专利名称：具有良好装饰性的铝合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有良好装饰性的铝合金，该铝合金例如用于拉链的结构部件，如拉链的元件、止动器、滑块和拉片，且该铝合金可用于固定件产品，例如卡扣、普通钮扣和各种夹子。
背景技术：
例如，拉链的结构部件直到现在都主要由铜合金制成，包括红铜、黄铜、其它铜-锌合金、镍银以及其它铜-锌-镍合金。这些合金的颜色(它为铜色、金色或银色)由所使用的材料来确定。近年来，拉链的用途使它们需要有美丽的外观，因此，拉链的结构部件需要多种颜色。
例如，在日本实用新型登记No.2587180中公开了具有多种颜色的拉链，其中，由铝或铝合金构成的元件(齿)进行阳极化、电镀、电沉积或其它电化学表面处理。
不过，当现有铝合金(例如JIS 5183)进行电化学表面处理时，所获得的彩色拉链元件的金属光泽较差，且当合金成分进行调节时或当选择现有铝合金(例如JIS 5052、5056或5154)以便强调金属光泽时，将降低该用途所需的机械性能，特别是强度。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有良好装饰性的铝合金，该铝合金有目标用途所需的强度、硬度和其它机械性能，且该铝合金有良好的金属光泽。
本发明构成如下(1)一种具有良好装饰性的铝合金，有由通式AlaMgbMncCrd表示的成分，其中，在质量百分比中，b、c和d为3.0≤b≤5.6，0.05≤c≤1.0，0.05≤d≤0.7，c+d＞0.2，且a是余量，它包括必然有的杂质元素，其中，铝合金的基质是基本由铝固溶体构成的结构，其中没有β-相。
(2)根据上述(1)的、具有良好装饰性的铝合金，其中，b、c和d的质量百分数为4.3≤b≤5.2，0.05≤c≤0.7，0.05≤d≤0.5，且c+d＞0.2。
(3)根据上述(2)的、具有良好装饰性的铝合金，其中，b、c和d的质量百分数为4.5≤b≤5.0，0.2≤c≤0.7，0.1≤d≤0.3，且c+d＞0.2。
(4)根据(1)至(3)中任意一个的、具有良好装饰性的铝合金，其中c+3.2d≤1.25。
(5)根据上述(1)至(4)中任意一个的、具有良好装饰性的铝合金，其中铝合金不包含平均颗粒尺寸大于5μm的化合物。
(6)根据上述(1)至(4)中任意一个的、具有良好装饰性的铝合金，其中铝合金包含平均颗粒尺寸为200nm至5μm的化合物以及颗粒尺寸不超过100nm的析出物。
(7)根据上述(1)至(6)中任意一个的、具有良好装饰性的铝合金，其中当以L*值表示时，通过阳极化形成于铝合金上的阳极化氧化膜的亮度为至少55，该L*值是在JIS Z 8729中定义的亮度。
(8)根据上述(1)至(7)中任意一个的、具有良好装饰性的铝合金，其中该铝合金的硬度Hv为至少125。
(9)根据上述(1)至(8)中任意一个的、具有良好装饰性的铝合金，其中该铝合金的、以冷镦粗高度的部分缩减表示的冷加工性为至少55％。
(10)具有良好装饰性的铝合金，其中根据上述(1)至(9)中任意一个的合金用于从以下组中选择的至少一个拉链结构部件元件、止动器、拉片以及滑块。
(11)具有良好装饰性的铝合金，其中根据上述(1)至(9)中任意一个的合金用于从以下组中选择的至少一个卡扣、普通钮扣以及扣钩。
附图的简要说明
图1是拉链的示意图。
图2是表示怎样制造图1中的拉链的视图。
图3是表示怎样制造卡扣的视图。
优选实施例的详细说明下面将介绍本发明的、用于拉链的铝合金。
近年来，上述目的可以通过使用由上述通式表示的成分而实现。
Mg的效果是通过在铝基质中形成固溶体而提高合金的机械性能(强度和硬度)。当Mg含量低于上述下限(3.0％)时，机械性能(强度和硬度)将不充分。当Mg含量高于上限(5.6％)时，将在(连续)铸造步骤中形成β-相，且在进行电化学表面处理时，将损失金属光泽，这导致装饰性降低。当Mg含量范围为4.3至5.3质量％时甚至可以获得更好的机械性能和金属光泽。当范围为4.5至5.0质量％内时，该效果甚至更加显著。
Mn的效果是通过从铝基质中析出(precipitated)来提高合金的机械性能(强度和硬度)。当Mn含量低于上述下限(0.05质量％)时，机械性能(强度和硬度)将不充分。当Mn含量高于上限(1.0质量％)时，在进行电化学表面处理时将损失金属光泽，这导致装饰性能减小，且冷加工性能不充分。当Mn含量范围为0.05至0.7质量％时，可以获得更好的机械性能。当范围为0.2至0.7质量％时，效果甚至更明显。
Cr的效果是通过从铝基质中析出来提高合金的机械性能(强度和硬度)。当Cr含量低于上述下限(0.05质量％)时，机械性能(强度和硬度)将不充分。当Cr含量高于上限(0.7质量％)时，冷加工性能不充分。当Mn含量范围为0.05至0.5质量％时，可以获得更好的机械性能。当范围为0.1至0.3质量％时，效果甚至更明显。
Mn和Cr的组合含量必须大于0.2％，以便生成具有细化合物或析出物的结构，并增加硬度和强度。当组合含量为至少0.3％时，硬度和强度的增加更明显。优选是，Mn和Cr的添加量为这样，即Mn的含量加上Cr的含量的3.2倍将小于或等于1.25，也就是c+3.2d≤1.25，因为将防止析出非常大的晶体，且能够提高可加工性，尤其是在连续铸造后的可加工性。
占上述通式的其余部分的Al可以部分由铁、硅等替换，而没有任何合金特征问题，且具有本发明的目标特征的合金可以这样提供。
当本发明的合金的基质是主要由铝的固溶体构成的结构时(其中没有β-相)，即使在电化学表面处理之后，也可以获得具有良好金属光泽的合金，该合金还有良好的抗腐蚀性和抗应力腐蚀性。通过在铝基质的固溶体中溶解各种元素，也可以获得具有良好机械性能的合金。
对于铝合金，并不希望包括颗粒尺寸超过5μm的化合物，因为在连续铸造之后不能保证充分的热加工性和冷加工性。优选是，化合物的平均颗粒尺寸为200nm至5μm，且析出物不超过100nm，因为这样可以提高机械性能(强度和硬度)，同时保持金属光泽。特别是，基质是基本由铝固溶体构成的结构，且Al-(Fe、Mn和/或Cr)-基化合物与上述铝固溶体在一起存在。
对于金属光泽，根据在JIS Z 8729中表示的L*a*b比色系统的色度曲线，优选是本发明的合金的L*值为至少55。
在该规定中的色彩由亮度指数L*(亮度L星号)、色度指数a*(绿色到红色a星号)和b*(蓝色到黄色b星号)来表示，而该亮度指数L*和色度指数a*和b*由在JIS Z 8729中提出的、用于表示目标颜色的方法来表示。
例如可以有效用作拉链的结构部件、卡扣、普通钮扣或各种夹子的合金可以通过将硬度调节至Hv为至少125以及将冷加工性调节至冷镦粗高度的部分缩减为至少55％。
下面将特别参考附图来介绍采用本发明合金的拉链。
图1是拉链的示意图。如图1所示，拉链包括一对拉链带1，每个拉链带1有沿一边缘形成的芯部2；元件3，该元件(结构部件)3等间隔沿拉链带1的芯部2固定(安装)；顶部止动器4和底部止动器5，它们在成排元件3的顶端和底端处固定在拉链带1的芯部2上；以及滑块6，该滑块6布置在相对元件3之间，并能够上下滑动，以便使元件3啮合和分开。拉链链条7通过将元件3安装在拉链带1的芯部2上而构成。尽管图中未示出，但是图1中所示的滑块6这样制成，即通过对具有矩形截面的长金属板进行多级压制，并以特定间隔切割该产品，以便生成滑块本体；然后根据需要安装弹簧和拉片。拉片通过将具有矩形截面的板冲压成合适形状，然后固定在滑块本体上而制成。底部止动器可以包括可分离的插入装置，该插入装置包括插入销、盒销、盒体，因此，该对拉链条可以通过滑块的打开操作而分开。
图2是表示怎样制造图1中所示的拉链的元件3、顶部止动器4和底部止动器5以及怎样将它们安装在拉链带1的芯部2上的视图。如图所示，元件3这样制造，即通过等间隔切割具有基本Y形截面的变形金属线8，对它们进行按压模制，以便形成啮合头部9，然后将支脚部分10固定在包含导电线的拉链带1的芯部2上，如日本实用新型登记No.2587180所述。元件3也可以这样形成，即通过在具有矩形截面的矩形条带(直角条带)中形成啮合头部9；冲压(形成合适形状)；以及通过将支脚部分10固定在包含导电线的拉链带1的芯部2上来安装它们。上述顶部止动器这样制造，即通过特定间隔切割具有矩形截面的矩形金属线(直角金属线)11；使它们弯曲成具有近似U形截面的零件；然后将它们固定在拉链带1的芯部2上。底部止动器这样制造，即通过特定间隔切割具有基本X形截面的变形金属线12；然后将它们固定在拉链带1的芯部2上。在附图中，元件3和顶部和底部止动器4和5同时安装在拉链带1上，但是实际上，元件3连续安装在拉链带1上，以便首先形成拉链条7，然后将元件3从拉链条的、要安装止动器的区域中除去，并使止动器4或5靠近元件3而安装在该区域中。
在上述制造和安装中，拉链的元件、止动器、滑块、拉片和其它结构部件必须由具有良好冷加工性的合金制成。
还有，对于包含导电线的拉链，通过将拉链置于处理槽中并使电流通过该导电线而通向元件，从而进行阳极化、电镀、电沉积或其它电化学表面处理。当具有基本Y形截面的变形金属线8用于制备该元件时，该变形金属线可以在线形式的状态下进行电化学表面处理，然后形成元件3。该元件通过将支脚部分10固定在拉链带1的芯部2上而进行安装。当啮合头部9形成于具有矩形截面的矩形金属线(直角金属线)中时，该金属线进行冲压，以便形成元件。多个元件可以安装于夹具中，并进行电化学表面处理，然后通过将支脚部分10固定在拉链带1的芯部2上而进行安装。
至于进行阳极化、电镀、电沉积或其它电化学表面处理的专门方法和装置，例如在本申请人先前提交的日本专利申请2001-399610中介绍的连续处理将特别有效。特别是，在装置中，与外部电源直接电连接的第一电极板布置在第一级电解槽内的电解液中，且多个电源用于使电流在布置于第二和随后级的电解槽中的相邻电极板对之间通过，拉链条连续缠绕在多个辊子上，电流通过在拉链条中的导电线而从外部电源直接通向元件排，且电流从电源通向在槽中的第二和随后的电极板对。该方法使阳极化氧化膜均匀，并使该膜稳定和均匀地形成合适厚度，且利用本发明的合金将生成具有良好金属光泽(因为较高亮度L*值)且颜色稳定(没有颜色不均匀或其它颜色问题)的产品。
图3是表示怎样制造按钮的视图。如图3所述，由具有矩形截面的板体13构成的条带冲压出合适形状，并进行按压模制，以便形成如图中所示的按钮的表面部件14。按钮的表面部件固定在图中所示的按钮的安装部件15上，该产品缝在衣服或带上。上述按钮也可以这样制造，即通过对由具有矩形截面的板体13构成的条带进行电化学表面处理，然后进行冲压、按压模制和固定在安装部件上。这同样可用于卡扣，对于卡扣，电化学表面处理在与上述表面部件相对应的部件上进行。
该方法也可以用于鞋的固定件、用于皮带的金属调整器、以及扣钩例如挂钩和孔眼固定件。
下面将通过参考实例来特别介绍本发明，但是本发明并不局限于下面的实例。
实例1
铸造出具有表1中左栏所示成分的铝合金坯料(40mm直径)，该坯料进行均匀化，然后通过挤出机进行直接挤出，以便生成直径为8mm的挤出杆。该挤出杆用作实验材料，并评估冷加工性。还有，该挤出杆在室温下轧制成厚度为1.36mm并退火，然后在室温下轧制成厚度为0.22mm，然后根据下面给定的标准来评估表面钝化铝(阳极化氧化膜)的硬度和色调。还有，对表1中的左栏给出的成分进行连续铸造，并通过在铸造之后马上进行热轧制来评估热加工性。对于普通材料(对比材料)也进行了相同评估。
这些结果在表1的右栏中给出。
表1
备注*1 PI本发明材料；CM对比材料；bal余量*2 imp杂质表1(续)
备注*1 PI本发明材料；CM对比材料；bal余量*2 imp杂质表1(续)
备注*1 PI本发明材料；CM对比材料；bal余量*2 imp杂质在表1中所示的测量结果的评估如下1.硬度垂直于轧制方向的冷轧制材料表面机械抛光成镜面光洁度，以便生成评估试样。硬度在50gf的负载下用micro-Vickers硬度计来测量。
○Hv至少125△Hv至少120，但小于125×Hv小于1202.冷加工性由挤出的材料在车床上制成直径为6mm且高度为9mm的各个测试件，它们用作评估试样。测试件置于具有平滑表面的金属模之间，并通过镦锻至某一减小高度来进行压缩测试，且试样在光学显微镜下检查裂纹。在没有裂纹出现时的最大减小宽度就是可加工性极限。用于评估的标记分别对应于以下可加工性极限。
○至少55％△至少50％，但小于55％×小于50％3.L*值(表面钝化铝膜的色度)冷轧制材料的、垂直于轧制方向的轧制接触面机械抛光至镜面光洁度，以便生成评估试样。试样进行脱脂，然后在电解液槽中利用2mol/L的硫酸来对它进行阳极化，且槽温、电压和时间设置为在试样表面上形成20μm厚的膜。在该阳极化之后，L*值利用色度计来测量。
○L*至少55×L*小于554.热加工性通过连续铸造制成金属线，这样获得的金属线进行热轧制以便生成细线。在调节成合适形状后，该金属线最后缠绕在绕线机上。
探伤仪设置在绕线机的前上方，在金属线上的、如上述调节成合适形状的表面缺陷进行计数。
○少于50个缺陷
△至少50个缺陷，但小于100个×至少100个缺陷5.总体评估上述冷加工性、硬度、L*值(表面钝化铝膜的色度)和热加工性进行总体评估，结果在表1的右栏给出。
冷加工性、硬度、表面钝化铝膜的色度以及热加工性的评估都为○○冷加工性、硬度、表面钝化铝膜的色度以及热加工性的评估都为○或△×冷加工性、硬度、表面钝化铝膜的色度以及热加工性的评估包括×6.纹理观察用TEM(透射电子显微镜)对本发明材料1至49进行观察。对于所有的本发明材料1至49，基质是基本由铝固溶体构成的结构，其中没有β-相。而且，在该结构中，在本发明的材料中没有颗粒尺寸超过5μm的化合物，其中有Al-(Fe、Mn、Cr)-基化合物，它的平均颗粒尺寸为200nm至5μm，并有100nm或更小的Al-Mn-基和/或Al-Cr-基析出物。
表1表示在本发明的材料No.1、3、5-8、10和13中，对硬度的效果较小，因为由Mg引起的加工硬度以及少量的细化合物。在本发明的材料No.37、39、42、44、46、47和49中，冷加工性较差，因为由Mg引起的加工硬度以及分散了太多细化合物。在本发明的材料No.6、7、13、14、20、21、27、28、34、35、41、42、48和49中，热加工性较差，因为在连续铸造过程中析出较大晶体。在对比材料No.1、2和3中，对硬度的效果较小，因为添加的Mg、Mn或Cr的量较小。在对比材料No.4中，冷加工性较差，因为分散了太多细化合物。L*值也较差，因为在阳极化之后在表面钝化铝膜中的大量残余化合物。在对比材料No.5中，当试样通过连续铸造制成时，Mg的分布不均匀，这阻碍了阳极化。还有，具有大量表面缺陷，因为在热轧制中将出现热脆化裂纹。
由上述可知，本发明的材料与普通材料(对比材料)相比具有更好的硬度、冷加工性和L*值。
实例2通过使本发明的材料25的连续铸造材料进行冷加工、退火和变形轧制而制成如图1和2所示的拉链部件。如表2所示，拉链强度优于普通材料的拉链的强度。还有，阳极化氧化膜为透明的，并有很高的L*值，因此它可以染色，以便获得良好的装饰性外观。强度与本发明材料相同的普通材料具有较低的L*值，因此装饰特性较差。F强度是对已经固定在拉链带上的元件的元件拉出强度进行测量的结果。
表2
本发明的铝合金具有它的目标用途所需的强度、硬度和其它机械性能，还有良好的金属光泽，从而使铝合金具有凸出的装饰性。当用于拉链的拉链元件、止动器、滑块、拉片和其它结构部件或者用于卡扣、普通钮扣和各种类型的夹子时，该合金特别有用。
权利要求
1.一种具有良好装饰性的铝合金，有由通式AlaMgbMncCrd表示的成分，其中，b、c和d的质量百分数为3.0≤b≤5.6，0.05≤c≤1.0，0.05≤d≤0.7，c+d＞0.2，且a是余量，它包括必然有的杂质元素，其中，铝合金的基质是基本由铝固溶体构成的结构，其中没有β-相。
2.根据权利要求1所述的、具有良好装饰性的铝合金，其中，b、c和d的质量百分数为4.3≤b≤5.2，0.05≤c≤0.7，0.05≤d≤0.5，且c+d＞0.2。
3.根据权利要求2所述的、具有良好装饰性的铝合金，其中，b、c和d的质量百分数为4.5≤b≤5.0，0.2≤c≤0.7，0.1≤d≤0.3，且c+d＞0.2。
4.根据权利要求1所述的、具有良好装饰性的铝合金，其中c+3.2d≤1.25。
5.根据权利要求1所述的、具有良好装饰性的铝合金，其中铝合金不包含颗粒尺寸大于5μm的化合物。
6.根据权利要求1所述的、具有良好装饰性的铝合金，其中铝合金包含平均颗粒尺寸为200nm至5μm的化合物以及颗粒尺寸不超过100nm的析出物。
7.根据权利要求1所述的、具有良好装饰性的铝合金，其中当以L*值表示时，通过阳极化形成于铝合金上的阳极氧化膜的亮度为至少55，该L*值是在JIS Z 8729中定义的亮度。
8.根据权利要求1所述的、具有良好装饰性的铝合金，其中该铝合金的硬度Hv为至少125。
9.根据权利要求1所述的、具有良好装饰性的铝合金，其中该铝合金的、以冷镦粗高度的部分缩减表示的冷加工性为至少55％。
10.一种具有良好装饰性的铝合金，其中根据权利要求1所述的合金用于从以下组中选择的至少一个拉链结构部件元件、止动器、拉片以及滑块。
11.一种具有良好装饰性的铝合金，其中根据权利要求1所述的合金用于从以下组中选择的至少一个卡扣、普通钮扣以及扣钩。
全文摘要
一种具有良好装饰性的铝合金，有由通式Al
文档编号A44B19/24GK1523126SQ200410005838
公开日2004年8月25日 申请日期2004年2月20日 优先权日2003年2月21日
发明者川添正孝, 见角幸一, 若狭裕信, 古里太, 明和优介, 一, 介, 信 申请人:Ykk株式会社