成在公扣部13的接触表面上，也可以仅形成在母扣部14的接触表面上。

zn-ni合金镀层21为由zn-ni合金形成的电镀层。zn-ni合金镀层21的硬度和熔点高。如果zn-ni合金镀层21的硬度高，则在紧螺纹和松螺纹时接触表面上的镀层不易受到损伤。进而，如果zn-ni合金镀层21的熔点高，则在紧螺纹和松螺纹时局部形成高温的情况下，镀层也不易熔融。因此，管用螺纹接头50的耐烧结性升高。进而，zn-ni合金镀层21中包含的zn为贱金属，因此管用螺纹接头50的防锈性升高。

构成zn-ni合金镀层21的zn-ni合金的ni含量为10～16质量％。该组成范围基本为γ相单相的组织。这种zn-ni合金镀层21具备防锈性，并且高硬度且具有高熔点。

zn-ni合金镀层21的优选的厚度为1～20μm。如果zn-ni合金镀层21的厚度为1μm以上，则能够更稳定地提高管用螺纹接头50的耐烧结性和防锈性。如果zn-ni合金镀层21的厚度为20μm以下，则zn-ni合金镀层21的密合性更稳定。因此，zn-ni合金镀层21的优选的厚度为1～20μm。不过，也可以为除此之外的厚度。zn-ni合金镀层21的厚度的下限更优选为3μm，进一步优选为5μm。zn-ni合金镀层21的厚度的上限更优选为18μm，进一步优选为15μm。

[zn-ni合金镀层21的表面的算术平均偏差ra1]

zn-ni合金镀层21的表面的、利用激光显微镜沿磨削方向测得的算术平均偏差ra1高于公扣部13表面和母扣部14表面的接触表面的、利用激光显微镜沿磨削方向测得的算术平均偏差ra2。算术平均偏差ra1按利用激光显微镜沿磨削方向测得的算术平均偏差计为0.1～3.2μm。

如果zn-ni合金镀层21具有0.1～3.2μm的算术平均偏差ra1，则通过锚固效果使得固体润滑覆膜23的密合性升高。如果固体润滑覆膜23的密合性升高，则管用螺纹接头50的耐烧结性升高。如固体润滑覆膜23的密合性升高，则进一步可以将紧螺纹时的上肩扭矩维持得较低。

如果算术平均偏差ra1小于0.1μm，则无法获得上述效果。另一方面，如果算术平均偏差ra1超过3.2μm，则无螺纹金属接触部(密封部)的气密性降低。因此，算术平均偏差ra1为0.1～3.2μm。算术平均偏差ra1可以为0.1～0.4μm。

zn-ni合金镀层21的表面的算术平均偏差ra1可以与接触表面的算术平均偏差ra2同样测定。

在本实施方式中，通过形成非光泽的zn-ni合金镀层21，可以使zn-ni合金镀层21的表面的算术平均偏差ra1高于接触表面的算术平均偏差ra2。该情况下，即使省略喷丸砂处理，也可获得与实施喷丸砂处理的情况相同程度的优异的耐烧结性。

[固体润滑覆膜23]

固体润滑覆膜23形成在具有0.1～3.2μm的算术平均偏差ra1的zn-ni合金镀层21上。由于zn-ni合金镀层21具有0.1～3.2μm的算术平均偏差ra1，因此zn-ni合金镀层21与固体润滑覆膜23的密合性高。

通过固体润滑覆膜23使得管用螺纹接头50的润滑性升高。固体润滑覆膜23可以使用周知的物质。固体润滑覆膜23例如含有润滑性颗粒和结合剂。固体润滑覆膜23可以根据需要而含有溶剂和其他成分。

润滑性颗粒会降低固体润滑覆膜23的表面的摩擦系数。润滑性颗粒只要为具有润滑性的颗粒，则没有特别限定。润滑性颗粒例如为选自由石墨、mos2(二硫化钼)、ws2(二硫化钨)、bn(氮化硼)、ptfe(聚四氟乙烯)、cfx(氟化石墨)和caco3(碳酸钙)组成的组中的1种或2种以上。优选为选自由石墨、氟化石墨、mos2和ptfe组成的组中的1种或2种以上。设除溶剂以外的全部成分为100质量％，润滑性颗粒的含量例如为1～40质量％。

结合剂使润滑性颗粒在固体润滑覆膜23中结合。结合剂为选自由有机类树脂和无机类树脂组成的组中的1种或2种。在使用有机类树脂的情况下，为选自由热固性树脂和热塑性树脂组成的组中的1种或2种。热固性树脂例如为选自由环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、聚碳二亚胺树脂、聚醚砜、聚醚醚酮树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、脲树脂和丙烯酸类树脂组成的组中的1种或2种以上。热塑性树脂例如为选自由聚酰胺酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂和乙烯醋酸乙烯酯树脂组成的组中的1种或2种以上。

在作为结合剂使用无机类树脂的情况下，可以使用聚金属氧烷。聚金属氧烷是指以重复的金属-氧键为主链骨架的高分子化合物。优选使用聚钛氧烷(ti-o)和聚硅氧烷(si-o)。这些无机类树脂通过使金属醇盐进行水解和缩合来得到。金属醇盐的烷氧基例如为甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、异丁氧基、丁氧基和叔丁氧基等低级烷氧基。

即，结合剂为选自由环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、聚碳二亚胺树脂、聚醚砜、聚醚醚酮树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、脲树脂、丙烯酸类树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、乙烯醋酸乙烯酯树脂、聚金属氧烷组成的组中的1种或2种以上。设除溶剂以外的全部成分为100质量％，结合剂的含量例如为60～99质量％。

固体润滑覆膜23可以根据需要而含有其他成分。其他成分例如为选自由防锈剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂、蜡、摩擦调节剂、颜料和溶剂组成的组中的1种或2种以上。润滑性颗粒、结合剂、和其他成分的各自的含量可适当设定。设除溶剂以外的全部成分为100质量％，其他成分的含量例如按总和计为10质量％以下。

固体润滑覆膜23通过在公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面上涂布上述组合物并固化来形成。

在出货时将公扣部13和母扣部14紧固的管用螺纹接头50中，可以仅在公扣部13和母扣部14的一者的接触表面形成固体润滑覆膜23，然后紧固。该情况下，与具有长尺寸的钢管11相比，短尺寸的接箍12容易进行组合物的涂布作业。因此，优选在接箍12的母扣部14的接触表面形成固体润滑覆膜23。管用螺纹接头50中，在出货时未将公扣部13和母扣部14紧固的管端部可以在公扣部13和母扣部14的两者的接触表面形成固体润滑覆膜23，在赋予润滑性的同时赋予防锈性。此外，可以仅在公扣部13和母扣部14的一者的接触表面形成固体润滑覆膜23，在另一者的接触表面形成后述的固体防腐蚀覆膜。在任一情况下，均可以赋予管用螺纹接头50以耐烧结性、气密性和防锈性。

固体润滑覆膜23优选覆盖公扣部13和母扣部14中的至少一者的整个接触表面。固体润滑覆膜23可以仅覆盖接触表面的一部分(例如仅覆盖金属密封部16和19)。

固体润滑覆膜23可以是单层，也可以是多层。多层是指从接触表面侧层叠2层以上的固体润滑覆膜23的状态。通过重复组合物的涂布和固化，可以形成2层以上的固体润滑覆膜23。固体润滑覆膜23可以直接形成在接触表面上，也可以在进行后述的基底处理后形成。

固体润滑覆膜23的优选厚度为5～50μm。如果固体润滑覆膜23的厚度为5μm以上，则能够稳定地获得高的润滑性。另一方面，如果固体润滑覆膜23的厚度为50μm以下，则固体润滑覆膜23的密合性稳定。进而，如果固体润滑覆膜23的厚度为50μm以下，则滑动面的螺纹公差(间隙)变宽，因此滑动时的面压力降低。因此，能够抑制紧固扭矩过高。因此，固体润滑覆膜23的优选厚度为5～50μm。固体润滑覆膜23的厚度的下限更优选为8μm，进一步优选为10μm。固体润滑覆膜23的厚度的上限更优选为40μm，进一步优选为30μm。

[固体防腐蚀覆膜]

上述的管用螺纹接头50可以在公扣部13和母扣部14的一者的接触表面具备固体润滑覆膜23，在公扣部13和母扣部14的另一者的接触表面具备固体防腐蚀覆膜。管用螺纹接头50有时到实际使用为止会经长期保管。该情况下，如果形成有固体防腐蚀覆膜，则公扣部13或母扣部14的防锈性升高。

固体防腐蚀覆膜例如为由铬酸盐形成的铬酸盐覆膜。铬酸盐覆膜通过周知的三价铬酸盐处理来形成。

固体防腐蚀覆膜不限定于铬酸盐覆膜。其他固体防腐蚀覆膜例如含有紫外线固化树脂。该情况下，固体防腐蚀覆膜具有不被安装保护装置时所施加的力所破坏的强度。进而，在运输时、保管中，即使暴露于因露点的关系而凝结的水，固体防腐蚀覆膜也不会溶解。进而，即使在超过40℃的高温下，固体防腐蚀覆膜也不会容易地软化。紫外线固化树脂为公知的树脂组合物。紫外线固化树脂只要含有单体、低聚物和光重合引发剂并通过照射紫外线引发光聚合反应而形成固化覆膜，则没有特别限定。

可以在管用螺纹接头50的另一者的接触表面形成镀层，在该镀层上形成上述固体防腐蚀覆膜，也可以在另一者的接触表面直接形成固体防腐蚀覆膜。

[管用螺纹接头50的母材]

管用螺纹接头50的母材的组成没有特别限定。管用螺纹接头50的母材例如为碳钢、不锈钢和合金钢等。合金钢当中，包含cr、ni和mo等合金元素的双相不锈钢和ni合金等高合金钢的防锈性高。因此，如果将这些高合金钢用于管用螺纹接头50的母材，则可获得在含有硫化氢、二氧化碳等的腐蚀环境中的优异的防锈性。

[制造方法]

以下，对基于本实施方式的管用螺纹接头50的制造方法进行说明。

基于本实施方式的管用螺纹接头50的制造方法具备zn-ni合金镀层形成工序和固体润滑覆膜形成工序。

在本实施方式中，形成非光泽的zn-ni合金镀层。由此，即使不实施喷丸砂处理，也可以使zn-ni合金镀层21的表面的算术平均偏差ra1高于接触表面的算术平均偏差ra2。即，在本实施方式的管用螺纹接头的制造方法中，省略喷砂、喷丸和喷粒。

[zn-ni合金镀层形成工序]

在zn-ni合金镀层形成工序中，不实施喷丸砂处理而实施zn-ni合金镀覆处理，在公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面上形成非光泽的zn-ni合金镀层21。zn-ni合金镀层21也可以形成在公扣部13和母扣部14这两者的接触表面上。zn-ni合金镀覆处理通过电镀处理实施。形成非光泽的zn-ni合金镀层21的电镀处理按周知的方法实施。例如，通过将公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面浸渍于含有锌离子和镍离子的镀浴中并通电来进行。非光泽的镀浴可以使用市售的物质。zn-ni合金镀层含有10～16质量％的ni。

在本实施方式中，如果实施非光泽的zn-ni合金电镀处理，则可以使zn-ni合金镀层21的表面的算术平均偏差ra1为0.1～3.2μm。因此，通过锚固效果，使得固体润滑覆膜23的密合性升高。如果固体润滑覆膜23的密合性升高，则管用螺纹接头50的耐烧结性升高。如果固体润滑覆膜23的密合性升高，则还可以将紧螺纹时的上肩扭矩维持得较低。

在zn-ni合金镀层形成工序中，用于形成非光泽的zn-ni合金镀层21的镀浴例如按锌离子与镍离子的含有比率计含有12～60质量％的镍离子。更具体而言，用于形成非光泽的zn-ni合金镀层21的镀浴的组成例如为锌：20g/l、氯化镍：21g/l、氯化铵：240g/l和添加剂：100ml/l。该情况下，镍离子含量为12.0质量％。添加剂例如为株式会社大和化成研究所制造的产品名dainzinalloyad2。如果使用上述组成的镀浴，则能够形成具有0.1～3.2μm的算术平均偏差ra1的非光泽的zn-ni合金镀层21。如果使用上述组成的镀浴，则进一步可以使zn-ni合金镀层21的表面的算术平均偏差ra1高于接触表面的算术平均偏差ra2。用于形成非光泽的zn-ni合金镀层21的镀浴的组成不限定于上述组成，可以在能够得到非光泽的zn-ni合金镀层21的范围内适当设定。

电镀处理的处理条件可以适当设定。电镀处理条件例如为镀浴ph：1～10、镀浴温度：10～60℃、电流密度：1～100a/dm²以及处理时间：0.1～30分钟。如上所述，zn-ni合金镀层21的优选厚度为1～20μm。

[固体润滑覆膜形成工序]

在zn-ni合金镀层形成工序之后，实施固体润滑覆膜形成工序。在固体润滑覆膜形成工序中，首先准备固体润滑覆膜用组合物(以下也称为组合物)。组合物通过将上述润滑性颗粒和结合剂混合来形成。组合物可以进一步含有上述溶剂和其他成分。

将所得组合物涂布在zn-ni合金镀层21上。涂布的方法没有特别限定。例如，使用喷雾枪将使用了溶剂的组合物喷雾到zn-ni合金镀层21上。该情况下，组合物被均匀地涂布在zn-ni合金镀层21上。将涂布有组合物的公扣部13或母扣部14干燥或加热干燥。加热干燥例如可以使用市售的热风干燥装置等实施。由此，使组合物固化，在zn-ni合金镀层21上形成固体润滑覆膜23。加热干燥的条件可以考虑组合物中包含的各成分的沸点和熔点等来适当设定。

在采用不使用溶剂的组合物形成固体润滑覆膜23的情况下，例如可以使用热熔法。热熔法中，将组合物加热而制成流动状态。使用例如具有温度保持功能的喷雾枪对呈流动状态的组合物进行喷雾。由此，在zn-ni合金镀层21上均匀地涂布组合物。组合物的加热温度可以考虑上述结合剂和其他成分的熔点和软化温度来适当设定。通过空气冷却等将涂布有组合物的公扣部13或母扣部14冷却。由此，使组合物固化，在zn-ni合金镀层21上形成固体润滑覆膜23。

[固体防腐蚀覆膜的形成(三价铬酸盐处理)]

如上所述，可以对公扣部13和母扣部14中的一者的接触表面实施zn-ni合金镀层形成工序和固体润滑覆膜形成工序，形成zn-ni合金镀层21和固体润滑覆膜23。

另一方面，对于公扣部13和母扣部14的另一者的接触表面，既可以形成zn-ni合金镀层21和固体润滑覆膜23，也可以形成zn-ni合金镀层21和/或固体防腐蚀覆膜。以下，对在另一者的接触表面形成zn-ni合金镀层21和由铬酸盐覆膜形成的固体防腐蚀覆膜的情况进行说明。

该情况下，实施上述zn-ni合金镀层形成工序，形成zn-ni合金镀层21。zn-ni合金镀层形成工序后，实施三价铬酸盐处理，形成固体防腐蚀覆膜。三价铬酸盐处理是指形成三价铬的铬酸盐的覆膜(铬酸盐覆膜)的处理。通过三价铬酸盐处理形成的铬酸盐覆膜会抑制zn合金镀层的表面的白锈。由此，提升产品外观。三价铬酸盐处理可以按周知的方法实施。例如，将公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面浸渍于铬酸盐处理液、或将铬酸盐处理液喷雾涂布至接触表面。然后，对接触表面进行水洗。可以将接触表面浸渍于铬酸盐处理液，通电后进行水洗。可以在接触表面涂布铬酸盐处理液，加热干燥。三价铬酸盐的处理条件可以适当设定。

[前处理工序]

上述的制造工序可以根据需要而在zn-ni合金镀层形成工序前具备前处理工序。前处理工序例如为酸洗和碱脱脂。前处理工序中，对附着在接触表面上的油分等进行洗涤。前处理工序可以进一步具备机械精磨等磨削加工。在此，机械精磨等磨削加工是指通过磨削来减少表面粗糙度的过程。

通过以上的制造工序制造本实施方式的管用螺纹接头50。

实施例

以下，对实施例进行说明。但是，本发明并不受实施例的限制。在实施例中，将公扣部13的接触表面称为公扣部表面，将母扣部14的接触表面称为母扣部表面。此外，实施例中的％在没有特别指定的情况下表示质量％。

在本实施例中，使用新日铁住金株式会社制造的vam21(注册商标)的产品名sm13crs-110。vam21(注册商标)的产品名sm13crs-110为外径：177.80mm(7英寸)、壁厚11.506mm(0.453英寸)的管用螺纹接头。钢种为13cr钢。13cr钢的组成为c：0.03％以下、si：0.5％以下、mn：0.5％以下、ni：5.0～6.5％、cr：11.5～13.5％、mo：1.5～3.0％、余量：fe和杂质。

对各试验编号的公扣部表面和母扣部表面实施机械精磨。各试验编号的接触表面的算术平均偏差ra2如表1所示。算术平均偏差ra2基于jisb0601(2001)测定。算术平均偏差ra的测定使用基恩士公司制造的激光显微镜vk-x110。通过映射以0.85μm间距取得1.25mm见方的数据。粗糙度曲线计算用的截断值λc和测定长度使用jisb0601(1994)的标准值。算术平均偏差的测定方向设定为磨削方向。

需要说明的是，zn-ni合金镀层21的ni含量为10～16质量％。

[表2]

表2

各镀层或覆膜的形成方法如下。

[试验编号1]

试验编号1中，对公扣部13和母扣部14表面实施光泽zn-ni电镀，形成厚度10μm的光泽的zn-ni合金镀层21。电镀的条件为镀浴ph：6.5、镀浴温度：25℃、电流密度：2a/dm²、以及处理时间：18分钟。镀覆液的组成为zn：5g/l、ni：24g/l、氯化铵：206g/l、硼酸：120g/l和添加剂：20ml/l。添加剂为株式会社大和化成研究所制造的产品名：dainzinalloyad1。光泽zn-ni合金镀层21的组成为zn：87％和ni：13％。按与接触表面的算术平均偏差ra2相同的测定方法测定光泽zn-ni合金电镀处理后的算术平均偏差ra。λc为0.25mm、测定长度为0.67mm。对于母扣部14表面，在其上形成固体润滑覆膜23。固体润滑覆膜23使用市售的热固化型的环氧树脂覆膜。固体润滑覆膜23的膜厚为25μm。

[试验编号2]

试验编号2中，对公扣部13和母扣部14表面实施非光泽zn-ni电镀，形成厚度10μm的非光泽的zn-ni合金镀层21。电镀的条件为镀浴ph：5.5、镀浴温度：35℃、电流密度：6a/dm²、以及处理时间：400秒。镀覆液的组成为zn：25g/l、ni：28g/l、氯化铵：240g/l、以及添加剂：100ml/l。添加剂为株式会社大和化成研究所制造的产品名：dainzinalloyad2。非光泽zn-ni合金镀层21的组成为zn：87％和ni：13％。按与接触表面的算术平均偏差ra2相同的测定方法测定非光泽zn-ni合金电镀处理后的算术平均偏差ra。λc为0.8mm、测定长度为1.25mm。对于母扣部14表面，在其上形成固体润滑覆膜23。固体润滑覆膜23使用市售的热固化型的环氧树脂覆膜。固体润滑覆膜23的膜厚为25μm。

[参考例]

参考例中，对母扣部14表面实施喷砂处理。按上述方法测定喷砂处理后的母扣部14的表面的算术平均偏差ra2。粗糙度曲线计算用的截断值λc和测定长度使用jisb0601(1994)的标准值。算术平均偏差的测定方向设定为磨削方向。进而，对公扣部13和母扣部14实施光泽zn-ni电镀，形成厚度10μm的光泽的zn-ni合金镀层21。电镀的条件为镀浴ph：6.5、镀浴温度：25℃、电流密度：2a/dm²、以及处理时间：18分钟。镀覆液的组成为zn：5g/l、ni：24g/l、氯化铵：206g/l、硼酸：120g/l以及添加剂：20ml/l。添加剂为株式会社大和化成研究所制造的产品名：dainzinalloyad1。光泽的zn-ni合金镀层21的组成为zn：87％和ni：13％。按与接触表面的算术平均偏差ra2相同的测定方法测定zn-ni合金电镀处理后的算术平均偏差ra。粗糙度曲线算出用的截断值λc和测定长度使用jisb0601(1994)的标准值。算术平均偏差的测定方向设定为磨削方向。对于母扣部14表面，在其上形成固体润滑覆膜23。固体润滑覆膜23使用市售的热固化型的环氧树脂覆膜。固体润滑覆膜23的膜厚为25μm。

对耐烧结性和上肩扭矩进行评价。关于参考例，仅评价耐烧结性，未评价上肩扭矩。

[耐烧结性评价试验]

耐烧结性评价试验依据iso13679(2011)实施。具体而言，使用试验编号1和试验编号2的公扣部13和母扣部14，通过用手紧固(用人力进行紧固的状态)，在紧固初始紧固至螺纹咬合。通过用手紧固进行紧固后，用动力钳反复进行紧螺纹和松螺纹，评价耐烧结性。每进行1次紧螺纹和松螺纹，通过目视观察公扣部13表面和母扣部14表面。通过目视观察确认烧结的产生状况。在烧结轻微、可修复的情况下，修补烧结缺陷继续试验。测定产生不能修复的烧结的时刻的紧螺纹和松螺纹次数。结果示于表2的“耐烧结性”一栏。

[上肩扭矩测定试验]

使用试验编号1和试验编号2的公扣部13和母扣部14进行紧螺纹，测定紧固次数(将紧螺纹和松螺纹1次计为紧固次数1次)和扭矩。对测得的转数和扭矩进行描点，求出上肩扭矩。反复进行紧螺纹和松螺纹(紧固)，每次求出上肩扭矩。根据所得上肩扭矩算出上肩扭矩相对于作为目标的紧固扭矩的比率(sht％)。作为目标的紧固扭矩设定为一定的值。结果示于表3。试验编号1中，在第5次紧螺纹和松螺纹时产生了不能修复的烧结，因此未实施之后的试验。

[表3]

表3

[评价结果]

试验编号2形成了非光泽的zn-ni合金镀层21。因此，无需实施喷砂等表面粗糙形成工序，zn-ni合金镀层21的表面的算术平均偏差ra1为0.1～3.2μm。结果，耐烧结性为10次较高。这是与实施了喷砂的参考例的耐烧结性相同程度的耐烧结性。试验编号2进一步不实施喷砂处理地形成了非光泽的zn-ni合金镀层21，因此zn-ni合金镀层21的表面的算术平均偏差ra1高于接触表面的算术平均偏差ra2。试验编号2进一步成功地在反复进行紧螺纹和松螺纹后也将上肩扭矩维持得低于试验编号1。

试验编号1形成了光泽的zn-ni合金镀层21，因此zn-ni合金镀层21的表面的算术平均偏差ra1小于0.1μm。因此，耐烧结性低。试验编号1进一步上肩扭矩随着反复进行紧螺纹和松螺纹而升高。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，上述实施方式仅是用于实施本发明的示例。因此，本发明不限定于上述实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内对上述实施方式进行适当变更而实施。

附图标记说明

11钢管

12接箍

13公扣部

14母扣部

15外螺纹部

16、19金属密封部

17、18台肩部

20内螺纹部

21zn-ni合金镀层

23固体润滑覆膜

50管用螺纹接头