TWI635050B

TWI635050B - 拉鏈部材用合金以及拉鏈部材

Info

Publication number: TWI635050B
Application number: TW103112215A
Authority: TW
Inventors: 木戸康太; 福山貴博; 吉村泰治
Original assignee: Ykk股份有限公司
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2018-09-11
Also published as: CN105188457A; CN105188457B; TW201502079A; WO2014167655A1; RU2607971C1; BR112015025339A2; MX2015014136A

Abstract

本發明可提供一種加工性、耐磨耗性及強度優異、且能夠輕量化的拉鏈部材用合金，進而提供一種使用該拉鏈部材用合金而耐蝕性優異的拉鏈部材。該拉鏈部材用合金具有由通式：Fe_aC_bMn_c(其中，a、b、c以質量%計，a為剩餘部分，b≦0.3，c≦0.6，可包含不可避免的雜質)表示的組成，且對該合金實施特定的表面處理而獲得拉鏈部材。

Description

拉鏈部材用合金以及拉鏈部材

本發明是有關於一種以鐵(Fe)為主成分的拉鏈(slide fastener)部材用合金及使用該合金而成的拉鏈部材。

自先前以來，就強度及價格等觀點而言，拉鏈廣泛使用鐵、銅、鋁(aluminum)等材料。

於專利文獻1中記載有與用於釣魚用箱體(case)的拉鏈部材相關的技術。於該技術中，存在如下問題：由於在內部收納撒的食餌、或多數情況下於海邊使用等，故而於如先前般包含鐵材料的拉鏈中，滑件(slider)主體的塗佈會剝離、或容易生銹，因此滑件主體固定而無法移動，為了防止該情況，提出有利用不鏽鋼(stainless steel)形成滑件主體。

另外，於專利文獻2中，記載有如下技術：就耐蝕性提高及冷加工性的觀點而言，使用銅-鋅系合金形成滑件主體。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2005-152066號公報

專利文獻2：日本專利特開平11-124647號公報

使用鐵材料的拉鏈一般容易生銹，難以用於衣料用途。另外，如專利文獻1的技術般使用不鏽鋼的拉鏈部材雖然耐蝕性優異，但強度高，加工性、尤其作為作業步驟之一的冷加工時的模具壽命變短。另外，不鏽鋼材料的材料價格高。而且，如專利文獻2般使用銅-鋅系合金的拉鏈部材與不鏽鋼同樣地，雖然可改善耐蝕性，但一般比重高，製品重量變重。

本發明是鑒於上述實際情況而完成者，其目的在於提供一種能夠實現高強度、良好的加工性、輕量化及良好的耐磨耗性的拉鏈部材、以及適於此種拉鏈部材的用途的合金。

本發明者等人對用以使拉鏈部材輕量化、進而實現就對拉鏈部材要求的冷加工時的模具壽命的觀點而言的加工性、耐磨耗性及強度的合金材料努力研究，結果發現，藉由使用特定組成的鐵材料，實現輕量化及良好的加工性、以及高強度及良好的耐磨耗性，進而藉由於使用該鐵材料製成拉鏈部材時使每個部分具有特定的硬度分佈，實現更適宜的耐磨耗性及強度，從而完成本發明。

而且，本發明者發現，藉由對拉鏈部材的表面實施特定的處理，可使耐蝕性有效提高。

本發明提供一種拉鏈部材用合金，具有由通式FeaCbMnc表示的組成，其中a、b、c以質量%計，a為剩餘部分，b≦0.3，c≦0.6，且包含不可避免的雜質。

本發明還提供一種拉鏈部材，母材由具有由通式 FeaCbMnc表示的組成的合金所形成，其中，a、b、c以質量%計，a為剩餘部分，b≦0.3，c≦0.6，且包含不可避免的雜質，於該母材表面依序積層由鋅或鋅合金形成的第一層與實施了具有自修復作用的表面處理而成的第二層。

即，本發明如下：

(1)一種拉鏈部材用合金，具有如下組成：以質量%計，含有C：0.3%以下、Mn：0.6%以下，且包含剩餘部分Fe及不可避免的雜質。

(2)如(1)所述的拉鏈部材用合金，上述不可避免的雜質至少含有分別為0.04質量%以下的P及S而成。

(3)一種拉鏈部材，母材由具有以質量%計，含有C：0.3%以下、Mn：0.6%以下，且包含剩餘部分Fe及不可避免的雜質的組成的合金形成，且於該母材表面依序積層由Zn或Zn合金形成的第一層與實施具有自修復(self-repairing)作用的表面處理而成的第二層。

(4)如(3)所述的拉鏈部材用合金，其中硬度分佈以用荷重300gf測定15秒的維氏硬度(Vickers hardness)計，為Hv=110~250。

(5)如(3)或(4)所述的拉鏈部材，其中上述第一層為厚度8μm~30μm的Zn層，且上述第二層為厚度0.2μm以上的三價鉻酸鹽(chromate)層。

(6)如(3)或(4)所述的拉鏈部材，其中上述第一層為厚度2μm~15μm且具有Zn：超過85質量%、Ni：小於15質量%的組成的ZnNi合金層，且上述第二層為厚度0.1μm以上的三價鉻酸鹽層。

根據本發明，可提供一種加工性、耐磨耗性及強度優異且能夠輕量化的拉鏈材料用合金，進而可提供一種使用該拉鏈材料用合金而耐蝕性優異的拉鏈部材。

1‧‧‧拉鏈布帶

2‧‧‧芯部

3‧‧‧鏈齒

4‧‧‧上止擋

5‧‧‧下止擋

7‧‧‧鏈條

11、53‧‧‧滑件主體

12‧‧‧拉片

13‧‧‧附有卡止爪的彈簧

14‧‧‧彈簧部

15‧‧‧卡止爪部

16‧‧‧卡止爪

17‧‧‧板彈簧

18‧‧‧蓋

51‧‧‧附有卡止爪的彈簧載置部

52‧‧‧凸緣部

F‧‧‧拉鏈

SL、SL1、SL2‧‧‧滑件

圖1是拉鏈的概念圖。

圖2是應用本發明的滑件的立體圖。

圖3是應用本發明的滑件的剖面圖。

圖4是滑件的另一例的立體圖。

圖5是滑件的另一例的分解立體圖。

圖6是沿滑件的長度方向中心線的縱剖面圖。

圖7是對實施例中的滑件主體的硬度評價進行說明的圖。

圖8是表示各材料的加工度與硬度的關係圖。

以下對本發明進行說明。

本發明的拉鏈部材用合金具有如下組成：以質量%計，含有C：0.3%以下、Mn：0.6%以下，且包含剩餘部分Fe及不可避免的雜質，亦可至少含有分別為0.04質量%以下的P及S作為不可避免的雜質。

若C超過0.3%，則塑性加工性降低，因此，於冷加工時會產生破裂或於成形中途必須進行用以軟化的熱處理。另外，即便能夠成形，對模具的負載亦高，不適宜。

關於Mn，含有Mn會促進碳化物或硫化物的形成，導致加工性降低與表面處理性降低。根據JIS G3106所示的碳當量式，Mn0.6%與C0.1%相當。若Mn超過0.6%，則助長上述現象，因此較佳為0.6%以下。

關於作為不可避免的雜質的P、S，若超過0.04%，則容易於結晶粒界產生偏析，導致脆化。

另外，為了獲得高強度，本發明的合金必須藉由冷加工賦予加工應變使其加工硬化。因此，必須進行與冷軋率30%至80%相當的冷加工。此外，冷軋率定義為相對於素材的原本直徑的冷軋後的板厚差量變化率。

本發明的合金可較佳地用於拉鏈用滑件。

以下，基於圖式對作為應用本發明的具體例的拉鏈進行說明。

圖1為拉鏈的概念圖，如圖1所示，拉鏈F包括：一對拉鏈布帶(fastener tape)1，於一側端側形成有芯部2；鏈齒(element)3，隔開規定間隔而壓緊固定(安裝)於拉鏈布帶1的芯部2；上止擋4及下止擋5，於鏈齒3的上端及下端壓緊固定於拉鏈布帶1的芯部2；及拉鏈用滑件(以下稱為滑件)SL，配置於對向的一對鏈齒3間，用以進行鏈齒3的嚙合及分離(開合)，且於上下方向滑動自如。此外，於上述中，於拉鏈布帶1的芯部2安裝有鏈齒3者為鏈條(fastener chain)7。此外，下止擋5雖然未圖示，但亦可設為包含插銷(insert pin)、筒銷(box pin)、及開尾筒(box)的可分離式嵌插件，可藉由滑件SL的分離操作將一對鏈條7分離。於本發明中，若為鏈齒3、上止擋4、下止擋5、滑件SL、可分離式嵌插件等金屬製者，則可應用本發明的合金。另外，關於滑件SL、可分離式嵌插件，可應用於構成上述部材的零件、例如插銷、筒銷、開尾筒(關於滑件SL於下文敍述)等。而且，於上述中，基於使用金屬製鏈齒3、上止擋4、下止擋5的拉鏈進行了說明，但亦可應用於使用樹脂製的包含例如射出、線條(環扣(coil)狀等)的鏈齒3、上止擋4、下止擋5的拉鏈，於此情形時，其他金屬製零件等成為本發明的應用對象。

以下，對滑件SL進行詳細說明。

圖2及圖3表示應用本發明的滑件SL，圖2是分解表示各零件關係的分解立體圖，圖3是沿滑件的長度方向中心線的縱剖面圖。11表示滑件主體，12表示拉片，13表示附有卡止爪的彈簧(spring)。附有卡止爪的彈簧13中，前方的彈簧(spring)部14與後方的卡止爪部15形成為一體。如圖3所示，滑件SL1是藉由於滑件主體11上配置拉片12，將附有卡止爪的彈簧13安裝於滑件主體11的上部而構成。如上所述的滑件SL1於未使用時，如圖3所示，藉由來自附有卡止爪的彈簧13的彈簧部14的彈壓，附有卡止爪的彈簧13的卡止爪部15的端部位於下方，咬入於未圖示的鏈齒間，停止滑件SL1向下方的移動。另一方面，於使用時，藉由對抗來自彈簧部14的彈壓，而將拉片12向上方操作，卡止爪部15的端部向上方移動，卸除與未圖示的鏈齒的卡止，可向下方移動。

圖4、圖5及圖6表示滑件SL的另一例，圖4是表示滑件SL的立體圖，圖5是分解表示各零件關係的分解立體圖，圖 6是沿滑件的長度方向中心線的縱剖面圖。與上述同樣地，11表示滑件主體，12表示拉片，16表示卡止爪，17表示板彈簧，18表示蓋(cover)。如圖5及6所示，滑件SL2是藉由於滑件主體11上配置拉片12、卡止爪16，將板彈簧17固定於滑件主體11的上部，將蓋18固定於滑件主體11的上部而構成。如上所述的滑件SL2於未使用時，如圖6所示，藉由來自板彈簧17的彈壓，卡止爪16的端部位於下方，咬入於未圖示的鏈齒間，停止滑件SL2向下方的移動。另一方面，於使用時，藉由對抗來自板彈簧17的彈壓，而將拉片12向上方操作，卡止爪16的端部向上方移動，卸除與未圖示的鏈齒的卡止，可向下方移動。

關於上述滑件，於滑件SL1中使附有卡止爪的彈簧13為不鏽鋼，於滑件SL2中使板彈簧17為不鏽鋼，除此以外，由本發明的合金構成。此外，於上述中，除滑件主體11、及附有卡止爪的彈簧13或板彈簧17以外，例如利用黃銅、紅黃銅等製作例如卡止爪16、蓋18、拉片12，藉此亦可提供滑件。而且，將滑件設為上述構成，使鏈齒3、上止擋4、下止擋5為不鏽鋼或例如黃銅、紅黃銅等，藉此可提供拉鏈。

另外，本發明的拉鏈部材用合金較佳為以依據JIS B7725、用荷重300gf測定15秒的維氏硬度計為Hv=110~250的硬度分佈。具體而言，於將該合金製成拉鏈部材、尤其滑件主體時，按照各部分所要求的強度使每個部分具有硬度分佈。即，藉由對欲使強度提高的部位賦予冷加工，而使其具有所期望的強度分佈。

即，於圖7所示的滑件主體53的附有卡止爪的彈簧載置部51中，若強度過小，則有損卡扣功能，存在拉片脫落的可能性，因此必需一定以上的強度，較佳為，例如硬度以用荷重300gf測定15秒的維氏硬度計，為Hv=120~190。另一方面，於圖7所示的滑件主體53的上翼、下翼的凸緣(flange)部52中，若強度過小，則下述表面處理層容易剝離，導致耐蝕性降低，因此必需一定以上的強度，較佳為，例如硬度以用荷重300gf測定15秒的維氏硬度計，為Hv=140以上。

如此，藉由使用本發明的合金構成拉鏈部材，能夠變得輕量化，且能夠實現高強度、就冷加工時的模具壽命的觀點而言的良好的加工性、以及良好的耐磨耗性。另外，進而藉由使每個部分具有最佳的硬度分佈而可使耐磨耗性及強度進一步提高。

另外，本發明的拉鏈部材是將上述合金作為母材，且於該母材的表面依序積層由Zn或Zn合金形成的第一層與實施具有自修復(self-repairing)作用的表面處理而成的第二層。

於拉鏈部材的第一實施方式中，將第一層設為Zn層。此處，關於第一層的厚度，存在若過小則無法確保耐蝕性的情況，另一方面，存在若過大則有損耐磨耗性的情況，故而欠佳。就此種觀點而言，第一層的厚度較佳為8μm~30μm。另外，將第二層設為三價鉻酸鹽層。第二層的厚度依存於第一層的厚度，存在若過小則有損耐蝕性的情況。就此種觀點而言，較佳為0.2μm以上。

於拉鏈部材的第二實施方式中，將第一層設為Zn-Ni系合金。於第一層中，存在若Ni的含量過大則有損耐磨耗性的情況，因此較佳為小於15質量%。另一方面，Zn含有超過85質量%的量。另外，由於存在如若薄則無法確保耐蝕性、若厚則膜成形花費時間、且無法形成均勻的膜、導致耐磨耗性降低等的情況，因此第一層的厚度較佳為2μm~15μm。另外，將第二層設為三價鉻酸鹽層。第二層的厚度即便小於第一實施方式，亦無損耐蝕性，例如較佳為0.1μm以上。

本發明的拉鏈部材是例如相對於使用上述合金進行加壓(press)成形所得的金屬體依序形成第一層、第二層。於形成金屬膜時，適宜藉由鍍敷處理而形成，但亦可藉由蒸鍍或濺鍍(sputtering)、離子電鍍(ion plating)等而形成。

如此，藉由設置本發明的特定的表面處理層而構成滑件，可無損滑件自身的各物性、尤其耐磨耗性，且發揮良好的耐蝕性。

實施例

以下揭示本發明的實施例，但並非意圖將本發明限定於以下的實施例。

(實施例1~實施例6、比較例1~比較例6)

為了使用表1所示的組成的鐵材料使作為母材的滑件主體具有所期望的強度分佈，藉由多段加壓而成形。對各滑件主體的整體，用荷重300gf測定15秒的維氏硬度，對整體求出平均硬度，並且求出附有卡止爪的彈簧載置部、及上翼及下翼的凸緣部的各者的平均硬度。將結果示於表1。

此外，於圖7的滑件主體53中，以A-A'剖面評價附有卡止爪的彈簧載置部51的硬度，以B-B'剖面評價凸緣部52的硬度。

而且，依序形成由Zn形成的第一層、及包含三價鉻酸鹽的第二層，進行磨耗試驗及耐蝕試驗。此外，第一層是藉由鍍敷處理形成由Zn形成的第一層，第二層是藉由作為化學處理的三價鉻酸鹽處理形成包含三價鉻酸鹽的第二層。將結果示於表2。

<磨耗試驗>

依據JIS S3015：2007的「往返開合耐久試驗」的項中所記載的方法，將往返開合負載設為M等級(rank)(橫方向1.6kgf，縱方向1.4kgf)，實施2000次開合動作。於中途，鏈齒無法嚙合、或目視下產生布帶部的切斷、鏈齒嚙合部的破裂、及/或脫落的情形時，中止試驗。

<耐蝕試驗>

依據JIS Z2371，對磨耗試驗後的試驗片進行中性鹽水噴霧試驗。此外，將鹽水噴霧開始後的曝露時間設為48小時。於試驗後，目視確認有無紅鏽。

於比較例1中可以認為：由於母材的碳含量高，因此於形成第一層、第二層時，碳化物析出，該些層於母材的密接性降低，耐蝕試驗的結果較實施例差。

於比較例2中可以認為：由於母材的錳含量高，因此用以形成第一層、第二層的母材的表面處理性降低，磨耗試驗的結果較實施例差。

於比較例3中可以認為：母材的錳含量及作為雜質的硫(S)的含量高，該情況導致用以形成第一層、第二層的母材的表面處理性降低，且導致於製品存在產生裂痕(crack)的部位等加工性降低。

於比較例4中可以認為：由於母材的碳含量及錳含量高，因此母材變得過硬，變形能力降低，無法加工成製品形狀。

於比較例5中可以認為：由於第一層的厚度過大，因此於耐磨耗性方面較實施例差。另外，於比較例6中可以認為：由於第二層的厚度過小，因此於耐蝕試驗中較實施例差。

(實施例7~實施例14、比較例7~比較例8)

以與上述實施例1的母材為相同的組成且具有平均硬度的分佈(profile)的方式，調整作為母材的滑件主體。

而且，依序形成由以表3所示的比率含有Ni的Zn-Ni系合金形成的第一層、及包含三價鉻酸鹽的第二層，進行與上述相同的磨耗試驗及耐蝕試驗。此外，第一層是藉由鍍敷處理形成由Zn-Ni形成的第一層，第二層是藉由作為化學處理的三價鉻酸鹽處理形成包含三價鉻酸鹽的第二層。將結果示於表3。

於比較例7中可以認為：由於第一層的鎳含量高，因此第一層的膜不均勻，且用以形成第二層的母材的表面處理性降低，磨耗試驗的結果較實施例差。

於比較例8中可以認為：由於第二層的厚度過小，因此於耐蝕試驗中較實施例差。

(實施例15、比較例9~比較例11)

對於實施例1中獲得的母材(實施例15；比重7.85g/cm³)、與使用耐蝕性鋁合金A5056(比重：2.65g/cm³)、紅黃銅(鋅含量15質量%；比重：8.75g/cm³)、鐵氧體(ferrite)系不鏽鋼(stainless) SUS430(比重：7.70g/cm³)的各者以與實施例1相同的順序獲得的母材，比較平均硬度。將結果示於表4。此外，於進行該比較時，參照如圖8所示的各合金材料的加工度與硬度的關係。

根據表4，可知若為比較例9的鋁系合金，則硬度過低，難以耐受於作為製品的使用。另外，硬度低意指軟，因此有為賦予耐蝕性而進行的表面處理的層容易剝離的擔憂。

可知，若為比較例11的不鏽鋼，則硬度過高，加工時的模具壽命縮短的可能性高。

若為比較例10的紅黃銅，則於硬度方面與本發明的實施例品(實施例15)同等，毫無問題，但比重高，即便為與實施例品相同的容量尺寸(size)，製品重量亦變大。

Claims

一種拉鏈部材，母材由具有由通式Fe_aC_bMn_c表示的組成的合金所形成，其中，a、b、c以質量%計，a為剩餘部分，b≦0.3，c≦0.6，且包含不可避免的雜質，且所述母材進行了與冷軋率30%至80%相當的冷加工，於該母材表面依序積層由鋅或鋅合金形成的第一層與實施了具有自修復作用的表面處理而成的三價鉻酸鹽層的第二層，其中上述第一層為厚度8μm~30μm的鋅層，且上述第二層為厚度0.2μm以上的三價鉻酸鹽層。
如申請專利範圍第1項所述的拉鏈部材，其中該母材的硬度分佈以用荷重300gf測定15秒的維氏硬度計，為Hv=110~250。
如申請專利範圍第1項所述的拉鏈部材，其中上述不可避免的雜質至少含有分別為0.04質量%以下的磷及硫。
一種拉鏈部材，母材由具有由通式Fe_aC_bMn_c表示的組成的合金所形成，其中，a、b、c以質量%計，a為剩餘部分，b≦0.3，c≦0.6，且包含不可避免的雜質，且所述母材進行了與冷軋率30%至80%相當的冷加工，於該母材表面依序積層由鋅或鋅合金形成的第一層與實施了具有自修復作用的表面處理而成的三價鉻酸鹽層的第二層，其中上述第一層為厚度2μm~15μm且具有超過85質量%的鋅、小於15質量%的鎳的組成的鋅鎳合金層，且上述第二層為厚度0.1μm以上的三價鉻酸鹽層。
如申請專利範圍第4項所述的拉鏈部材，其中該母材的硬度分佈以用荷重300gf測定15秒的維氏硬度計，為Hv=110~250。
如申請專利範圍第4項所述的拉鏈部材，其中上述不可避免的雜質至少含有分別為0.04質量%以下的磷及硫。