CN107427109A - 拉链用链牙 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种高强度且耐磨损性优异的拉链用链牙，具体地说，所述拉链用链牙以铝合金为母材，所述铝合金具有由通式：Al_aSi_bCu_cMg_d(a、b、c、d以质量％计，a为余量、0.4≤b≤0.9、0.15≤c≤0.8、0.8≤d≤2.0，可包括不可避免的杂质元素)表示的组分，并包括含有Mg和Si的析出物。

Description

拉链用链牙

技术领域

本发明涉及拉链用链牙。

背景技术

以往，例如作为拉链的构成零件主要使用铜合金，如丹铜、黄铜等铜-锌合金、锌白铜等铜-锌-镍合金。这些合金是经由使用色调为铜色、金色、银色的材料而被限定色调的。近年，拉链也因其使用的用途而被要求外观设计性，需要提供由各种色调构成的零件。

另一方面，作为具备各种色调的拉链，例如，已知对由铝或其合金构成的链牙(啮合齿)实施阳极氧化处理、电解镀敷、电镀涂装等电化学表面处理。

然而，在以现有的铝合金(例如，JIS 5183等)为基础进行了电化学表面处理的情况下，容易成为缺乏金属光泽性的各种色调的拉链用的链牙，在为了重视金属光泽性而调整了合金组分的情况下、或者选择了现有的铝合金(例如，JIS 5052、5056、5154等)的情况下，由使用用途所要求的机械特性、尤其是强度方面降低，产生实际使用上的限制。

专利文献1中公开了下述的铝合金，所述铝合金具有由通式：Al_aMg_bMn_cCr_d(a、b、c、d以质量％计，a为余量、3.0≤b≤5.6、0.05≤c≤1.0、0.05≤d≤0.7，c+d＞0.2，可包括不可避免的杂质元素)表示的组分，实质上基质由铝的固溶体构成，是不存在β相的组织构造，装饰性优异，并且记载了由此而得到的拉链零件具备强度、硬度等机械特性的内容。

专利文献2公开了从由拉链的构成零件、链牙、止件、拉片以及拉头构成的组中选出的至少一种，所述拉链的构成零件、链牙、止件、拉片以及拉头由下面四种铝合金构成。

(1)一种铝合金，其特征在于具有由通式：Al_aMg_bCu_c(a、b、c以质量％计，a为余量、4.3≤b≤5.5、0.5≤c≤1.0，可包括不可避免的杂质)表示的组分。

(2)一种铝合金，其特征在于具有由通式：Al_dMg_eCu_fX_g(X为Mn和/或Cr)(d、e、f、g以质量％计，d为余量、4.3≤e≤5.5、0.5≤f≤1.0、0.05＜g≤0.2，可包括不可避免的杂质)表示的组分。

(3)一种铝合金，其特征在于具有由通式：Al_hMg_iCu_jZn_k(h、i、j、k以质量％计，h为余量、4.3≤i≤5.5、0.5≤j≤1.0、0＜k≤1.0，可包括不可避免的杂质)表示的组分，而且j+k≤1.5的关系式成立。

(4)一种铝合金，其特征在于具有由通式：Al_lMg_mCu_nZn_pX_q(X为Mn和/或Cr)(l、m、n、p、q以质量％计，l为余量、4.3≤m≤5.5、0.5≤n≤1.0、0＜p≤1.0、0.05＜q≤0.2，可包括不可避免的杂质)表示的组分，而且n+p≤1.5的关系式成立。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-250760号公报

专利文献2：日本特开2006-291298号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，对于使用了以往的铝合金的拉链用链牙而言，不能说强度足够，存在难以在裤装等需要强度的场所使用这样的问题。另外，存在因拉头产生的磨损或者链牙的啮合齿彼此的磨损，产生黑色的磨损粉末，使衣服等变脏的情况。另外，若磨损量增加，则啮合齿彼此的啮合变弱，还存在链牙的横向拉伸强度也降低这样的问题。

由于专利文献1、2记载的铝合金是固溶强化型，所以若通过固溶量的增加和冷轧使强度上升，则加工性降低，为了获得链牙形状，需要在加工中途将因热处理而产生的形变除去，存在强度会降低这样的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种高强度且耐磨损性也优异的拉链用链牙。

用于解决课题的手段

为了实现前述目的，本发明者等进行了专心研究，结果发现不使用以往的固溶硬化型的铝合金，而是使用时效硬化型的铝合金，利用冷加工后的热处理将形变除去，提高加工性且抑制强度降低，能够与以往相比使强度提高，另外发现，通过由冷轧加工控制组织以及高硬度的时效析出物的排列，可与以往相比使强度和耐磨损性提高，从而完成了本发明。

即，本发明是下面的发明。

(1)一种拉链用链牙，所述拉链用链牙以铝合金为母材，所述铝合金具有由通式：Al_aSi_bCu_cMg_d(a、b、c、d以质量％计，a为余量、0.4≤b≤0.9、0.15≤c≤0.8、0.8≤d≤2.0，可包括不可避免的杂质元素)表示的组分，并且包括含有Mg和Si的析出物。

(2)在(1)记载的拉链用链牙中，对拉链进行夹持的脚部的平均维氏硬度为Hv120～145，其标准偏差为2.2～4.1。

(3)在(2)记载的拉链用链牙中，在从同时注视所述脚部以及啮合头部双方的方向俯视的情况下，在将所述脚部分为脚根部和脚尖部时，该脚尖部的平均维氏硬度为Hv116～137，所述脚根部是与从根部分朝向脚部的顶端引出的垂线的从该根部分算起的长度的70％相当的部分，所述脚尖部是与该长度的剩余的30％相当的部分。

(4)在(1)～(3)中的任一项记载的拉链用链牙中，所述析出物的一片的长度为1～120nm。

(5)一种拉链，具备(1)～(4)中的任一项记载的拉链用链牙。

发明效果

根据本发明，能够提供一种高强度且耐磨损性也优异的拉链用链牙。

附图说明

图1是拉链的示意图。

图2是说明向拉链布带安装下止件、上止件及链牙的方法的图。

具体实施方式

下面，对本发明进行说明。

(组分)

在本发明的拉链用链牙中，其目标在于通过具有规定的组分并由时效硬化型的铜合金构成母材，从而成为高强度且发挥优异的耐磨损性。

本发明的拉链用链牙在一个实施方式中，以如下的铝合金作为母材，所述铝合金具有由通式：Al_aSi_bCu_cMg_d(a、b、c、d以质量％计，a为余量、0.4≤b≤0.9、0.15≤c≤0.8、0.8≤d≤2.0，可包括不可避免的杂质元素)表示的组分，并包括含有Mg和Si的析出物。

＜Si＞

Si在暂时固溶在Al基质中后，通过进行时效热处理，与Mg形成极微小的金属间化合物，具有使合金的机械性质(强度、硬度)提高的效果。

Si的组分比例(b)为0.4(质量％)≤b≤0.9(质量％)，即，在0.4质量％以上且0.9质量％以下，优选在0.4质量％以上且0.8质量％以下。若Si的组分比例过小，则铝合金的强度、硬度难以提高。另一方面，若过大，则促进Si单体的粗大析出或者结晶，塑性变形中的伸长率变小，使加工性降低。另外，在添加适量的情况下，能够防止冷加工后的被加热的工序(水洗、干燥等)中的软化。特别是，因时效热处理而析出到Al基质中的原子(Si)会妨碍通过冷轧而导入的错位的移动，所以，能够抑制因热处理造成的强度降低。若Si的组分比例过小，则该效果小，另一方面，若过大，则冷加工性差，所以特别不适合作为拉链用材料。

＜Cu＞

Cu在暂时固溶在Al基质中后，通过进行时效热处理形成极微小的析出物，具有使合金的机械性质(强度、硬度)提高的效果。

Cu的组分比例(c)为0.15(质量％)≤c＜0.8(质量％)，即，在0.15质量％以上且不足0.8质量％，优选在0.15质量％以上且0.4质量％以下。另外，在添加适量的情况下，能够防止冷加工后的被加热的工序(水洗、干燥等)中的软化。特别是，因时效热处理而析出到Al基质中的原子(Cu)会妨碍通过冷轧导入的错位的移动，所以，能够抑制因热处理造成的强度降低。若Cu的组分比例过小，则该效果小，另一方面，若过大，则冷加工性、耐腐蚀性差，所以特别不适合作为拉链用材料。

＜Mg＞

Mg通过进行热处理，与Si形成极微小的金属间化合物，具有使合金的机械性质(强度、硬度)提高的效果。另外，具有通过固溶在作为基质的Al中来使合金的机械性质(强度、硬度)提高的效果。

Mg的组分比例(d)为0.8(质量％)≤d≤2.0(质量％)，即，在0.8质量％以上且在2.0质量％，优选在0.8质量％以上且在1.2质量％以下。在添加适量的情况下，能够防止冷加工后的被加热的工序(水洗、干燥等)中的软化。特别是，因时效热处理而析出到Al基质中的原子(Mg)会妨碍通过冷轧导入的错位的移动，所以，能够抑制因热处理造成的强度降低。若Mg的组分比例过小，则该效果小，另一方面，若过大，则冷加工性差，所以，特别不适合作为拉链用材料。

＜不可避免的杂质＞

不可避免的杂质是指存在于原料中，或者在制造工序中不可避免地混入的物质，虽然是原本不要的物质，但由于是微量，不会对特性造成影响，故而被允许的杂质。在本发明中，作为不可避免的杂质而被允许的各杂质元素的含量一般在0.1质量％以下，优选在0.05质量％以下。另外，作为含量比不可避免的杂质高的其它的元素，Fe在0.7质量％以下，Mn在0.15质量％以下，Cr在0.35质量％以下，Zn在0.25质量％以下，从拉链用链牙的用途的观点出发，允许这些元素的含量。

(强度和加工性)

本发明的拉链用链牙在一个实施方式中，脚部的维氏硬度平均在Hv120以上145以下(依照JIS 2244：2009，下同)。就确保成形模具的寿命并且能够获得足以作为金属制拉链的链牙发挥功能的强度这点而言，优选该范围的维氏硬度。

本发明的拉链用链牙通过对由具有前述组分的铝合金构成的圆线进行冷加工而被赋予链牙形状。在通过冷加工赋予链牙形状时，向由铝合金构成的圆线导入加工应变，通过加工硬化，材料强度上升，能够获得链牙的强度。链牙的强度和加工性因被导入由铝合金构成的圆线的加工应变而变化。因此，对于为了获得链牙的强度和加工性来说是重要的。

若向由铝合金构成的圆线导入的加工应变过少，则加工硬化的比例变小，不能获得链牙强度。反之，若加工应变过多，则加工性差，成型模具的寿命降低，某些情况下，会因加工极限使得链牙上产生裂纹，有损作为拉链用链牙的功能。

在制作发挥上述那样的强度的拉链用链牙方面，向铝合金导入的加工应变需要压下率为70％以上，优选为80％以上最合适。该压下率是拉链用链牙最终滚轧时的压下率，例如，如后述的实施例那样，是对通过冷轧形成的Y字状的连续异形线进行加工时的压下率。

另外，优选本发明的拉链用链牙在夹持拉链的脚部中，硬度在一定值以上，且硬度偏差少，具体地说，脚部的平均维氏硬度是Hv120～145，优选是Hv125～145，且其标准偏差是2.2～4.1。

另外，对拉链用链牙而言，在将前述脚部以及该链牙像后述那样固定到拉链布带上时，在从注视相邻的链牙彼此伴随着拉链的开闭而啮合的啮合头部双方的方向俯视时，将该脚部分为脚根部和脚尖部时，所述脚根部是与从根部分朝向脚部的顶端引出的垂线的从该根部分算起的70％的长度相当的部分，所述脚尖部是与剩余的30％的长度相当的部分，以往难以使脚尖部变硬，这成为拉链开闭时的链牙的从拉链布带脱落的原因之一，所以，优选脚尖部也是在一定值以上的硬度。从该观点出发，希望脚尖部中的平均维氏硬度是Hv116～137，优选是Hv120～137。

另外，为了实现这样的强度，在作为拉链用链牙的母材的铝合金中，优选含有Mg和Si的析出物是针状物，具体地说，优选一片的长度是1～120nm。另外，该析出物的尺寸通过进行基于透过式电子显微镜的观察来求出。

(制造方法)

能够适合地使用如下的材质：对上述的组分的铝合金，例如，由JIS H4000规定的A6061铝合金进行T8处理(在溶体化处理后进行冷加工，进而进行人工时效硬化处理，例如，以170℃进行5～6小时左右的加热处理)而得到的材质。使用该T8处理后的铝合金的线材，通过冷轧赋予规定的压下率的加工应变，制造截面大致Y字状的连续异形线。进而，实施切断、冲压、弯曲、压紧各种冷加工，做成规定大小的链牙形状，由此获得拉链用链牙。

(表面处理)

能够根据需要对本发明的拉链用链牙进行各种表面处理。例如，能够进行平滑化处理、防锈处理、涂装处理及镀层处理等。

(拉链)

根据附图，具体地说明具备本发明的拉链用链牙的拉链的例子。图1是拉链的示意图，如图1所示，拉链具备：一对拉链布带1，在一侧端侧形成有芯部2；链牙3，其空开规定的间隔被压紧固定(装配)于拉链布带1的芯部2；上止件4及下止件5，在链牙3的上端及下端被压紧固定于拉链布带1的芯部2；和沿上下方向滑动自由的拉头6，被配置在相向的一对链牙3之间，用于进行链牙3的啮合及开离。另外，将在一条拉链布带1的芯部2装配了链牙3的状态的部件称为拉链链带，将被装配于一对拉链布带1的芯部2的链牙3成为啮合状态的部件称为拉链链条7。

另外，图1所示的拉头6是下述那样的拉头：对虽未图示出，但由截面矩形状的板状体构成的长条体多阶段地实施冲压加工，按照规定间隔切断，制作拉头主体，进而根据需要装配弹簧及拉片。而且，拉片也是下述那样的拉片：从截面矩形状的板状体按照规定形状冲切，并将之压紧固定于拉头主体。另外，下止件5也可以为如下的下止件：其成为由插棒、箱棒、箱体构成的开离嵌插件，能够通过拉头的开离操作使一对拉链链条分离。

图2是表示图1所示的拉链的链牙3、上止件4及下止件5的制造方法及向拉链布带1的芯部2安装的方法的图面。如图所示，链牙3将截面大致Y字状的异形线8按照规定尺寸切断，对之进行冲压成形，由此形成卡合头部9，此后，通过向拉链布带1的芯部2压紧两脚部10来装配。

上止件4将截面矩形状的矩形线11(方线)按照规定尺寸切断，通过弯曲加工成形为大致截面コ字状，此后，通过向拉链布带1的芯部2压紧来装配。下止件5将截面大致X字状的异形线12按照规定尺寸切断，此后，通过向拉链布带1的芯部2压紧来装配。

另外，在图中，链牙3、上止件4、下止件5同时被装配于拉链布带1，但是实际上是连续地向拉链布带1安装链牙3，首先，制作拉链链条，将拉链链条的止件安装区域的链牙3拆下，与该区域的链牙3接近地装配规定的上止件4或下止件5。为了像上面那样进行制造及安装，成为拉链的构成部件的链牙及止件需要为冷加工性优异的材料。这点，由于本发明的金属制拉链部件冷加工性优异，例如可进行压下率70％以上的加工，所以适合作为链牙、上下止件的材料。

拉链能够装备在各种物品上，特别是作为开闭件发挥功能。作为装备拉链的物品，没有特别限制，例如，除服装、包类、鞋类及杂货这样的日用品外，还可列举出储水槽、渔网及宇航服这样的工业用品。

实施例

下面，表示本发明的实施例，但是，这些是为了更好地理解本发明及其优点而提供的实施例，并无意限定本发明。

＜拉链链条的制作＞

作为原材料，使用Al(纯度99.9质量％以上)、Cu(纯度99.9质量％以上)、Mg(纯度99.9质量％以上)、Si(纯度99.9质量％以上)，将这些原材料调配成具有与表1记载的试验号码相应的各成分组分，在铸造装置内熔解，接着，由挤压装置制作棒材。对所得到的棒材实施缩面率70％以上的拉线处理，在500℃～600℃的温度范围进行1h～6h的热处理后立即进行速冻，进行溶体化处理。此后，通过对进行了缩面率1％以上的拉线处理的金属线在100℃～200℃的温度范围实施1h～12h的热处理，进行人工时效处理(T8处理)，制作连续金属线。对所得到的连续金属线通过冷轧赋予压下率70％以上的加工应变，制造截面大致Y字状的连续异形线，然后实施切断、冲压、弯曲、压紧各种冷加工，做成YKK株式会社商品目录《FASTENING专科(2009年2月发行)》规定的“5R”大小的链牙形状，然后，将之装配于聚酯制拉链布带，作成拉链链带，进而使一对拉链链带的相向的链牙彼此啮合，制作拉链链条。

＜拉伸强度、屈服强度、伸长率＞

从刚进行了T8处理后的线材与滚轧方向平行地切出拉伸试验片(9A号试验片)，测定拉伸强度(依照JIS Z2241：2011)。结果表示在表1。

[表1]

对由各铝合金制作的拉链进行下面的试验。

＜硬度试验＞

对于由具有与试验号码相应的组分的铝合金得到的链牙，在多处测定脚部(脚根部以及脚尖部)中的维氏硬度(依照JIS Z2244：2009，设载荷为0.9807N)，得到其平均值。另外，还求出各部分中的维氏硬度的标准偏差。结果表示在表2。

＜磨损试验＞

依照JIS S3015：2007的“往复开闭耐久试验”项中记载的方法，以往复开闭负荷为L等级(横向9.8N；纵向6.9N)，实施2000次开闭动作。在中途产生链牙不能啮合或目视布带部断裂、链牙啮合部的裂纹和/或脱开的情况下，中止试验。结果表示在表3。

＜链条的横拉强度＞

依照JIS S3015：2007的“往复开闭耐久试验”项中记载的方法，实施作为拉链的强度的指标的链条的横拉强度的评价。

结果表示在表3。

[表2]

[表3]

符号说明

1：拉链布带；2：芯部；3：链牙；4：上止件；5：下止件；6：拉头；7：拉链链条；8：截面大致Y字状的异形线；9：卡合头部；10：脚部；11：矩形线；12：截面大致X字状的异形线。

Claims (5)

1.一种拉链用链牙，其以铝合金为母材，所述铝合金具有由通式：Al_aSi_bCu_cMg_d(a、b、c、d以质量％计，a为余量、0.4≤b≤0.9、0.15≤c≤0.8、0.8≤d≤2.0，可包括不可避免的杂质元素)表示的组分，并包括含有Mg和Si的析出物。

2.如权利要求1所述的拉链用链牙，其中，夹持拉链的脚部的平均维氏硬度为Hv120～145，其标准偏差为2.2～4.1。

3.如权利要求2所述的拉链用链牙，其中，在从同时注视所述脚部以及啮合头部双方的方向俯视的情况下，在将所述脚部分为脚根部和脚尖部时，该脚尖部的平均维氏硬度为Hv116～137，所述脚根部是与从根部分朝向脚部的顶端引出的垂线的从该根部分算起的长度的70％相当的部分，所述脚尖部是与该长度的剩余的30％相当的部分。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的拉链用链牙，其中，所述析出物的一片的长度是1～120nm。

5.一种拉链，其中，具备权利要求1至4中的任一项所述的拉链用链牙。