KR101502246B1 - 파스너 엘리먼트 및 파스너 엘리먼트의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 구리 아연 합금 제품은 아연을 35wt%보다 크고 43wt% 이하로 함유하고, α상과 β상의 2상 조직을 갖는다. 또한, 구리 아연 합금의 β상의 비율이 10%보다 크고 40% 미만으로 제어되고, α상 및 β상의 결정립이 냉간 가공에 의해 편평 형상으로 찌그러져서 층상으로 배치되어 있다. 이와 같은 구리 아연 합금 제품은 구리 함유량을 감소시켜서 재료 비용의 삭감을 도모할 수 있고, 또한 β상의 비율이 적절하게 제어되어 있음으로써 강도와 냉간 가공성을 적절하게 확보할 수 있다. 또한, 이 구리 아연 합금 제품은, 편평 형상으로 찌그러진 α상 및 β상의 결정립이 층상으로 배치되어 있음으로써 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성이 우수하다.

Description

파스너 엘리먼트 및 파스너 엘리먼트의 제조 방법{FASTENER ELEMENT AND PROCESS FOR PRODUCING FASTENER ELEMENT}

본 발명은 저렴하고, 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성이 우수한 파스너 엘리먼트 및 그 파스너 엘리먼트의 제조 방법에 관한 것이다.

구리 아연 합금은 가공성이 우수하고, 종래부터 여러가지 분야에서 널리 이용되고 있다. 일반적으로, 구리 아연 합금은 구리 메탈보다도 아연 메탈의 가격이 저렴하므로, 아연 함유량을 증가시킴으로써 재료 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 아연 함유량이 43wt% 이하의 범위이면 압하율 80% 이상의 냉간 가공이 가능하며, 그 냉간 가공에서 발생하는 가공 변형에 의해 강도를 향상시킬 수 있고, 그 가공 변형에 의한 효과는 아연 함유량이 높을수록 향상한다.

또한, 구리 아연 합금은 그 아연 함유량에 따라서 고유의 합금 색조를 띠는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 15wt%의 아연을 함유하는 구리 아연 합금(일반적으로 적색 황동이라고 불린다)의 색조는 붉은 빛을 띤 황금색이 된다. 또한, 30wt%의 아연을 함유하는 구리 아연 합금(일반적으로 73황동이라고 불린다)의 색조는 황색 빛을 띤 황금색이 되고, 40wt%의 아연을 함유하는 구리 아연 합금(일반적으로 46황동이라고 불린다)의 색조는 적색 황동과 동일한 붉은 빛을 띤 황금색이 된다.

이와 같은 구리 아연 합금에 대해서는, 강도나 내식성 등의 성질을 한층 더 향상시키기 위해서 종래부터 여러가지 연구 개발이 이루어지고, 실용화되어 오고 있다.

예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2000-129376호 공보(특허 문헌 1)에는 가공성을 열화시키지 않고 강도를 향상시킨 구리 아연 합금이 개시되어 있다.

이 특허 문헌 1에 기재되어 있는 구리 아연 합금은 구리를 60wt% 이상 65wt% 미만으로 함유하고 있다. 또한, 그 구리 아연 합금의 금속 조직은, 불가피하게 잔존하는 조대 β상 및 미재결정 α상을 제외하고 미세한 α상과 β상으로 이루어지는 2상 혼합 조직으로 구성되어 있다. 특허 문헌 1에 따르면, 구리 함유량이 65wt% 이상에서는 강도가 오르지 않고, 60wt% 미만에서는 가공성이 충분해지지 않는다고 하고 있다.

또한, 특허 문헌 1에 있어서, 미세한 α상과 β상으로 이루어지는 2상 혼합 조직이란, 0.1 내지 2μm의 β상이 α상과 입계를 접해서 존재하는 상태를 말한다고 하고 있다. 또한, 불가피적으로 존재하는 β상이란, 저온 어닐링 전에 존재하는 β상 또는 저온 어닐링중에 가공 조직으로부터 일부 발생하는 조대하게 성장하는 β상이며, 미재결정 α상이란, 저온 어닐링 처리에서 가공 조직이 2상 혼합 조직으로 변해가는 도중에 일부 가공 조직이 잔존한 것을 말한다고 하고 있다.

이와 같은 특허 문헌 1의 구리 아연 합금을 제조하는 경우, 우선, 소정의 조성이 되는 원료를 용해, 주조하고, 또한 열간 가공한 후, 얻어진 합금에 냉간 가공율 50% 이상의 냉간 가공을 가한다.

냉간 가공율 50% 이상의 냉간 가공을 가한 후, 당해 합금에 저온 어닐링을 행한다. 이에 의해, 가공 변형을 제외하는 동시에 β상을 정출시킨다. 이 경우, 특허 문헌 1에 따르면, 저온 어닐링 온도가 낮으면 β상의 정출에 시간이 걸리고, 저온 어닐링 온도가 높으면 재결정 α상이 출현해서 충분한 강도를 얻을 수 없으므로, 저온 어닐링 온도를 200 내지 270℃ 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 특허 문헌 1에 따르면, 상기 저온 어닐링이 행해져서 제조된 구리 아연 합금은, 프레스 휨성 등의 가공성을 열화시키지 않고 강도를 향상시키는 것이 가능하다.

한편, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2000-355746호 공보(특허 문헌2)에는, 아연 함유량이 37 내지 46wt%이며, 상온에 있어서 α+β의 결정 조직을 갖고, 이 상온에 있어서의 결정 조직이 β상의 면적 비율이 20% 이상이면서 α상 및 β상의 평균 결정립 직경이 15μm 이하인 구리 아연 합금이 개시되어 있고, 이 타입의 구리 아연 합금은 절삭성 및 강도가 우수하다고 기재되어 있다.

또 특허 문헌 2에 따르면, 이러한 구리 아연 합금은, 아연 함유량이 37 내지 46wt%인 구리 아연 합금 소재를 480 내지 650℃의 범위 내의 온도로 열간 압출한 후, 400℃ 이하가 될 때까지 0.4℃/sec 이상으로 냉각함으로써 제조된다.

일본 특허 출원 공개 제2000-129376호 공보 일본 특허 출원 공개 제2000-355746호 공보

구리 아연 합금은 상술한 바와 같이 여러가지 분야에서 널리 이용되고 있고, 예를 들어 슬라이드 파스너용의 파스너 엘리먼트나 고정구 등의 파스너 구성 부품에도 많이 사용되고 있다. 구리 아연 합금제의 파스너 엘리먼트나 고정구는, 예를 들어 소정의 단면 형상을 갖는 선재를 소정의 두께로 슬라이스 한 후, 또는 소정의 두께를 갖는 판재를 펀칭한 후에, 그 얻어진 각 부품에 프레스 가공 등을 행해서 맞물림 헤드부를 형성함으로써 제작된다. 그리고, 얻어진 파스너 엘리먼트나 고정구는, 슬라이드 파스너용의 파스너 테이프에 스웨이징 됨으로써 파스너 테이프의 측연부에 장착된다.

그러나, 구리 아연 합금제의 파스너 엘리먼트나 고정구를 파스너 테이프에 스웨이징 할 때에, 파스너 엘리먼트나 고정구는 소성 변형되는 점에서 파스너 테이프에 장착된 파스너 엘리먼트나 고정구에 잔류 응력에 의한 시효 균열이 발생하거나, 응력 부식 균열이 발생하거나 하는 문제가 있었다.

여기서, 시효 균열이란, 인장 잔류 응력이 내부에 존재하는 구리 아연 합금을 암모니아 가스 등의 부식 환경 하에 노출시키면, 제품(파스너 엘리먼트나 고정구)의 외면에 균열이 발생하는 현상이다. 또한, 응력 부식 균열이란, 인장 응력과 부식 환경의 상호 작용으로 제품 표면에 균열이 발생하고, 그 균열이 시간과 함께 진전되는 현상이다.

이와 같은 시효 균열이나 응력 부식 균열의 문제는, 아연 함유량이 15wt%보다도 많은 구리 아연 합금에 발생하기 쉬워지는 것이 알려져 있고, 예를 들어 상기 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 아연 함유량이 약 35 내지 40wt%가 되는 구리 아연 합금이나, 상기 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은 아연 함유량이 37 내지 46wt%가 되는 구리 아연 합금을 사용해서 파스너 구성 부품을 제작한 경우라도 시효 균열이나 응력 부식 균열의 문제를 해소할 수는 없었다.

또 종래부터 시효 균열이나 응력 부식 균열의 방지 대책으로서, 제3 원소를 첨가하는 것이나, 가공 변형을 제거하는 어닐링 처리를 행하는 것이 알려져 있다.

예를 들어, 제3 원소의 첨가에 대해서는, 구리 아연 합금에 주석 등의 제3 원소를 수%의 양으로 첨가함으로써, 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성이 우수한 구리 아연 합금이 얻어지는 것이 알려져 있다.

그러나, 시효 균열이나 응력 부식 균열의 방지 효과가 확인되어 있는 어느 제3 원소도 아연보다도 고가인 원소이므로, 재료 비용의 증대를 초래한다는 문제가 있었다. 또한, 구리 아연 합금에 주석 등의 제3 원소를 첨가함으로써, 구리 아연 합금의 냉간 가공성을 저하시켜버려서 높은 압하율로의 냉간 가공이 불가능해지는 폐해를 수반한다.

한편, 어닐링 처리를 행함으로써 구리 아연 합금의 내시효 균열성이나 내응력 부식 균열성을 향상시킬 경우, 그 어닐링 처리에 의해 구리 아연 합금에 발생했던 가공 변형이 소실된다. 이 때문에, 구리 아연 합금의 강도가 저하해버리고, 예를 들어 파스너 구성 부품으로서 필요해지는 강도를 충분히 얻을 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 종래의 과제를 감안해서 이루어진 것이며, 그 구체적인 목적은 아연 함유량의 증가에 의한 재료 비용의 삭감이 가능하여 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성이 우수하고, 또한 냉간 가공성과 적절한 강도를 구비한 파스너 엘리먼트 및 그 파스너 엘리먼트의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의해 제공되는 파스너 엘리먼트는 기본적인 구성으로서 아연을 35wt%보다 크고 43wt% 이하로 함유하고, 잔량부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, α상과 β상의 2상 조직을 갖는 구리 아연 합금이고, 맞물림 헤드부와, 상기 맞물림 헤드부로부터 연장 설치된 몸통부와, 상기 몸통부로부터 분기되여 연장 설치된 한 쌍의 다리부를 갖는 파스너 엘리먼트이며, 상기 구리 아연 합금의 β상의 비율이 10%보다 크고 40% 미만으로 제어되고, 상기 α상 및 β상의 결정립이 상기 파스너 엘리먼트의 외면을 따라서, 냉간 가공에 의해 편평 형상으로 찌그러져서 층상으로 배치되고, 편평 형상의 상기 β상의 결정립은 잔류 응력에 의한 시효 균열 또는 응력 부식 균열에 의한 균열이 진전되는 방향에 대하여 교차하는 방향에 층상으로 형성되고, 또한, 단면에서 보아 상기 외면에 직교하는 방향의 단변 길이에 대한 상기 외면에 평행한 방향의 장변 길이의 비율이 2 이상으로 형성되어 이루어지는 것을 가장 주요한 특징으로 하는 것이다.

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본 발명에 있어서, 한 쌍의 상기 다리부에 대향하는 다리부 내측면을 따라서 편평 형상의 상기 α상 및 β상이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 몸통부에 상기 다리부 내측면으로부터 연속하는 가랑이부 내측면이 배치되고, 상기 몸통부의 상기 가랑이부 내측면에는 상기 α상 및 β상의 결정립이 편평 형상으로 찌그러져서 층상으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

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다음에, 본 발명에 의해 제공되는 파스너 엘리먼트의 제조 방법은, 아연을 35wt%보다 크고 43wt% 이하로 함유하고, 잔량부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, α상과 β상의 2상 조직을 갖는 구리 아연 합금으로부터 장척의 선재 및 판재를 형성하고, 상기 선재 또는 상기 판재를 절단 또는 펀칭함으로써, 구리 아연 합금제의 파스너 엘리먼트를 제조하는 제조 방법이며, 상기 구리 아연 합금에 있어서의 상기 β상의 비율을 10%보다 크고 40% 미만으로 제어하는 공정과, 상기 β상의 비율이 제어된 상기 구리 아연 합금에 대하여 50% 이상의 가공율로 냉간 가공을 실시함으로써, α상 및 β상의 결정립을 편평 형상으로 찌그러트림과 함께, β상의 결정립을, 단면에서 보아 상기 파스너 엘리먼트(10)의 외면에 직교하는 방향의 단변 길이에 대한 상기 외면에 평행한 방향의 장변 길이의 비율이 2 이상이 되도록 잔류 응력에 의한 시효 균열 또는 응력 부식 균열에 의한 균열이 진전되는 방향에 대하여 교차하는 방향에 층상으로 형성하는 공정을 포함해서 이루어지는 것을 가장 주요한 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 제조 방법은, 상기 β상의 비율을 제어하는 공정에서 상기 구리 아연 합금에 열처리를 실시하는 것을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

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본 발명에 관한 파스너 엘리먼트(구리 아연 합금 제품)는, 아연을 35wt%보다 크고 43wt% 이하로 함유하고, α상(면심입방 구조)과 β상(체심입방 구조)의 2상 조직을 갖는 구리 아연 합금에 의해 구성되어 있다. 이와 같이 아연 함유량을 35wt%보다 크게 함으로써, 구리 아연 합금중의 β층을 확실하게 형성하여 그 β층의 비율을 제어할 수 있고, 또한, 구리 아연 합금중의 구리 함유량을 감소시켜서 재료 비용의 삭감을 도모할 수 있다. 한편, 아연 함유량을 43wt% 이하로 함으로써, α상과 β상의 2상 조직을 안정적으로 형성할 수 있어 구리 아연 합금의 냉간 가공성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 구리 아연 합금 제품은, β상의 비율이 10%보다 크고 40% 미만으로, 바람직하게는 15% 이상 40% 미만으로 제어되어 있다. 여기서, 구리 아연 합금에 있어서의 β상은 α상에 비해 단단한 조직이며, β상의 비율을 많이 함으로써 구리 아연 합금의 강도를 향상시킬 수 있지만, 한편 구리 아연 합금의 냉간 가공성을 저하시켜 버린다. 또한, 본 발명에서는, 후술하는 바와 같이, 편평 형상으로 찌그러진 β상의 존재에 의해 구리 아연 합금 제품의 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성을 향상시킬 수 있다.

이 때문에, 본 발명의 구리 아연 합금 제품에 있어서의 β상의 비율을 10% 이하로 하면, 구리 아연 합금 제품의 강도가 저하되는 동시에, 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성을 향상시키는 효과를 충분히 얻을 수 없다. 또한, β상의 비율을 40% 이상으로 하면, 구리 아연 합금이 물러져서 냉간 가공성의 저하를 초래한다. 또한, 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성을 향상시키는 효과를 충분히 얻을 수 없다. 따라서, 구리 아연 합금에 있어서의 β상의 비율이 10%보다 크고 40% 미만으로 제어되어 있음으로써, 구리 아연 합금의 강도와 냉간 가공성을 적절하게 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 구리 아연 합금 제품에서는, α상의 결정립과 β상의 결정립이 냉간 가공에 의해 편평 형상으로 찌그러져서 층상으로 배치되어 있다. 또한, 본 발명에서 말하는 층상이란, 복수의 편평 형상의 β상의 결정립이 방향성을 갖고 배열되어 배치되어 있고, 바람직하게는 복수의 편평 형상의 β상의 결정립이 외면으로부터 제품 내부에 걸쳐서 중첩되어 배치되어 있는 것을 말한다.

통상, 구리 아연 합금 제품의 시효 균열 또는 응력 부식 균열은 결정립계나 α상의 결정립 내에 균열이 진전됨으로써 발생한다. 따라서, 본 발명과 같이 편평 형상으로 찌그러진 α상 및 β상의 결정립이 층상으로 배치되어 있음으로써, 제품 표면에 균열이 발생해도 편평 형상의 단단한 β상이 벽처럼 층상으로 존재하므로, 발생한 균열이 진전되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어 구리 아연 합금 제품에 시효 균열이나 응력 부식 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

특히 본 발명에서는, 편평 형상의 β상의 결정립이 잔류 응력에 의한 시효 균열 또는 응력 부식 균열에 의한 균열이 진전되는 방향에 대하여 교차하는 방향에 층상으로 배치되어 있음으로써, 균열이 진전되는 것을 한층 효과적으로 억제할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 구리 아연 합금 제품에 있어서, 편평 형상으로 찌그러진 α상 및 β상의 결정립이 당해 제품의 외면을 따라서 배치되어 있음으로써, 제품 표면에 발생한 균열이 진전되는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

특히 이 경우, 편평 형상의 β상의 결정립이 단면에서 보아 외면에 교차하는 방향, 바람직하게는 직교하는 방향의 단변 길이에 대한 외면에 평행한 방향의 장변 길이의 비율이 2 이상으로, 바람직하게는 4 이상으로 형성되어 있음으로써, 균열의 진전을 억제하는 효과를 높일 수 있어 시효 균열이나 응력 부식 균열의 발생을 보다 안정적으로 방지할 수 있다.

또한, 여기에서 말하는 단변 길이에 대한 장변 길이의 비율이란, 구리 아연 합금 제품의 단면을 보았을 때에, β상의 결정립을 외면에 직교하는 방향의 단변과 외면에 평행한 방향의 장변에 의해 형성되는 직사각형으로 둘러싼 경우에 있어서의 어스펙트비(즉, 장변/단변의 값)를 말한다.

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또한, 본 발명에 관한 구리 아연 합금 제품은 가공율 50% 이상의 냉간 가공이 일반적으로 행해지는 파스너 구성 부품으로서 특히 적절하게 사용된다.

또한, 여기에서 말하는 가공율이란, 단면적의 감소율이므로, 상한은 특별히 한정되지 않는다. 굳이 가공율의 상한을 설정한다면, 가공율이 100%가 되는 것은 있을 수 없으므로, 그 상한은 100% 미만, 바람직하게는 99% 이하로 한다.

예를 들어 파스너 구성 부품이 맞물림 헤드부와, 맞물림 헤드부로부터 연장 설치된 몸통부와, 몸통부로부터 분기되어 연장 설치된 한 쌍의 다리부를 갖는 파스너 엘리먼트인 경우, 파스너 엘리먼트를 스웨이징 가공해서 파스너 테이프에 설치했을 때에, 종래에는 파스너 엘리먼트의 다리부에 대향하는 다리부 내측면이나, 다리부 내측면으로부터 연속하는 가랑이부 내측면에 시효 균열이나 응력 부식 균열이 발생하기 쉽다는 문제가 있었다.

그러나, 본 발명에 관한 구리 아연 합금 제품이 파스너 엘리먼트이며, 동일 파스너 엘리먼트의 다리부 내측면을 따라서 편평 형상의 α상 및 β상이 배치되어 있으면, 파스너 엘리먼트가 스웨이징 가공되어서 파스너 테이프에 설치되어도 다리부 내측면에 시효 균열이나 응력 부식 균열이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 몸통부의 가랑이부 내측면을 따라서 편평 형상의 α상 및 β상이 배치되어 있으면, 가랑이부 내측면에 시효 균열이나 응력 부식 균열이 발생하는 것도 효과적으로 방지할 수 있다.

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다음에, 본 발명에 관한 구리 아연 합금제 파스너 엘리먼트(구리 아연 합금 제품)의 제조 방법은, 아연을 35wt%보다 크고 43wt% 이하로 함유하고, α상과 β상의 2상 조직을 갖는 구리 아연 합금에 있어서의 β상의 비율을 10%보다 크고 40% 미만으로, 바람직하게는 15% 이상 40% 미만으로 제어하는 공정과, β상의 비율이 제어된 구리 아연 합금에 대하여 50% 이상의 가공율로 냉간 가공을 실시하는 공정을 포함하고 있다.

이와 같은 본 발명의 제조 방법에 따르면, 아연을 35wt%보다 크고 43wt% 이하로 함유하는 구리 아연 합금을 사용함으로써, 구리 아연 합금 제품의 재료 비용을 용이하게 삭감할 수 있다. 또한, 그 구리 아연 합금에 있어서의 β상의 비율을 10%보다 크고 40% 미만으로 제어함으로써, 아연 합금의 강도와 냉간 가공성을 적절하게 확보할 수 있다.

또한, β상의 비율이 제어된 구리 아연 합금에 대하여 50% 이상의 가공율로 냉간 가공을 실시함으로써, 구리 아연 합금에 존재하는 α상의 결정립과 β상의 결정립을 편평 형상으로 찌그러뜨려서 층상으로 배치할 수 있으므로, 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성에 우수한 구리 아연 합금 제품을 제조할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 구리 아연 합금 제품의 제조 방법에 있어서, 구리 아연 합금에 있어서의 β상의 비율을 제어하는 공정에 있어서는, 구리 아연 합금에 열처리를 실시함으로써 구리 아연 합금에 있어서의 β상의 비율을 10%보다 크고 40% 미만으로 안정적으로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 구리 아연 합금 제품의 제조 방법에 있어서, 상기 냉간 가공에 의해 편평 형상의 β상의 결정립을 잔류 응력에 의한 시효 균열 또는 응력 부식 균열에 의한 균열이 진전되는 방향에 대하여 교차하는 방향에 층상으로 형성함으로써, 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성이 지극히 우수한 구리 아연 합금 제품을 안정적으로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 구리 아연 합금 제품의 제조 방법에 있어서, 상기 냉간 가공에 의해 β상의 결정립을 단면에서 보아 제품 외면에 직교하는 방향의 단변 길이에 대한 제품 외면에 평행한 방향의 장변 길이의 비율이 소정의 크기가 되도록, 바람직하게는 상기 비율이 2 이상이 되도록, 더욱 바람직하게는 4 이상이 되도록 형성한다. 이에 의해, 제조되는 구리 아연 합금 제품의 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성을 또한 향상시킬 수 있다.

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또한, 본 발명의 구리 아연 합금 제품의 제조 방법에 따르면, 구리 아연 합금으로부터 장척의 선재 또는 판재를 형성하고, 그 선재 또는 판재를 절단하는 또는 펀칭함으로써, 구리 아연 합금 제품으로서 파스너 엘리먼트나 고정구 등의 파스너 구성 부품을 적절하게 제조할 수 있다. 이에 의해 제조된 파스너 구성 부품은 스웨이징 가공 등의 냉간 가공이 실시되어도 시효 균열이나 응력 부식 균열의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 슬라이드 파스너의 정면도이다.
도 2는 파스너 엘리먼트 및 상하 고정구의 파스너 테이프에의 설치를 설명하는 설명도이다.
도 3은 편평 형상의 β상의 결정립이 배치되는 위치를 모식적으로 도시하는 모식도이다.
도 4는 파스너 엘리먼트의 가랑이부 내측면의 표층부에 형성된 β상의 결정립을 모식적으로 도시하는 모식도이다.
도 5는 β상의 각 결정립에 있어서의 장변 길이와 단변 길이를 설명하는 설명도이다.
도 6은 파스너 엘리먼트의 다리부 내측면의 표층부에 형성된 β상의 결정립을 모식적으로 도시하는 모식도이다.
도 7은 β상의 각 결정립에 있어서의 장변 길이와 단변 길이를 설명하는 설명도이다.
도 8은 압연 방향에 대하여 외면에 직교하는 방향, 외면에 평행한 방향, 각 절단면의 방향을 개념적으로 설명하는 설명도이다.
도 9는 실시예 2에 관한 시험편의 압연면에 대하여 직교하면서 압연 방향에 직교하는 절단면의 조직을 관찰한 광학 현미경 사진의 사본이다.
도 10은 실시예 2에 관한 시험편의 압연면에 대하여 직교하면서 압연 방향에 평행한 절단면의 조직을 관찰한 광학 현미경 사진의 사본이다.
도 11은 실시예 2에 관한 시험편의 압연면에 평행한 절단면의 조직을 관찰한 광학 현미경 사진의 사본이다.
도 12는 실시예 1에 관한 파스너 엘리먼트의 다리부 내측면 근방의 조직을 관찰한 광학 현미경 사진의 사본이다.
도 13은 실시예 1에 관한 파스너 엘리먼트의 가랑이부 내측면 근방의 조직을 관찰한 광학 현미경 사진의 사본이다.

이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하에서 설명하는 실시 형태에 전혀 한정되는 것이 아니고, 본 발명과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 또한, 동일한 작용 효과마저 발휘한다면 다양한 변경이 가능하다.

예를 들어, 이하의 실시 형태에서는, 구리 아연 합금 제품으로서 파스너 구성 부품을 제조하는 경우에 대해서 설명하지만, 본 발명은 파스너 구성 부품 이외의 구리 아연 합금 제품이나, 최종 제품이 얻어지기 전의 중간 제품(예를 들어 후술하는 바와 같은 장척의 선재 등)에 대하여도 마찬가지로 적용할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 파스너 구성 부품은 슬라이드 파스너를 구성하는 구리 아연 합금제의 부품이며, 예를 들어, 파스너 엘리먼트, 상부 고정구, 하부 고정구, 개방 분리 끼움 삽입구 및 슬라이더 등이 포함된다.

여기서, 슬라이드 파스너(1)는, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 파스너 테이프(3)가 대향하는 테이프 측연부에 복수의 파스너 엘리먼트(10)가 열설(列設)되어 엘리먼트열(4)이 형성된 좌우 한 쌍의 파스너 스트링거(2)와, 좌우의 파스너 스트링거(2)의 상단부 및 하단부에 엘리먼트열(4)을 따라서 장착된 상부 고정구(5) 및 하부 고정구(6)와, 엘리먼트열(4)을 따라서 미끄럼 이동 가능하게 배치된 슬라이더(7)를 갖고 있다.

이 경우, 각 파스너 엘리먼트(10)는, 도 2에 도시한 바와 같이, Y바라고 불리는 단면이 대략 Y자 형상의 선재(20)를 소정의 두께로 슬라이스 하고, 그 슬라이스 한 엘리먼트 소재(21)에 프레스 가공 등을 행해서 맞물림 헤드부(10a)를 형성함으로써 제조된다.

이 때 얻어지는 파스너 엘리먼트(10)는 프레스 가공 등에 의해 형성된 맞물림 헤드부(10a)와, 맞물림 헤드부(10a)로부터 일방향으로 연장하여 설치된 몸통(10b)와, 몸통부(10b)로부터 2갈래로 분기되어 연장 설치된 한 쌍의 다리부(10c)를 갖고 있다. 그리고, 파스너 엘리먼트(10)는 한 쌍의 다리부(10c) 사이에 파스너 테이프(3)의 코어부(3a)를 포함하는 엘리먼트 설치부가 삽입된 상태에서 양쪽 다리부(10c)가 서로 근접하는 방향(내측)에 스웨이징 되어 소성 변형함으로써, 파스너 테이프(3)에 소정의 간격으로 설치된다.

슬라이드 파스너(1)용 상부 고정구(5)는, 단면이 직사각 형상의 평각재(5a)를 소정의 두께로 슬라이스 하고, 얻어진 절단편에 휨 가공을 행해서 단면 대략 U자 형상으로 성형함으로써 제조된다. 또한, 상부 고정구(5)는 그 내주측의 공간부에 파스너 테이프(3)의 엘리먼트 설치부가 삽입된 상태에서 스웨이징 되어 소성 변형함으로써, 좌우의 파스너 테이프(3)의 각각에 설치된다.

슬라이드 파스너(1)용 하부 고정구(6)는, 단면이 대략 H형상(또는 거의 X형상)의 이형 선재(6a)를 소정의 두께로 슬라이스 함으로써 제조된다. 또한, 하부 고정구(6)는, 좌우의 내주측의 공간부에 각각 좌우의 파스너 테이프(3)의 엘리먼트 설치부가 삽입된 상태에서 스웨이징 되어 소성 변형함으로써, 좌우의 파스너 테이프(3)에 걸쳐서 설치된다.

이와 같은 슬라이드 파스너(1)에 있어서, 본 실시 형태에 관한 파스너 구성 부품은, 상술한 바와 같이 파스너 테이프(3)에 설치할 때에 스웨이징 가공이 실시되는 파스너 엘리먼트(10)나 상하 고정구(5, 6)로서 특히 적절하게 적용된다. 또한, 이하에서는, 본 발명이 적절하게 적용되는 구리 아연 합금제의 파스너 엘리먼트(10)에 대해서 주로 설명하는 것으로 한다.

본 실시 형태에 관한 파스너 엘리먼트(10)는 구리와 아연과 불가피 불순물으로 이루어지는 구리 아연 합금에 의해 구성되어 있다. 여기서, 불가피 불순물이란, 원료중에 존재하거나, 제조 공정에 있어서 불가피하게 혼입되거나 하는 불순물이며, 구리 아연 합금 제품의 특성에 영향을 미치지 않을 정도로 허용되어 있는 미량의 불순물을 말한다.

이 파스너 엘리먼트(10)의 재료로서 사용되는 구리 아연 합금은, 동일 합금중에 있어서의 아연 함유량이 35wt%보다 크고 43wt% 이하가 되도록 조정되어 있고, 면심입방 격자의 α상과 체심입방 격자의 β상의 2상 조직을 갖고 있다.

여기서, 구리 아연 합금에 있어서의 아연 함유량이 35wt% 이하가 되면, 합금중에 β상이 형성되지 않던지, 혹은, β상이 형성되었다고 한들 β상의 비율을 이하와 같은 범위로 제어하는 것이 곤란해진다. 또한, 구리 아연 합금중의 아연 함유량이 작은 경우, 그 구리 아연 합금에 포함되는 구리의 함유량이 필연적으로 커지므로, 파스너 엘리먼트(10)의 재료 비용이 구리의 함유량이 커짐에 따라서 증대된다. 한편, 구리 아연 합금에 있어서의 아연 함유량이 43wt%보다 커지면, 구리 아연 합금이 β상의 단상 조직이 되어 물러지므로, 구리 아연 합금의 냉간 가공성이 나빠져서 취성 파괴가 발생하기 쉬워진다.

또한, 구리 아연 합금의 아연 함유량을 상기 범위로 제어함으로써, 파스너 엘리먼트(10)가, 아연 함유량이 15wt% 정도의 구리 아연 합금으로 이루어지는 종래의 파스너 엘리먼트(10)와 동일한 색조(즉, 붉은 빛을 띤 황금색의 색조)를 띨 수 있다. 구체적으로는, 구리 아연 합금의 색조가 Lab 표색계에 있어서 L값이 60 이상 90 이하이고, a값이 0 이상 5 이하이고, b값이 15 이상 35 이하가 된다. 이에 의해, 본 실시 형태의 파스너 엘리먼트(10)를 사용해서 슬라이드 파스너(1)를 구성해도 당해 슬라이드 파스너(1)는 종래와 같은 색채를 구비하므로, 슬라이드 파스너(1)의 사용자에게 위화감을 주는 일도 없다.

또한, 동일 파스너 엘리먼트(10)에 사용되는 구리 아연 합금은, β상의 비율이 10%보다 크고 40% 미만으로, 바람직하게는 15% 이상 40% 미만으로 제어되어 있다. 여기서, β상의 비율이 10% 이하가 되면, 후술하는 바와 같은 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성을 향상시키는 효과를 충분히 얻을 수 없다. 한편, β상의 비율을 40% 이상으로 하면, 구리 아연 합금이 물러져서 구리 아연 합금의 냉간 가공성이 저하된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 파스너 엘리먼트(10)에서는, 구리 아연 합금의 적어도 일부의 결정 조직에 있어서, α상의 결정립과 β상의 결정립이 편평 형상으로 찌그러져서 층상으로 배치되어 있다. 이 경우, 도 3에 파스너 엘리먼트에 있어서의 편평 형상으로 찌그러진 β상의 배치를 알기 쉽게 모식적으로 도시한 바와 같이, 가는 선으로 모식적으로 나타낸 편평 형상의 β상의 결정립(15)은 적어도 파스너 엘리먼트(10)를 슬라이스 하기 전의 Y바에 있어서 외주면을 구성했던 외면의 근방 영역에 그 외면을 따라서 층상으로 배치되어 있다.

또한, 도 3에서는 편평 형상의 β상의 결정립(15)을 알기 쉽게 하기 위해서 실제의 크기보다도 크게 표시하고 있지만, 실제의 β상의 결정립은 도 3에 표시하는 것보다도 작게 형성되어 있다(예를 들어, 도 12 및 도 13을 참조). 또한, 여기서 말하는 외면이란, 외측으로 드러나는 표면이며, 다리부(10c)의 내측에 대향해서 배치되는 다리부 내측면(10d)나 맞물림 헤드부(10a)에 형성된 맞물림 오목부 내의 내주면도 여기에서 말하는 외면에 포함된다. 또한, 동일 파스너 엘리먼트(10)에 형성되는 편평 형상의 α상의 결정립도 편평 형상의 β상의 결정립이 배치되어 있는 영역과 거의 동일한 영역에 배치되어 있다.

특히 본 실시 형태의 파스너 엘리먼트(10)의 경우, 편평 형상의 β상의 결정립은 적어도 다리부(10c)가 대향하는 다리부 내측면(10d)의 근방(표층부)에 형성되어 있는 것을 특징으로 하고, 그 다리부 내측면(10d)으로부터 연속하듯이 형성된 몸통부(10b)의 가랑이부 내측면(10e)의 근방(표층부)에도 배치되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 종래의 파스너 엘리먼트(10)는, 일반적으로 파스너 테이프(3)에 설치할 때는 상온에서 스웨이징 고정되므로, 설치된 후의 파스너 엘리먼트(10)에는 상술한 바와 같은 다리부 내측면(10d)나 가랑이부 내측면(10e)의 근방에 다리부(10c)의 소성 변형에 기인하는 인장 잔류 응력이 발생하므로, 이와 같은 다리부 내측면(10d)이나 가랑이부 내측면(10e)에 시효 균열이 발생하기 쉬웠다.

또한, 파스너 테이프(3)에 장착된 파스너 엘리먼트(10)가 인장되었을 때 등에는, 파스너 테이프(3)에 직접 물려 있는 다리부 내측면(10d)나 가랑이부 내측면(10e)에 인장 응력이 걸리기 쉬우므로, 다리부 내측면(10d)나 가랑이부 내측면(10e)에 응력 부식 균열이 발생하기 쉬웠다.

이에 대해, 본 실시 형태의 파스너 엘리먼트(10)에서는, 종래에는 시효 균열이나 응력 부식 균열이 발생하기 쉬웠던 다리부 내측면(10d)나 가랑이부 내측면(10e)의 적어도 근방의 영역(표층부)에 편평 형상의 단단한 β상의 결정립이 층상으로 배치되어 있다. 이에 의해, 잔류 응력 등에 기인해서 파스너 엘리먼트(10)의 다리부 내측면(10d)나 가랑이부 내측면(10e)으로부터 균열이 발생해도 층상으로 형성된 복수의 편평 형상의 β상이 시효 균열 혹은 응력 부식 균열에 의한 균열이 진전되는 방향에 대하여 교차하는 방향, 바람직하게는 직교하는 방향으로 길어지도록 배치되어 있으므로, 균열을 분산시키거나, 균열의 진전을 방해하거나 할 수 있다. 이 때문에, 균열이 커지는(깊어지는) 것을 막아 파스너 엘리먼트(10)의 품질을 손상시키는 시효 균열이나 응력 부식 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

특히 본 실시 형태에서는, 파스너 엘리먼트(10)의 다리부(10c)나 몸통부(10b)의 단면에 있어서의 결정 조직을 보았을 때에, 편평 형상의 β상의 결정립이 파스너 엘리먼트(10)의 외면(다리부 내측면(10d) 또는 가랑이부 내측면(10e))을 따라서 배치되고, 게다가, 그 외면에 직교하는 방향의 단변 길이와 그 외면에 평행한 방향의 장변 길이의 비율이, 즉, 외면에 직교하는 방향의 단변과 외면에 평행한 방향의 장변에 의해 형성되는 직사각형의 어스펙트비(장변/단변의 값)가 2 이상이 되도록, 바람직하게는 4 이상이 되도록 형성되어 있다.

또한, 외면에 직교하는 방향이란, 파스너 엘리먼트(10)의 결정 조직을 단면에서 본 경우에, 파스너 엘리먼트(10)의 외면을 기준으로 했을 때의 합금의 깊이 방향을 가리키고, 예를 들어 그 외면이 곡면인 경우에는 그 곡면의 접선 방향에 대하여 대략 직교하는 방향을 말한다. 한편, 외면에 평행한 방향이란, 파스너 엘리먼트(10)의 결정 조직을 단면에서 본 경우, 파스너 엘리먼트(10)의 외면에 따른 방향을 가리키고, 예를 들어 그 외면이 곡면인 경우에는, 그 곡면의 접선 방향에 거의 평행한 방향을 말한다. 또한, 외면에 직교하는 방향과 외면에 평행한 방향이란, 반드시 서로 직교할 필요는 없고, 교차하는 각도가 90°부터 오차를 포함하는 정도에서 어긋나 있어도 된다.

여기서, 외면에 직교하는 방향의 단변 길이와 그 외면에 평행한 방향의 장변 길이의 비율에 대해서 도 4 내지 도 7을 참조하면서 보다 구체적으로 설명한다. 도 4는 후술되는 도 13의 파스너 엘리먼트(10)의 가랑이부 내측면(10e)의 표층부에 형성된 β상의 결정립 중에서 임의로 선택한 3개의 결정립을 모식적으로 도시한 도면이며, 도 6은 후술되는 도 12에 있어서의 파스너 엘리먼트(10)의 다리부 내측면(10d)의 표층부에 형성된 β상의 결정립 중에서 임의로 선택한 3개의 결정립을 모식적으로 도시한 도면이다.

파스너 엘리먼트(10)의 가랑이부 내측면(10e)의 표층부에 형성된 도 4에 도시하는 β상의 결정립(31, 32, 33) 및 다리부 내측면(10d)의 표층부에 형성된 도 6에 도시하는 β상의 결정립(34, 35, 36)은 파스너 엘리먼트(10)의 외면을 따라서 배치되어 있고, 파스너 엘리먼트(10)의 외면에 평행한 방향의 장변 길이(a)와 외면에 직교하는 방향의 단변 길이(b)를 각각 도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이 규정할 수 있다.

즉, β상의 결정립(31)에 대해서 보면, 동일 결정립(31)의 장변 방향(외면에 평행한 방향)의 일단부와 타단부 사이를 연결하는 선분의 치수를 장변 길이(a)라고 규정한다. 또한, 당해 결정립(31)에 대해서 외면에 직교하는 방향(외면에 대한 깊이 방향)에 있어서의 결정립계간의 치수를 측정했을 때에, 그 결정립계간의 치수가 최대가 되는 부분의 치수를 단변 길이(b)라고 규정한다.

이와 같이 장변 길이(a) 및 단변 길이(b)를 규정한 경우에 있어서, 「장변 길이(a)/단변 길이(b)」의 값이 결정립(31)의 어스펙트비가 된다. 또한, β상의 결정립(32 내지 36)에 대해서도, 도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이 β상의 결정립(31)과 마찬가지로 장변 길이(a) 및 단변 길이(b)가 규정된다. 또한, 도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이, 각각의 β상의 결정립(31 내지 36)은, 그 결정립이 배치되어 있는 위치에 따라서 가랑이부 내측면(10e) 및 다리부 내측면(10d)에 따른 방향이 상이하므로, 장변 길이(a) 및 단변 길이(b)의 방향도 각 결정립(31 내지 36)마다 상이하다.

또 본 발명에 있어서, 결정 조직을 볼 때의 파스너 엘리먼트(10)의 단면 방향은 임의로 설정할 수 있다. 이 경우, 외면에 직교하는 방향은 그 단면 방향의 방향에 관계없이 일방향으로 설정되지만, 외면에 평행한 방향은 그 단면 방향의 방향에 따라서 바뀐다.

예를 들어 도 8에 개념적으로 구리 아연 합금편(25)을 도시한 바와 같이, 파스너 엘리먼트(10)에 있어서의 외면에 직교하는 방향이란, 냉간 가공에 있어서 압연되는 압연면(29)에 대하여 직교하는 방향(22)이며, 이 직교 방향은 기본적으로 1개의 압연면(29)에 대하여 깊이 방향이 되는 한쪽의 방향으로 정해진다. 한편, 외면에 평행한 방향이란, 압연면(29)과 평행한 방향이며, 압연면(29) 내의 방향이면, 예를 들어 압연 방향에 평행한 방향(23), 압연 방향에 대하여 직교하는 방향(24), 압연 방향에 경사진 방향 등이 포함된다.

이 때문에, 본 실시 형태에 있어서, β상의 결정립은 파스너 엘리먼트(10)를 압연면(29)에 대하여 직교하는 임의인 면에서 절단한 경우, 그 절단면(26)(또는 절단면(27))에 있어서 단변 길이와 장변 길이의 비율이 2 이상으로 형성되어 있다. 특히 본 실시 형태에서는, 1개의 절단면(26)(또는 절단면(27))과, 당해 절단면(26)(또는 절단면(27))에 대하여 직교하는 절단면(27)(또는 절단면(26))의 양쪽에 있어서, 단변 길이와 장변 길이의 비율이 2 이상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 파스너 엘리먼트(10)를, 예를 들어 냉간 가공에 있어서 압연된 압연면에 대하여 직교하고, 또한 압연 방향에 평행한 방향에서 절단한 경우, 그 압연 방향에 평행한 절단면에 있어서, β상의 결정립에 있어서의 단변 길이와 장변 길이의 비율이 2 이상으로 형성되어 있고, 또한, 동일 파스너 엘리먼트(10)를 압연면에 대하여 직교하고, 또한 압연 방향에도 직교하는 방향에서 절단한 경우에도, 그 압연 방향에 직교하는 절단면에 있어서, β상의 결정립에 있어서의 단변 길이와 장변 길이의 비율이 2 이상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 1개의 절단면에 있어서, 바람직하게는 2개 상의 절단면에 있어서 편평 형상의 β상의 결정립에 있어서의 단변 길이와 장변 길이의 비율이 2 이상으로, 바람직하게는 4 이상의 관계를 갖고 있으면, 그 β상의 결정립이 층상으로 배치되어 있음으로써, 파스너 엘리먼트(10)의 다리부 내측면(10d)나 가랑이부 내측면(10e)으로부터 균열이 깊게 진전되는 것을 효과적으로 막을 수 있고, 파스너 엘리먼트(10)의 내시효 균열성이나 내응력 부식 균열성을 향상시킬 수 있다.

따라서, 예를 들어 본 실시 형태의 파스너 엘리먼트(10)는, 예를 들어 80% 이상의 가공율로 냉간 가공이 실시되어 제조되었으므로 동일 파스너 엘리먼트(10)에 잔류 응력이 발생하고 있는 경우라도 동일 파스너 엘리먼트(10)에 시효 균열이나 응력 부식 균열이 발생하는 것을 안정적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 파스너 엘리먼트(10)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 다리부 내측면(10d)나 가랑이부 내측면(10e)뿐만 아니라, 맞물림 헤드부(10a), 몸통부(10b) 및 다리부(10c)의 각 외측면(10f)이나, 양쪽 다리부(10c)의 선단에 대향해서 배치되는 선단면(10g)에도 편평 형상의 β상의 결정립이 층상으로 배치되어 있다. 따라서, 동일 파스너 엘리먼트(10)에서는, 잔류 응력이 발생하기 쉬운 다리부 내측면(10d)나 가랑이부 내측면(10e)뿐만 아니라, 맞물림 헤드부(10a), 몸통부(10b) 및 다리부(10c)의 각 외측면이나, 양쪽 다리부(10c)의 선단면에 시효 균열이나 응력 부식 균열이 발생하는 것도 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 파스너 엘리먼트(10)에 있어서, 편평 형상의 α상의 결정립이나 편평 형상의 β상의 결정립이 배치되는 영역은 파스너 엘리먼트(10)의 외면 근방의 영역(표층부)에 한정되는 것이 아니고, 파스너 엘리먼트(10)의 외면으로부터 깊은 영역에 편평 형상의 α상의 결정립이나 편평 형상의 β상의 결정립이 배치되어 있어도 된다.

다음에, 상술한 바와 같은 본 실시 형태에 관한 파스너 엘리먼트(10)를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

우선, 소정의 단면적을 갖는 구리 아연 합금의 빌렛을 주조한다. 이 때, 빌렛은 아연의 함유량이 35wt%보다 크고 43wt% 이하가 되도록 구리 아연 합금의 조성이 조정되어 주조된다. 이 때 주조된 빌렛은 α상과 β상의 2상 조직을 갖고 있다.

계속해서, 얻어진 빌렛에 열처리를 행함으로써, 구리 아연 합금에 있어서의 α상과 β상의 비율을 β상의 비율이 10%보다 크고 40% 미만이 되도록, 바람직하게는 15% 이상 40% 미만이 되도록 제어한다. 이 경우, 빌렛에 행하는 열처리의 조건은 구리 아연 합금의 조성에 따라서 임의로 설정할 수 있다. 또한, 예를 들어 빌렛을 주조함과 동시에 구리 아연 합금에 있어서의 β상의 비율을 상기 범위로 제어할 수 있는 경우에는 상술한 바와 같은 열처리를 행하는 것을 생략할 수 있다.

빌렛에 있어서의 β상의 비율을 제어한 후, 그 빌렛에 대하여, 예를 들어 가공율이 50% 이상이 되도록 냉간 압출 가공 등의 냉간 가공을 행함으로써 중간 제품이 되는 장척의 선재를 제작한다. 또한 본 발명에 있어서, 냉간 가공은 구리 아연 합금의 재결정 온도 미만의 온도에서 행해지고, 바람직하게는 200℃ 이하의 온도, 특히 100℃ 이하의 온도에서 행해지면 좋다.

이와 같이 구리 아연 합금의 빌렛에 냉간 가공을 행해서 장척의 선재를 제작 함으로써 얻어진 장척의 선재에서는, 구리 아연 합금중의 α상의 결정립과 β상의 결정립이 편평 형상으로 찌그러져서 층상으로 배치된 상태가 된다. 특히 이 경우, α상의 결정립과 β상의 결정립은, 냉간 가공이 행해진 것에 의해 가공 방향(압연 방향)을 따르듯이 길게 늘어진 편평 형상을 갖고 있다.

그 후, 냉간 가공이 실시된 장척 선재를 복수의 압연 롤에 통과시켜서 선재의 횡단면이 대략 Y형상이 되도록 냉간 가공을 행함으로써 상술한 Y바(20)가 성형된다. 이에 의해, 구리 아연 합금중의 α상의 결정립과 β상의 결정립을 또한 편평 형상으로 찌그러뜨려서, 예를 들어 파스너 엘리먼트(10)의 다리부 내측면(10d)이나 가랑이부 내측면(10e)을 따라서 편평 형상의 β상의 결정립을 치밀하게 배치할 수 있다. 이 경우, 얻어진 장척의 Y바(20)의 종단면을 보았을 때에, Y바(20)의 외주면을 따라서 배치되어 있는 편평 형상의 β상의 결정립은 단변 길이에 대한 장변 길이의 비율이 2 이상이 되도록 형성되어 있다.

그리고, 상기 Y바(20)를 소정의 두께로 슬라이스 하고, 그 슬라이스 한 엘리먼트 소재(21)에, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2006-247026호 공보에서 설명되어 있는 바와 같은 장치를 이용해서 포밍 펀치와 포밍 다이에 의해 프레스 가공 등을 행해서 맞물림 헤드부(10a)를 형성함으로써, 본 실시 형태에 관한 파스너 엘리먼트(10)를 안정적으로 제조할 수 있다.

여기서, Y바(20)를 제조하는 공정에 있어서, Y자 형상의 냉간 가공을 가공율 50% 이상에서 행하면, 빌렛을 와이어 드로잉한 뒤, β상의 비율을 제어하기 위해서 열처리를 실시해도 된다. 또한, 이 때의 중간 제품은 Y바가 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 주로 파스너 엘리먼트(10)에 대해서 설명하고 있지만, 본 발명은 상술한 바와 같이 상부 고정구(5), 하부 고정구(6), 개방 분리 끼움 삽입구 및 슬라이더(7)에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

예를 들어, 상부 고정구(5)의 경우, 우선, 파스너 엘리먼트(10)와 동일한 조성을 갖는 구리 아연 합금제의 빌렛을 주조하고, 동일 빌렛에 열처리를 실시해서 구리 아연 합금에 있어서의 β상의 비율을 제어한다. 다음에, 얻어진 빌렛에 냉간 가공을 행함으로써 단면이 직사각 형상의 평각재(5a)(중간 제품)를 제작한다. 그 후, 얻어진 평각재(5a)를, 도 2에 도시하는 바와 같이 소정의 두께로 슬라이스 하고, 얻어진 절단편에 휨 가공을 행해서 단면 대략 U자 형상으로 성형함으로써 상부 고정구(5)를 제조할 수 있다.

한편, 하부 고정구(6)의 경우, 우선, 파스너 엘리먼트(10)나 상부 고정구(5)와 동일한 조성을 갖는 구리 아연 합금제의 빌렛을 주조하고, 동일 빌렛에 열처리를 실시해서 구리 아연 합금에 있어서의 β상의 비율을 제어한다. 다음에, 얻어진 빌렛에 냉간 가공을 행함으로써, 단면이 대략 H형상(또는 거의 X형상)의 이형 선재(6a)(중간 제품)를 제작한다. 그 후, 얻어진 이형 선재(6a)를, 도 2에 도시하는 바와 같이 소정의 두께로 슬라이스 함으로써 하부 고정구(6)를 제조할 수 있다.

상술한 바와 같이 해서 얻어진 상부 고정구(5)나 하부 고정구(6)는, 파스너 테이프(3)에 장착했을 때에 파스너 테이프(3)에 접촉하는 내측면을 따라서 단변 길이에 대한 장변 길이의 비율이 2 이상이 되는 편평 형상의 β상의 결정립이 치밀하게 배치되어 있으므로, 파스너 엘리먼트(10)와 마찬가지로 이들의 상하 고정구(5, 6)에 시효 균열이나 응력 부식 균열이 발생하는 것을 안정적으로 방지할 수 있다.

(실시예)

이하, 실시예 및 비교예를 나타냄으로써 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것들에 전혀 한정되는 것이 아니다.

우선, 이하에 상세하게 서술하는 조건에 따라서 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에 관한 시험편을 제작하여 얻어진 각 시험편에 대해서 내시효 균열성, 내응력 부식 균열성, 냉간 가공성 및 강도에 관한 평가를 행했다.

우선, 하기의 표 1 및 표 2에 나타낸 소정의 조성으로 칭량한 구리와 아연을 고주파 진공 용해 장치에 의해 아르곤 분위기중에서 용해하여 직경 40mm의 주괴를 제작하고, 그 얻어진 직경 40mm의 주괴로부터 직경 8mm의 압출재를 제작하고, 또한 얻어진 압출재에 판 두께가 1.1mm 이상 5.0mm 이하의 범위의 소정의 판 형상이 될 때까지 냉간 가공을 실시했다.

다음에, 구리 아연 합금에 있어서의 β상의 비율이 하기의 표 1 및 표 2에 나타낸 소정의 값이 되도록 400℃ 이상 700℃ 이하의 범위에서 압출재에 열처리를 행했다. 계속해서, 열처리를 실시해서 가공 변형이 제거된 판형상의 압출재에 대하여 표 1 및 표 2에 나타낸 소정의 가공율로 상하 방향만으로부터 압연 가공하는 냉간 압연을 실시해서 장척의 판재를 제조했다. 그 후, 얻어진 판재로부터 두께(상하 방향의 치수) 1mm×폭(좌우 방향의 치수) 5mm×길이(압연 방향의 치수)의 시험편을 잘라냈다.

또한, 얻어진 각 시험편에 대해서 상면의 근방 영역에 있어서의 구리 아연 합금의 조직을 그 단면 사진으로 관찰했다. 이 때, 도 8에 도시한 바와 같이, 시험편(25)에 대해서, 압연면(29)에 대하여 직교하면서 압연 방향에 직교하는 절단면(26), 압연면(29)에 대하여 직교하면서 압연 방향에 평행한 절단면(27) 및 압연면(29)에 평행한 절단면(28)에 있어서의 구리 아연 합금의 조직을 관찰했다. 또한 동시에, 절단면(27)에 있어서 관찰되는 β상의 결정립의 단변 길이와 장변 길이를 측정하여 단변 길이에 대한 장변 길이의 비율(장변 길이/단변 길이의 값)을 구했다.

또한, 실시예 및 비교예의 각 시험편에 대하여 내시효 균열성, 내응력 부식 균열성, 냉간 가공성 및 강도의 평가를 이하와 같이 행했다.

내시효 균열성의 평가에 대해서는, JBMA-T301(니혼신도협회기술표준)에 기초한 촉진 시험 방법으로 평가하고, 암모니아 폭로 후에 발생한 시효 균열의 길이가 150μm 이하이었던 것을 「○」라고 평가하고, 150μm을 초과한 것을 「×」라고 평가했다.

내응력 부식 균열성의 평가에 대해서는, 우선, 각 시험편을 3점 휨 지그에 각각 보유 지지함으로써, 시험편의 길이 방향의 양단부를 하면측으로부터 지지하는 동시에, 길이 방향의 중앙부를 상면측으로부터 하방으로 압박하여 각 시험편에 소정의 응력을 가했다. 또한, 3점 휨 지그에 보유 지지한 상태의 시험편을 니혼신도협회기술표준 JBMA-01에 준하여 데시케이터 내에서 암모니아 폭로를 실시했다. 그리고, 폭로 전후에 의한 인장 강도를 비교하여 강도 저하율 50% 이상의 시료를 내응력 부식 균열성에 대해서 「○」라고 하고, 50% 미만의 시료를 내응력 부식 균열성에 대해서 「×」라고 평가했다.

냉간 가공성의 평가에 대해서는, 소정의 가공율로 냉간 압연이 실시된 시험편을 육안 관찰했을 때에, 균열이 발생하지 않은 것을 「○」라고 평가하고, 균열이 발생한 것을 「×」라고 평가했다. 강도의 평가에 대해서는, 비커스 경도 측정을 행한 결과, 경도가 Hv80 이상이었던 것을 「○」라고 평가하고, 경도가 Hv80 미만이었던 것을 「×」라고 평가했다.

하기 표 1 및 표 2에 실시예 및 비교예에 관한 각 시험편의 제작 조건을 나타내는 동시에, β상의 결정립에 있어서의 단변 길이에 대한 장변 길이의 비율을 구한 결과와, 내시효 균열성, 내응력 부식 균열성, 냉간 가공성 및 강도의 평가 결과를 나타낸다. 또한, 실시예 2의 시험편에 대해서는, 상술한 절단면(26 내지 28)에 있어서의 구리 아연 합금의 조직을 주사형 전자 현미에 의해 관찰한 사진의 사본을 각각 도 9 내지 도 11에 도시한다. 또한, 도 9 내지 도 11에 도시한 사진의 사본에 있어서 그림자가 있는 부분이 β상의 결정립을 도시하고 있다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4의 시험편은 모두 아연 함유량이 35wt%보다 크므로, 구리 아연 합금중의 구리 함유량의 감소에 의한 비용 삭감의 효과를 기대할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 4의 시험편은 어닐링 처리가 실시되지 않고 50% 이상의 가공율로 냉간 압연이 행해지고 있지만, 시험편의 표면에 균열은 관찰되지 않아 냉간 가공성이 우수한 것을 알 수 있었다.

또한, 실시예 1 내지 실시예 4의 시험편에 대해서, 압접면 근방 영역에 있어서의 조직을 상술한 절단면(26) 및 절단면(27)에서 관찰한 바, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 어느 시험편에 있어서도 편평 형상의 β상의 결정립이 층상으로 배치되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 4의 시험편은 시효 균열성, 내응력 부식 균열성 및 강도에 대해서도 충분히 우수한 것도 확인되었다.

또한, 실시예 1 내지 실시예 4의 시험편의 색조를 Lab 표색계에 있어서 판정한 바, 어느 시험편도 L값이 60 이상 90 이하이고, a값이 0 이상 5 이하이고, b값이 15 이상 35 이하가 되어 있고, 종래의 파스너 엘리먼트와 동일한 색채를 구비하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

한편, 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예 1의 시험편은 아연 함유량이 소정의 범위로 조정되어 있지만, 구리 아연 합금중의 β상의 비율이 10% 이하이다. 이 때문에, 비교예 1의 시험편에서는 편평 형상의 β상의 결정립에 의해 얻어지는 내시효 균열성의 향상 효과를 충분히 얻을 수 없는 것이 확인되었다.

비교예 2의 시험편은 아연 함유량이 43wt%보다도 크므로, 구리 아연 합금중에 β상이 많이 존재하고, β상의 비율이 40% 이상이 되었다. 이와 같이 β상의 비율이 커짐으로써 구리 아연 합금의 냉간 가공성이 저하되고, 10% 정도의 가공율의 냉간 가공에 의해 구리 아연 합금에 균열(취성 파괴)이 확인되었다.

또한, 비교예 2의 시험편은 50% 이상의 가공율의 냉간 가공을 행할 수 없었으므로, β상의 결정립을 편평 형상으로 찌그러뜨릴 수 없어 β상의 결정립에 있어서의 단변 길이에 대한 장변 길이의 비율은 2보다도 작았다. 이 때문에, 편평 형상의 β상의 결정립에 의해 얻을 수 있는 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성의 향상 효과를 충분히 얻을 수 없었다.

비교예 3의 시험편은 종래부터 일반적으로 제조되어 있는 파스너 엘리먼트와 거의 동일 조건으로 제작되어 있는 시험편이다. 이 비교예 3의 시험편에 있어서의 내시효 균열성, 내응력 부식 균열성, 냉간 가공성 및 강도에 대해서는 슬라이드 파스너의 사용에 견딜 수 있는 것이었지만, 아연 함유량이 작고, 구리 함유량이 크므로, 재료 비용이 비싸진다는 문제가 있었다.

비교예 4 내지 비교예 5의 시험편은 모두 α상의 단상 조직을 갖고 있고, 내시효 균열성, 내응력 부식 균열성 및 강도 중 어느 하나의 성질에 뒤떨어지는 것이었다.

다음에, 상술한 표 1에 나타낸 실시예 1 및 4의 조건 및 표 2에 나타낸 비교예 3 및 5의 조건에 따라서 파스너 엘리먼트를 제조하고, 얻어진 각 파스너 엘리먼트에 대해서 내시효 균열성, 내응력 부식 균열성, 냉간 가공성 및 강도에 관한 평가를 행했다.

구체적으로는, 우선, 표 1 및 표 2에 나타낸 소정의 조성으로 칭량한 구리와 아연을 용해해서 빌렛을 주조하고, 상온에서 신선 가공을 행함으로써 장척 선재를 제작했다. 다음에 장척 선재에 열처리를 실시해서 구리 아연 합금에 있어서의 β상의 비율을 표 1 및 표 2에 나타내는 값이 되도록 제어했다.

계속해서, 제작한 장척 선재를 복수의 압연 롤에 통과시켜서 선재의 횡단면이 대략 Y형상이 되도록 상온에서 가공함으로써 Y바(20)를 성형하고, 그 후, 얻어진 Y바(20)를 소정의 두께로 슬라이스 하고, 그 슬라이스 한 엘리먼트 소재(21)에 포밍 펀치와 포밍 다이에 의해 프레스 가공을 행해서 파스너 엘리먼트(10)를 제조했다.

다음에, 실시예 1, 4 및 비교예 3, 5의 파스너 엘리먼트(10)에 있어서의 다리부 내측면(10d)의 근방 영역에 있어서의 조직을 단면 사진으로 관찰했다. 또한, 실시예 1, 4 및 비교예 3, 5의 파스너 엘리먼트(10)에 대하여 내시효 균열성, 내응력 부식 균열성, 냉간 가공성 및 강도에 관한 평가를 상술한 방법을 이용해서 행했다.

여기서, 실시예 1의 파스너 엘리먼트(10)에 대해서는, 다리부 내측면(10d)의 근방 영역에 있어서의 조직과, 가랑이부 내측면(10e)의 근방 영역에 있어서의 조직을 주사형 전자 현미에 의해 관찰한 사진의 사본을 각각 도 12와 도 13에 도시한다. 또한, 도 12 및 도 13에 도시한 사진의 사본에 있어서 검게 보이는 부분이 β상의 결정립이다.

실시예 1 및 실시예 4의 파스너 엘리먼트(10)는, 빌렛으로부터 파스너 엘리먼트(10)를 제조할 때에, 어닐링 처리가 실시되지 않고 50% 이상의 가공율로 냉간 가공이 행해져서 소성 변형하고 있지만, 파스너 엘리먼트(10)의 표면에 균열은 관찰되지 않아 시험편에 있어서의 평가 결과와 마찬가지로 냉간 가공성이 우수한 것을 알 수 있었다.

또한, 실시예 1 및 실시예 4의 파스너 엘리먼트(10)에 대해서, 다리부 내측면(10d)의 근방 영역 및 가랑이부 내측면(10e)의 근방 영역에 있어서의 조직을 관찰한 바, 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 어느 파스너 엘리먼트(10)에 있어서도 편평 형상의 β상의 결정립이 층상으로 배치되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 및 실시예 4의 파스너 엘리먼트(10)는, 시험편에 있어서의 평가 결과와 마찬가지로 내시효 균열성, 내응력 부식 균열성 및 강도에 대해서 충분히 우수한 것도 확인되었다.

한편, 비교예 3의 파스너 엘리먼트는, 시험편에 있어서의 평가 결과와 마찬가지로 내시효 균열성, 내응력 부식 균열성, 냉간 가공성 및 강도에 대해서는 슬라이드 파스너의 사용에 충분할 수 있는 것이었지만, 아연 함유량이 작고, 구리 함유량이 크므로, 재료 비용이 비싸진다는 문제가 있었다.

비교예 5의 파스너 엘리먼트는 α상의 단상 조직을 갖고 있고, 내시효 균열성 및 내응력 부식 균열성이 뒤떨어지는 것이었다.

1 : 슬라이드 파스너
2 : 파스너 스트링거
3 : 파스너 테이프
3a : 코어부
4 : 엘리먼트열
5 : 상부 고정구
5a : 평각재
6 : 하부 고정구
6a : 이형 선재
7 : 슬라이더
10 : 파스너 엘리먼트
10a : 맞물림 헤드부
10b : 몸체부
10c : 다리부
10d : 다리부 내측면
10e : 가랑이부 내측면
10f : 외측면
10g : 선단면
15 : β상의 결정립
20 : 선재(Y바)
21 : 엘리먼트 소재
22 : 압연면에 직교하는 방향
23 : 압연 방향에 평행한 방향
24 : 압연 방향에 대하여 직교하는 방향
25 : 시험편(합금편)
26 : 절단면
27 : 절단면
28 : 절단면
29 : 압연면
31 내지 36 : β상의 결정립

Claims (17)

1. 아연을 35wt%보다 크고 43wt% 이하로 함유하고, 잔량부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, α상과 β상의 2상 조직을 갖는 구리 아연 합금이고, 맞물림 헤드부(10a)와, 상기 맞물림 헤드부(10a)로부터 연장 설치된 몸통부(10b)와, 상기 몸통부(10b)로부터 분기되여 연장 설치된 한 쌍의 다리부(10c)를 갖는 파스너 엘리먼트(10)이며,
   상기 구리 아연 합금의 β상의 비율이 10%보다 크고 40% 미만으로 제어되고,
   상기 α상 및 β상의 결정립이 상기 파스너 엘리먼트(10)의 외면을 따라서, 냉간 가공에 의해 편평 형상으로 찌그러져서 층상으로 배치되고,
   편평 형상의 상기 β상의 결정립은 잔류 응력에 의한 시효 균열 또는 응력 부식 균열에 의한 균열이 진전되는 방향에 대하여 교차하는 방향에 층상으로 형성되고, 또한, 단면에서 보아 상기 외면에 직교하는 방향의 단변 길이에 대한 상기 외면에 평행한 방향의 장변 길이의 비율이 2 이상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 파스너 엘리먼트.
2. 제1항에 있어서,
   한 쌍의 상기 다리부(10c)에 대향하는 다리부 내측면(10d)에는 상기 α상 및 β상의 결정립이 편평 형상으로 찌그러져서 층상으로 배치되어 이루어지는, 파스너 엘리먼트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 몸통부(10b)에 상기 다리부 내측면(10d)으로부터 연속하는 가랑이부 내측면(10e)이 배치되고,
   상기 몸통부(10b)의 상기 가랑이부 내측면(10e)에는 상기 α상 및 β상의 결정립이 편평 형상으로 찌그러져서 층상으로 배치되어 이루어지는, 파스너 엘리먼트.
4. 아연을 35wt%보다 크고 43wt% 이하로 함유하고, 잔량부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, α상과 β상의 2상 조직을 갖는 구리 아연 합금으로부터 장척의 선재(20) 및 판재를 형성하고, 상기 선재(20) 또는 상기 판재를 절단 또는 펀칭함으로써, 구리 아연 합금제의 파스너 엘리먼트(10)를 제조하는 제조 방법이며,
   상기 구리 아연 합금에 있어서의 상기 β상의 비율을 10%보다 크고 40% 미만으로 제어하는 공정과,
   상기 β상의 비율이 제어된 상기 구리 아연 합금에 대하여 50% 이상의 가공율로 냉간 가공을 실시함으로써, α상 및 β상의 결정립을 편평 형상으로 찌그러트림과 함께, β상의 결정립을, 단면에서 보아 상기 파스너 엘리먼트(10)의 외면에 직교하는 방향의 단변 길이에 대한 상기 외면에 평행한 방향의 장변 길이의 비율이 2 이상이 되도록 잔류 응력에 의한 시효 균열 또는 응력 부식 균열에 의한 균열이 진전되는 방향에 대하여 교차하는 방향에 층상으로 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 파스너 엘리먼트의 제조 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 β상의 비율을 제어하는 공정에서 상기 구리 아연 합금에 열처리를 실시하는 것을 포함해서 이루어지는, 파스너 엘리먼트의 제조 방법.
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