TW201635942A - 拉鏈用鏈牙及使用其的拉鏈 - Google Patents

Abstract

本發明目的在於提供高強度且耐磨損性亦優異的拉鏈用鏈牙，具體而言，為如下的拉鏈用鏈牙，即，具有由通式：Ala Sib Cuc Mgd （a、b、c、d以質量%計，a為剩餘部分，0.4≦b≦0.9，0.15≦c≦0.8，0.8≦d≦2.0，且可包含不可避免的雜質元素）表示的組成，且將包含含有Mg與Si的析出物的鋁合金作為母材。

Description

拉鏈用鏈牙

本發明是有關於一種拉鏈用鏈牙。

先前，例如作為拉鏈的構成零件，主要使用紅銅、黃銅等銅-鋅合金，鋅白銅等銅-鋅-鎳合金的銅合金。關於該些合金，是藉由使用色調為銅色、黃金色、銀色的材料來確定色調。近年來，關於拉鏈，除其使用用途外亦要求外觀設計性，從而需要提供包含各種色調的零件。

另一方面，作為具備各種色調的拉鏈，已知對例如包含鋁或其合金的鏈牙（鏈齒）實施陽極氧化處理、電解鍍敷、電鍍塗佈等電性化學性表面處理。

然而，在基於既存的鋁合金（例如日本工業標準（Japanese Industrial Standards，JIS）5183等）進行電性化學性表面處理的情況下，容易形成缺乏金屬光澤性的各種色調的拉鏈用的鏈牙，在為了重視金屬光澤性而調整了合金組成的情況下，或者在選擇了既存的鋁合金（例如，JIS 5052、5056、5154等）的情況下，使用用途所要求的機械特性、尤其強度方面會下降，從而產生實用上的限制。

專利文獻1中揭示了如下鋁合金，該鋁合金具有由通式：Al_a Mg_b Mn_c Cr_d （a、b、c、d以質量%計，a為剩餘部分，3.0≦b≦5.6，0.05≦c≦1.0，0.05≦d≦0.7，c+d＞0.2，可包含不可避免的雜質元素）表示的組成，實質為基質包含鋁的固溶體且不存在β相的組織構造，且裝飾性優異，專利文獻1亦記載了下述內容：由此而獲得的拉鏈零件具備強度、硬度等機械特性。

專利文獻2中揭示了選自如下群組中的至少一種，該群組由包含以下四種鋁合金的拉鏈的構成零件、鏈牙、止擋、拉片及拉鏈頭所組成。 （1）一種鋁合金，其特徵在於：具有由通式：Al_a Mg_b Cu_c （a、b、c以質量%計，a為剩餘部分，4.3≦b≦5.5，0.5≦c≦1.0，且可包含不可避免的雜質）表示的組成。 （2）一種鋁合金，其特徵在於：具有由通式：Al_d Mg_e Cu_f X_g （X為Mn及/或Cr）（d、e、f、g以質量%計，d為剩餘部分，4.3≦e≦5.5，0.5≦f≦1.0，0.05＜g≦0.2，且可包含不可避免的雜質）表示的組成。 （3）一種鋁合金，其特徵在於：具有由通式：Al_h Mg_i Cu_j Zn_k （h、i、j、k以質量%計，h為剩餘部分，4.3≦i≦5.5，0.5≦j≦1.0，0＜k≦1.0，且可包含不可避免的雜質）表示的組成，進而j+k≦1.5的關係式成立。 （4）一種鋁合金，其特徵在於：具有由通式：Al_l Mg_m Cu_n Zn_p X_q （X為Mn及/或Cr）（l、m、n、p、q以質量%計，l為剩餘部分，4.3≦m≦5.5，0.5≦n≦1.0，0＜p≦1.0，0.05＜q≦0.2，且可包含不可避免的雜質）表示的組成，進而n+p≦1.5的關係式成立。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2004-250760號公報 [專利文獻2]日本專利特開2006-291298號公報

[發明所欲解決之課題] 且說，對於現有的使用了鋁合金的拉鏈用鏈牙而言，強度並不能說充分，且存在難以用於短褲等需要強度的情況的問題。而且，存在因拉鏈頭的磨損或鏈牙的鏈齒彼此的磨損，而產生黑色的磨損粉末從而污染衣服等情況。而且，亦存在若磨損量增加則鏈齒彼此的嚙合減弱，鏈牙的橫向拉拽強度亦下降的問題。

專利文獻1、專利文獻2中記載的鋁合金為固溶強化型，因而若藉由增加固溶量及冷軋來提高強度則會造成加工性下降，為了獲得鏈牙形狀，需要去除加工中途熱處理所引起的應變，從而存在強度下降的問題。

因此，本發明的目的在於提供高強度且耐磨損性亦優異的拉鏈用鏈牙。 [解決課題之手段]

為了達成所述目的，本發明者等人經過積極研究，結果發現：藉由使用時效硬化型的鋁合金而非現有的固溶硬化型的鋁合金，可藉由冷加工後的熱處理去除應變，使加工性提高，且抑制強度下降，從而相比於先前，可提高強度，且發現：利用冷軋加工對組織及高硬度的時效析出物的排列進行控制，由此相比於先前可提高強度與耐磨損性，從而完成了本發明。

即，本發明為以下者。 （1）一種拉鏈用鏈牙，具有由通式：Al_a Si_b Cu_c Mg_d （a、b、c、d以質量%計，a為剩餘部分，0.4≦b≦0.9，0.15≦c≦0.8，0.8≦d≦2.0，且可包含不可避免的雜質元素）表示的組成，且將包含含有Mg與Si的析出物的鋁合金作為母材。 （2）如（1）所述的拉鏈用鏈牙，其中夾持拉鏈的腳部的維氏硬度（Vickers hardness）的平均值為Hv120～Hv145，其標準偏差為2.2～4.1。 （3）如（2）所述的拉鏈用鏈牙，其中從注視所述腳部及嚙合頭部的雙方的方向進行俯視時，在使所述腳部分為腳根部與腳尖部時，該腳尖部的維氏硬度的平均值為Hv116～Hv137，所述腳根部為相當於從根部分向腳部的前端引出的垂線的從該根部分算起的70%的長度的部分，所述腳尖部為相當於剩餘的30%的長度的部分。 （4）如（1）至（3）中任一項所述的拉鏈用鏈牙，其中所述析出物的一片的長度為1 nm～120 nm。 （5）一種拉鏈，包括如（1）至（4）中任一項所述的拉鏈用鏈牙。 [發明的效果]

根據本發明，可提供高強度且耐磨損性亦優異的拉鏈用鏈牙。

以下，對本發明進行說明。 （組成） 本發明的拉鏈用鏈牙中，目的在於藉由具有規定的組成，且利用時效硬化型的銅合金來構成母材，成為高強度且發揮優異的耐磨損性。

本發明的拉鏈用鏈牙在一實施形態中，具有由通式：Al_a Si_b Cu_c Mg_d （a、b、c、d以質量%計，a為剩餘部分，0.4≦b≦0.9，0.15≦c≦0.8，0.8≦d≦2.0，且可包含不可避免的雜質元素）表示的組成，且將包含含有Mg與Si的析出物的鋁合金作為母材。

＜Si＞ Si一旦固溶於Al基質中後，便進行時效熱處理，藉此與Mg形成極微小的金屬間化合物，且具有提高合金的機械性質（強度、硬度）的效果。 Si的組成比例（b）為0.4（質量%）≦b≦0.9（質量%），即0.4質量%以上且0.9質量%以下，較佳為0.4質量%以上且0.8質量%以下。若Si的組成比例過小，則鋁合金的強度、硬度不易提高。另一方面，若過大，則會促進Si單體的粗大的析出或者結晶，塑性變形的伸長率減小而使加工性下降。而且，在添加適量的情況下，可防止冷加工後的加熱的步驟（水洗·乾燥等）中的軟化。尤其，因時效熱處理而在Al基質中析出的原子（Si）會阻礙由冷軋導入的位錯的移動，因而可抑制熱處理的強度下降。若Si的組成比例過小，則所述效果小，另一方面，若過大，則冷加工性差，因此尤其不適合作為緊固件用材料。

＜Cu＞ Cu一旦固溶於Al基質中後，便進行時效熱處理，藉此形成極微小的析出物，且具有提高合金的機械性質（強度、硬度）的效果。 Cu的組成比例（c）為0.15（質量%）≦c＜0.8（質量%），即0.15質量%以上且小於0.8質量%，較佳為0.15質量%以上且0.4質量%以下。而且，在添加適量的情況下，可防止冷加工後的加熱步驟（水洗·乾燥等）中的軟化。尤其，因時效熱處理而在Al基質中析出的原子（Cu）會阻礙由冷軋導入的位錯的移動，因而可抑制熱處理引起的強度下降。若Cu的組成比例過小，則所述效果小，另一方面，若過大，則冷加工性或耐腐蝕性差，因此尤其不適合作為緊固件用材料。

＜Mg＞ Mg藉由進行熱處理而與Si形成極微小的金屬間化合物，且具有提高合金的機械性質（強度、硬度）的效果。而且，具有藉由固溶於作為基質的Al中而提高合金的機械性質（強度、硬度）的效果。 Mg的組成比例（d）為0.8（質量%）≦d≦2.0（質量%），即0.8質量%以上且2.0質量%，較佳為0.8質量%以上且1.2質量%以下。在添加適量的情況下，可防止冷加工後的加熱的步驟（水洗·乾燥等）中的軟化。尤其，因時效熱處理而在Al基質中析出的原子（Mg）會阻礙由冷軋導入的位錯的移動，因而可抑制熱處理引起的強度下降。若Mg的組成比例過小，則所述效果小，另一方面，若過大，則冷加工性差，因此尤其不適合作為緊固件用材料。

＜不可避免的雜質＞ 不可避免的雜質是存在於原料中或製造步驟中不可避免地混入的雜質，為本來所不需要者，但因為是微量，並且不會對特性造成影響，故為容許的雜質。本發明中，作為不可避免的雜質而容許的各雜質元素的含量一般而言為0.1質量%以下，較佳為0.05質量%以下。另外，作為含量高於不可避免的雜質的其他元素，Fe為0.7質量%以下，Mn為0.15質量%以下，Cr為0.35質量%以下，Zn為0.25質量%以下，自拉鏈用鏈牙的用途的觀點而言，容許所述元素的含量。

（強度與加工性） 本發明的拉鏈用鏈牙在一實施形態中，腳部的維氏硬度以平均值計為Hv120以上且Hv145以下（依據JIS 2244：2009，以下相同）。就確保成形模具的壽命且獲得足以作為金屬製緊固件的鏈牙發揮功能的強度的方面而言，該範圍的維氏硬度較佳。

關於本發明的拉鏈用鏈牙，藉由對包含具有所述組成的鋁合金的圓線進行冷加工而賦予鏈牙形狀。在利用冷加工賦予鏈牙形狀時，對包含鋁合金的圓線導入加工應變，因加工硬化而材料強度上升，從而可獲得鏈牙的強度。鏈牙的強度與加工性會根據導入至包含鋁合金的圓線的加工應變而變化。因此，對於獲得鏈牙的強度與加工性而言重要。

若導入至包含鋁合金的圓線的加工應變過少，則加工硬化的比例減小，而無法獲得鏈牙強度。相反，若加工應變過多則加工性差而成型模具的壽命減少，根據情況的不同，會因加工極限而在鏈牙中產生裂紋，從而破壞作為拉鏈用鏈牙的功能。

就製作發揮所述強度的拉鏈用鏈牙的方面而言，導入至鋁合金的加工應變需要軋縮率為70%以上，較佳為80%以上為最佳。該軋縮率為拉鏈用鏈牙的最終軋延時的軋縮率，例如如後述實施例般，為對由冷軋形成的Y字狀的連續異形線進行加工時的軋縮率。

而且，本發明的拉鏈用鏈牙較佳為在夾持拉鏈的腳部，硬度為固定以上，且，硬度偏差小，具體而言，腳部的維氏硬度的平均值為Hv120～Hv145，較佳為Hv125～Hv145，且，其標準偏差為2.2～4.1。

而且，對於拉鏈用鏈牙，在將所述腳部及該鏈牙如後述般固定於鏈帶時，當從注視伴隨緊固件的開閉而相鄰的鏈牙彼此嚙合的嚙合頭部雙方的方向進行俯視時，將該腳部分為腳根部與腳尖部時，該腳根部為相當於從根部分向腳部的前端引出的垂線的從該根部分算起的70%的長度的部分，所述腳尖部為相當於剩餘的30%的長度的部分，先前難以使腳尖部變硬，這將成為緊固件開閉時鏈牙從鏈帶脫落的原因之一，因而較佳為腳尖部亦為固定以上的硬度。就該觀點而言，理想的是腳尖部的維氏硬度的平均值為Hv116～Hv137，較佳為Hv120～Hv137。

而且，為了實現此種強度，在作為拉鏈用鏈牙的母材的鋁合金中，較佳為包含Mg與Si的析出物為針狀物，具體而言較佳為一片的長度為1 nm～120 nm。另外，該析出物的尺寸藉由進行穿透式電子顯微鏡的觀察而求出。

（製造方法） 可較佳地使用如下者，即，對所述組成的鋁合金，例如由JIS H4000規定的A6061的鋁合金，進行T8處理（溶體化處理後進行冷加工，進而進行人工時效硬化處理，例如170℃下5小時～6小時左右的加熱處理）而成者。使用該T8處理後的鋁合金的線材，藉由冷軋賦予規定軋縮率的加工應變而製造剖面為大致Y字狀的連續異形線。進而實施切斷、壓製、彎曲、壓緊各種冷加工，形成規定大小的鏈牙形狀，藉此獲得拉鏈用鏈牙。

（表面處理） 可視需要對本發明的拉鏈用鏈牙進行各種表面處理。例如，可進行平滑化處理、防鏽處理、塗佈處理及鍍金屬處理等。

（拉鏈） 基於圖式對具備本發明的拉鏈用鏈牙的拉鏈的例進行具體說明。圖1是拉鏈的示意圖，如圖1所示，拉鏈包括：一對鏈帶1，一側端側形成著芯部2；鏈牙3，隔開規定的間隔而壓緊固定（安裝）於鏈帶1的芯部2；上止擋4及下止擋5，在鏈牙3的上端及下端壓緊固定於鏈帶1的芯部2；以及拉鏈頭6，配置於相向的一對鏈牙3間，在用以進行鏈牙3的嚙合及開離的的上下方向上滑動自如。另外，將一根鏈帶1的芯部2上安裝著鏈牙3的狀態者稱作拉鏈牙鏈帶（slide fastener stringer），將安裝於一對鏈帶1的芯部2的鏈牙3為嚙合狀態者稱作拉鏈鏈條7。

而且，圖1所示的拉鏈頭6為如下者，即，對雖未圖示但包含剖面為矩形形狀的板狀體的長條體多階段地實施壓製加工，按照規定間隔進行切斷，製作拉鏈頭主體，進而視需要安裝彈簧及拉片而成。進而，拉片亦為如下者，即，自剖面為矩形形狀的板狀體按照規定形狀進行衝壓，並將其壓緊固定於拉鏈頭主體而成。另外，下止擋5可為包含碟桿、匣桿、匣體的開離嵌插具，可藉由拉鏈頭的開離操作使一對拉鏈鏈條分離。

圖2是表示圖1所示的拉鏈的鏈牙3、上止擋4及下止擋5的製造方法及向鏈帶1的芯部2的安裝方法的圖式。如圖所示，關於鏈牙3，是將剖面為大致Y字狀的異形線8按照規定尺寸切斷，並對其進行壓製成形，由此形成卡合頭部9，然後，藉由將兩腳部10壓緊至鏈帶1的芯部2而安裝。

關於上止擋4，是將剖面為矩形形狀的矩形線11（方線）按照規定尺寸切斷，藉由彎曲加工而成形為剖面為大致U字狀，然後，藉由壓緊於鏈帶1的芯部2而安裝。關於下止擋5，是將剖面為大致X字狀的異形線12按照規定尺寸切斷，然後，藉由壓緊於鏈帶1的芯部2而安裝。

另外，圖中，鏈牙3、上止擋4、下止擋5同時安裝於鏈帶1，但實際上，是連續地向鏈帶1安裝鏈牙3，首先製作緊固件鏈條，並將緊固件鏈條的止擋安裝區域的鏈牙3卸下，而與該區域的鏈牙3接近地安裝規定的上止擋4或下止擋5。為了如以上般進行製造及安裝，成為拉鏈的構成構件的鏈牙及止擋需要為冷加工性優異的材料。就該點而言，本發明的金屬製緊固件構件冷加工性優異，例如可進行軋縮率為70%以上的加工，因而適合作為鏈牙或上下止擋的材料。

拉鏈可安裝於各種物品上，尤其作為開閉具發揮功能。關於安裝著拉鏈的物品，未作特別限制，除例如列舉衣服、包類、鞋類及雜貨品等日用品之外，亦可列舉儲水槽、漁網及宇航服等產業用品。 [實施例]

以下，表示本發明的實施例，為了更好地理解本發明及其優點而提供該些實施例，所述實施例並不意圖限定本發明。

＜緊固件鏈條的製作＞ 使用Al（純度99.9質量%以上）、Cu（純度99.9質量%以上）、Mg（純度99.9質量%以上）、Si（純度99.9質量%以上）作為原材料，以具有與表1記載的試驗編號相應的各成分組成的方式來調配該些原材料，且在鑄造裝置內熔解，然後藉由擠壓裝置製作棒材。對所獲得的棒材實施縮面率（reduction of area）為70%以上的拉線處理，在500℃～600℃的溫度範圍內實施1 h～6 h的熱處理後立即快速冷卻，進行溶體化處理。然後，將實施了縮面率為1%以上的拉線處理的線材在100℃～200℃的溫度範圍內實施1 h～12 h的熱處理，藉此進行人工時效處理（T8處理），從而製作出連續線材。將所獲得的連續線材藉由冷軋而賦予軋縮率為70%以上的加工應變，製造剖面為大致Y字狀的連續異形線後，實施切斷、壓製、彎曲、壓緊各種冷加工而形成YKK股份有限公司產品目錄為「FASTENING專科（2009年2月發行）」中規定的「5R」大小的鏈牙形狀後，將其安裝在聚酯製鏈帶上而製作成牙鏈帶，進而使一對牙鏈帶的相向的鏈牙彼此嚙合而製作緊固件鏈條。

＜拉伸強度、耐力、伸長率＞ 從剛進行T8處理後的線材中，與軋延方向平行地切下拉伸試驗片（9A號試驗片），並測定拉伸強度（依據JIS Z2241：2011）。將結果表示於表1。

[表1] 表1

對由各鋁合金製作的緊固件進行以下的試驗。 ＜硬度試驗＞ 對於由具有與試驗編號相應的組成的鋁合金而獲得的鏈牙，在多個部位測定腳部（腳根部及腳尖部）中的維氏硬度（依據JIS Z2244：2009，將荷重設為0.9807 N），並獲得其平均值。而且，亦求出各部的維氏硬度的標準偏差。將結果表示於表2。

＜磨損試驗＞ 依據JIS S3015：2007的「往復開閉耐久試驗」中記載的方法，將往復開閉負荷設為L級（橫向9.8 N；縱向6.9 N），實施2000次的開閉動作。在中途，無法進行鏈牙的嚙合、或目視發生了帶部的斷裂、鏈牙嚙合部的裂紋、及/或脫落的情況下，中止試驗。將結果表示於表3。

＜鏈條的橫向拉拽強度＞ 依據JIS S3015：2007的「往復開閉耐久試驗」項中記載的方法，實施作為緊固件的強度的指標的鏈條的橫向拉拽強度的評價。 將結果表示於表3。

[表2] 表2

[表3] 表3

1‧‧‧鏈帶
2‧‧‧芯部
3‧‧‧鏈牙
4‧‧‧上止擋
5‧‧‧下止擋
6‧‧‧拉鏈頭
7‧‧‧拉鏈鏈條
8‧‧‧剖面為大致Y字狀的異形線
9‧‧‧卡合頭部
10‧‧‧腳部
11‧‧‧矩形線
12‧‧‧剖面為大致X字狀的異形線

圖1是拉鏈的示意圖。 圖2是說明在鏈帶安裝下止擋、上止擋及鏈牙的方法的圖。

1‧‧‧鏈帶

2‧‧‧芯部

3‧‧‧鏈牙

4‧‧‧上止擋

5‧‧‧下止擋

6‧‧‧拉鏈頭

7‧‧‧拉鏈鏈條

Claims (5)

1. 一種拉鏈用鏈牙，具有由通式：Al_a Si_b Cu_c Mg_d （a、b、c、d以質量%計，a為剩餘部分，0.4≦b≦0.9，0.15≦c≦0.8，0.8≦d≦2.0，可包含不可避免的雜質元素）表示的組成，且將包含含有鎂（Mg）與矽（Si）的析出物的鋁合金作為母材。
2. 如申請專利範圍第1項所述的拉鏈用鏈牙，其中 夾持拉鏈的腳部的維氏硬度的平均值為Hv120～Hv145，其標準偏差為2.2～4.1。
3. 如申請專利範圍第2項所述的拉鏈用鏈牙，其中 從注視所述腳部及嚙合頭部的雙方的方向進行俯視時，在使所述腳部分為腳根部與腳尖部時，所述腳尖部的維氏硬度的平均值為Hv116～Hv137，所述腳根部為相當於從根部分向腳部的前端引出的垂線的從所述根部分算起的70%的長度的部分，所述腳尖部為相當於剩餘的30%的長度的部分。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的拉鏈用鏈牙，其中 所述析出物的一片的長度為1 nm～120 nm。
5. 一種拉鏈，包括如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的拉鏈用鏈牙。