铜合金制拉链链牙和拉链的制作方法

本发明涉及铜合金制拉链链牙。另外，本发明涉及具备该拉链链牙的拉链。

背景技术：

以往，已知作为拉链的啮合部件的拉链链牙中有使用金属材料的拉链链牙，在金属材料中，特别是以红铜、黄铜、锌白铜为代表的铜锌合金被广泛使用。锌具有通过固溶来增大铜合金的强度、硬度、均匀变形量的效果。另外，锌与铜相比价格低，因此能够得到具有良好特性的廉价的合金。但是，由于锌元素存在于铜中而导致存在使耐腐蚀性显著劣化的问题，在使用锌多的铜合金、特别是通过冷加工植入基布来制造为拉链的情况下，产生了由残余应力引起的季裂的问题。

季裂是指当将内部存在残余应力的铜锌合金暴露于氨气等腐蚀环境下时、在产品的外表面产生裂纹的现象。已知这样的季裂的问题容易在锌含量为10质量％以上的铜锌合金中产生。因此，为了提高铜锌合金的耐季裂性，考虑使锌的比例不足10质量％，但这样的合金不仅材料价格变高，而且强度也不再足够，因此作为链牙用铜合金并不优选。

另外，以往，作为防止季裂的对策，已知有添加第三元素、进行除去加工应变的退火处理。例如，关于第三元素的添加，已知通过在铜锌合金中以几个百分比的量添加锡等第三元素来提高耐季裂性。

但是，确认有防止季裂效果的任何第三元素都是比锌高价的元素，因此存在导致材料成本的增大的问题。另外，由于在铜锌合金中添加锡等第三元素，从而会使铜合金的冷加工性降低，伴随有不能以高的压下率进行冷加工的弊端。

在这样的背景下，在wo2012/004841(专利文献1)中，提出了一种以铜锌合金为材料的拉链链牙，所述拉链链牙是含有大于35wt％且在43wt％以下的锌、由具有α相和β相的两相组织的铜锌合金构成的铜锌合金产品，其特征在于，所述铜锌合金的β相的比率被控制为大于10％且不足40％，所述α相及β相的晶粒通过冷加工压扁成扁平状并配置成层状。还记载了为了调整β相的比率而在400～700℃下进行热处理。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：wo2012/004841

技术实现要素：

发明所要解决的课题

铜锌合金中的β相(体心立方结构)是比α相(面心立方结构)硬的组织，通过增加β相的比例，能够提高铜锌合金的强度，但另一方面也存留有使铜锌合金的冷加工性降低、或模具寿命变短的问题。因此，如果能够通过与提高β相的比例这样的方法不同的方法来提高耐季裂性，则是有利的。

本发明是以上述情况为背景而创作的，其课题之一在于提供一种铜合金制拉链链牙，通过与提高β相的比例这样的方法不同的方法来提高耐季裂性，并且提高了模具寿命。

用于解决课题的手段

本发明人为了解决上述课题而反复进行了深入研究，发现将β相的比率维持得小的具有枝晶组织的规定组成的铜锌合金对课题解决是有效的。本发明人基于该见解而完成了本发明。

本发明在一个方面，是以表观上的锌含量为34～38质量％、具有枝晶组织、β相以10％以下的比率存在的铜锌合金为母材的铜合金制拉链链牙。

本发明的铜合金制拉链链牙在一实施方式中，母材含有34～38质量％的zn。

本发明的铜合金制拉链链牙在另一实施方式中，具备：两个脚部，所述两个脚部被夹持和固定在设置于拉链带的一侧缘的芯绳部上；股部，所述股部连结两个脚部；以及头部，所述头部从股部起沿着与两个脚部相反的方向设置，具有啮合凹部及啮合凸部，与芯绳部接触的股部的内侧面处的母材至少具有枝晶组织。

本发明的铜合金制拉链链牙在又一实施方式中，母材的β相的比率为2～10％。

本发明的铜合金制拉链链牙在又一实施方式中，母材是在铸造后通过在使得铜的扩散距离成为0.5～3.0nm的加热条件下进行退火工序而制作的。

本发明在另一方面，是具备本发明的铜合金制拉链链牙的拉链链条。

本发明在又一方面，是具备本发明的拉链链条的拉链。

本发明在又一方面，是具备本发明的拉链的物品。

本发明在又一方面，是一种铜合金制拉链链牙的制造方法，该铜合金制拉链链牙的制造方法通过依次实施如下工序制造截面大致为y字形的异形线，之后，对得到的异形线进行成形加工：

将表观上的锌含量为34～38质量％的铜锌合金加热熔解之后，在一个方向上连续铸造线材，得到具有β相及枝晶组织的线材的工序；

对得到的线材进行拉丝的工序；

对拉丝后的线材在使得铜的扩散距离成为0.5～3.0nm的加热条件下进行退火的工序；以及

对退火后的线材进行冷轧的工序。

发明效果

根据本发明，能够通过与提高β相的比例这样的方法不同的方法，得到耐季裂性优异的铜合金制拉链链牙。因此，根据本发明，能够在减小对冷加工性、模具寿命造成不良影响的β相的比例的同时改善耐季裂性，与以往相比，能够得到工业生产性得以改善的铜合金制拉链链牙，可以说产业上的利用价值极高。

附图说明

图1是说明将y字形异形线切断而得到y字形构件的情形的图。

图2是说明在拉链带上安装拉链链牙的方法的图。

图3是从正面观察拉链时的示意图。

图4是表示在试验编号3-5的拉链链牙中观察到的枝晶组织的一例的显微镜照片。

图5是表示在试验编号1-4的拉链链牙中观察到的再结晶组织的一例的显微镜照片。

具体实施方式

(1.母材组成)

本发明的拉链链牙在一实施方式中，由表观上的锌含量为34～38质量％的铜合金为母材构成。表观上的锌含量能够用下式表示。已知在对铜锌合金添加了第三元素的情况下，产生根据与第三元素对应的“zn当量”来增减了zn这样的组织，示出与其对应的性质(“铜及铜合金的基础和工业技术”，日本伸铜协会，1994年)。

b’＝(b+∑tq)/(a+b+∑tq)×100(式中，b’是表观上的锌含量(质量％)，a是cu浓度(质量％)，b是zn浓度(质量％)，t是zn当量，q是添加的第三元素的浓度(质量％))

各添加元素的锌当量如表1所示。第三元素可以添加也可以不添加，例如，母材除了zn以外，还容许添加从si、al、sn、mg、pb、cd、fe、mn及ni构成的组中选择的一种以上的元素，以使表观上的锌含量达到34～38质量％。这样的第三元素的含量的合计典型地为1质量％以下，更典型地为0.5质量％以下，例示性地为0.001～0.2质量％。

[表1-1]

[表1-2]

容许的表观上的锌含量范围狭窄是因为以下的理由。若β相的比例过多，则对冷加工性、模具寿命存在不良影响，但为了提高耐季裂性，少量存在β相的意义重大。通过使表观上的锌含量为34质量％以上，能够向铸造后的材料导入β相。但是，若zn浓度超过38质量％，则在本发明所考虑的扩散距离的范围内冷加工性差，对模具寿命造成影响。另一方面，在完全退火的情况下，虽然能够消除β相，但不能得到耐季裂性。因此，在本发明中，将铜合金中的表观上的锌含量设定为34～38质量％。该表观上的锌含量优选为35～37质量％。

本发明的拉链链牙在一实施方式中，能够由具有如下铜合金组成的母材构成，该铜合金组成含有34～38质量％的zn，含有随意地从si、al、sn、mg、pb、cd、fe、mn以及ni构成的组中选择的一种以上的第三元素，以使表观上的锌含量为34～38质量％，剩余部分由铜及不可避免的杂质构成。本发明的拉链链牙在优选的一实施方式中，能够由具有如下铜合金组成的母材构成，该铜合金组成含有35～37质量％的zn，含有随意地从si、al、sn、mg、pb、cd、fe、mn以及ni构成的组中选择的一种以上的第三元素，以使表观上的锌含量为35～37质量％，剩余部分由铜及不可避免的杂质构成。不可避免的杂质是指如下的杂质：该杂质是存在于原料中、或在制造工序中不可避免地混入的杂质，是本来不需要的，但由于微量存在，不影响特性，因此被容许。在本发明中，作为不可避免的杂质而被容许的各杂质元素的含量通常为0.1质量％以下，优选为0.05质量％以下。

(2.组织)

构成本发明的拉链链牙的母材在一实施方式中具有枝晶组织。由于具有枝晶组织，从而无论有无β相，都能够有意地提高耐季裂性。特别是，在提高耐季裂性上优选与拉链带接触的拉链链牙的脚部及股部的内侧面具有枝晶组织。拉链链牙能够通过在熔解铸造线材之后依次实施拉丝、退火、冷轧及切断而制造，枝晶组织是能够在线材的连续铸造时发展的树枝状组织。以往，枝晶组织在以除去加工应变为目的或以使加工后的材料软化为目的而实施的退火工序中再结晶化而消失。因此，为了维持枝晶组织，重要的是在拉链链牙的制造工序中抑制再结晶化。

在退火工序中，铜合金中的铜的扩散系数d由式(1)表示。

d＝d0·exp(-q/(rt))…(1)

式中，d0表示0.2cm²/sec，q表示47.1kcal/mol，r表示气体常数(8.31446j/(mol·k))，t表示加热温度(k)。

而且，扩散距离l由下式(2)表示。

l＝√￣(dt)…(2)

式中，d表示扩散系数，t表示加热时间。

通过在扩散距离成为3.0nm以下、优选2.5nm以下的温度及时间条件下实施退火工序，能够维持枝晶组织。但是，在提高模具寿命上，退火工序优选在扩散距离成为0.5nm以上的温度及时间条件下实施，进而更优选在扩散距离成为1.0nm以上的温度及时间条件下实施。枝晶组织的存在能够通过利用显微镜的观察来确认。构成本发明的拉链链牙的母材在优选的实施方式中不具有再结晶组织。此外，枝晶组织的状态也根据扩散距离而变化，但从组织观察的结果表现该变化是极其困难的。

(3.β相的比率)

越存在β相，越能够显示优异的耐季裂性。通过使表观上的锌含量为34质量％以上，能够在铸造凝固时使β相存在。因此，本发明的铜合金制拉链链牙在一实施方式中存在β相。因此，从提高耐季裂性的观点出发，β相的比率越多越优选，例如能够为1％以上，优选为2％以上。但是，若β相的比例增加，则对模具寿命产生不良影响。另外，在本发明中，构成拉链链牙的母材具有枝晶组织，即使不使β相的比例大幅增加也能够得到优异的耐季裂性。因此，β相的比率优选为10％以下，更优选为8％以下。

β相的比率能够通过以下的方法算出。用sic耐水研磨纸研磨母材表面，用金刚石进行镜面精加工，从而使与轧制面垂直的截面露出，利用x射线衍射(θ-2θ法)对该截面计算α相和β相的峰强度的积分值，算出β相的比率(％)＝(β相峰强度积分值)/(α相峰强度积分值+β相峰强度积分值)×100。

(4.拉链链牙的制造方法)

以下，对本发明的拉链链牙的制造方法的一例进行说明。将具有上述组成的铜锌合金加热熔解之后，在一个方向上连续铸造线材。通过在一个方向上连续铸造，能够使枝晶组织发展。另外，若在铸造时骤冷，则容易产生β相。接着，根据需要对表面进行平滑化之后，依次实施拉丝、退火以及冷轧的各工序，制造如图1所示的、由与链牙的形状对应的截面大致呈y字形构成的异形线10。退火工序通过在前述的扩散距离条件下实施来维持枝晶组织这点很重要。接着，实施如下工序，相对于截面大致y字形的异形线10，利用具备冲头及冲模的切断模，在与异形线的长度方向成直角的方向上以所希望的间隔切断，得到多个y字形构件20。

接着，能够通过对y字形构件20进行冲压加工来成形链牙的头部形状，由此能够完成拉链链牙的制作。如图2所例示，头部形状的冲压加工能够通过在y字形构件20的头部21的上下表面利用成形冲头对啮合凹部22及啮合凸部23进行冲压成形来实施。这样制作的拉链链牙在一实施方式中，具备：两个脚部24a、24b；股部26，所述股部26连结两个脚部24a、24b；以及头部21，所述头部21设置在两个脚部24a、24b从股部26伸出的方向的相反方向上，具有啮合凹部22及啮合凸部23。

准备多个通过上述制造方法得到的拉链链牙，将该多个拉链链牙以规定间隔固定在拉链带的一侧缘，从而能够形成链牙列。由此，能够制造具有植入到拉链带的一侧缘的链牙列的拉链牙链带。作为链牙列向拉链带的一侧缘的固定方法，没有限定，可列举出通过伴随着两个脚部向相互接近的方向的弯曲加工及紧固操作的冷加工来进行的方法。如图2所例示，为了提高拉链链牙30的两个脚部24a、24b的固定强度，优选在拉链带1的一侧缘形成增大了厚度的芯绳部25。

由于拉链链牙30与芯绳部25接触的股部26的内侧面、进一步脚部24a、24b的内侧面是对拉链链牙30和拉链带1的固定强度带来直接影响的部位，是在对脚部进行弯曲加工及紧固操作时容易产生残余应力、且在使用时容易受到拉伸应力的部位，因此，是特别要求耐季裂性的部位。因此，拉链链牙30优选与芯绳部25接触的股部26处的母材的内侧面具有枝晶组织，进而更优选脚部24a、24b的内侧面也具有枝晶组织。另外，也能够在股部26的内侧面及脚部24a、24b的内侧面以外的部位具有枝晶组织，也能够使整个拉链链牙具有枝晶组织。

(5.表面处理)

也可以根据需要对构成拉链链牙的母材进行各种表面处理。例如，能够进行平滑化处理、防锈处理、透明涂装处理以及镀覆处理等。表面处理能够在向拉链带的植入之前和/或之后进行。特别优选在实施了平滑化处理之后，进一步进行防锈处理(防锈工序+水洗工序+干燥工序)。另外，在防锈处理后或没有防锈处理的情况下，进一步进行透明涂装处理(涂装工序+干燥工序)、镀覆处理，能够提高耐腐蚀性、耐气候性等。作为最终工序，也可以为了减轻滑动阻力而进行上蜡。

(6.拉链)

基于附图对具备本发明的拉链链牙的拉链的例子进行具体说明。图3是拉链的示意图，如图3所示，拉链具备：一对拉链带1，所述拉链带1在一侧缘形成有芯绳部2；链牙3，所述链牙3隔着规定的间隔紧固固定(安装)于拉链带1的芯绳部2；上止件4及下止件5，所述上止件4及下止件5在链牙3的上端及下端紧固固定于拉链带1的芯绳部2；以及拉头6，所述拉头6配置在相向的一对链牙3之间，用于进行链牙3的啮合及分离，在上下方向上滑动自如。此外，将在一根拉链带1的芯绳部2上安装有链牙3的状态的结构称为拉链牙链带，将安装在一对拉链带1的芯绳部2上的链牙3成为啮合状态的结构称为拉链链条7。

拉链能够安装在各种物品上，特别是作为开闭件发挥功能。作为安装拉链的物品，没有特别限制，例如除了服装、箱包类、鞋类及杂货品这样的日用品以外，还可以列举贮水箱、渔网以及宇航服这样的工业用品。

实施例

以下，示出本发明的实施例，但这些是为了更好地理解本发明及其优点而提供的，并不意图限定本发明。

将作为原材料的cu(纯度为99.99质量％以上)及zn(纯度为99.9质量％以上)在加热炉中以具有与表2记载的试验编号对应的各成分组成的方式配合并熔解，利用连续铸造装置一边使截面形状为正圆的金属线(圆线)骤冷，一边在一个方向上连续铸造。对该金属线进行了拉丝加工之后，在铜的扩散距离成为表2记载的值的加热条件下退火。接着，通过冷轧来制造截面大致呈y字形的异形线(以下，称为“y-bar”。)。另外，β相的比率通过使冷轧前的上述退火时的加热温度及冷却条件变化来控制。β相的比率存在若提高该退火的加热温度则变小、相反若降低该退火的加热温度则增大的倾向。另外，β相的比率存在若该退火的冷却速度缓慢则变小、相反若该退火的冷却速度快则变大的倾向。

然后，利用具备冲头及冲模的切断模，依次切断y-bar而得到大量y字形部件，在y字形部件的头部的上下表面通过成形冲头冲压成形啮合凹部及啮合凸部，制作与jiss3015：2007中规定的m级和l级的链条宽度对应的拉链链牙。

<组织观察>

对通过上述得到的各拉链链牙的股部内侧面进行研磨及蚀刻之后，通过显微镜观察进行组织观察。将枝晶组织发展的拉链链牙以“枝晶”记载于表2，将再结晶组织发展的拉链链牙以“再结晶”记载于表2。另外，通过前述的方法算出β相的比率。具体而言，对于所得到的各拉链链牙的任意一个，通过截面照片观察与轧制面垂直的截面组织。通过使用sic耐水研磨纸(#180～#2000)进行研磨，使与轧制面垂直的截面露出，对该截面进一步用平均粒度为3μm及1μm的金刚石研磨膏依次实施镜面精加工，将其作为试验片进行利用x射线衍射的测定。作为测定机型，使用brukeraxs公司制造的gadds-discover8，测定时间设为低角度侧90s、高角度侧120s，分别算出α相和β相的峰强度积分值。算出β相的比率(％)＝(β相峰强度积分值)/(α相峰强度积分值+β相峰强度积分值)×100。将结果示于表2。图4中登载了表示在试验编号3-5的拉链链牙中观察到的枝晶组织的一例的显微镜照片。另外，图5中登载了表示在试验编号1-4的拉链链牙中观察到的再结晶组织的一例的显微镜照片。此外，被评价为“枝晶”的拉链链牙不仅在股部内侧面观察到枝晶组织，对于脚部、头部也观察到枝晶组织。

<切断模的寿命>

在各拉链链牙的制造工序中，从y–bar利用具备冲头及冲模的切断模依次切断而制作出大量y字形构件时，调查在各条件下y字形构件的形状发生异常为止的切断次数，将例1-1的切断次数设为100％，按照以下的基准进行评价。将结果示于表2。

○：80％以上且不足100％的情况

△：60％以上且不足80％的情况

×：0％以上且不足60％的情况

<耐季裂性>

关于耐季裂性的评价，基于jbma-t301(日本伸铜协会技术标准)在氨暴露试验的前后对各拉链链牙进行强度测定，调查相对于氨暴露前的氨暴露后的强度保持率。强度测定是在通过弯曲加工及紧固操作将各试验例的链牙安装在形成于聚酯制拉链带的一侧缘的芯绳部之后，通过链牙拉拔试验来进行的。拉拔试验是通过使用英斯特朗(instron)型拉伸试验机、用夹具夹住一个链牙的啮合头部、以300mm/min的拉伸速度进行拉伸直到从固定在夹紧装置上的拉链带拉出链牙为止、测定此时的最大强度而进行的。链牙的拉伸方向为与拉链带的长边方向成直角且与拉链带的面平行的方向。测定结果为测定六次之后的平均值，按照以下的基准进行评价。将结果示于表2。

○：70％以上且不足100％的情况

×：不足70％的情况

<考察>

将上述试验结果示于表2。从结果可以理解，与具有枝晶组织的本发明的实施例对应的拉链链牙在β相的比率高时当然耐季裂性优异，即使β相的比率低时耐季裂性也优异。而且可知，具有枝晶组织但β相的比率低的拉链链牙的模具寿命优异，能够以同一模具大量生产。另一方面，具有再结晶组织的拉链链牙在β相的比率小的情况下不能具有优异的耐季裂性。

[表2]

附图标记说明

1拉链带

2芯绳部

3链牙

4上止件

5下止件

6拉头

7拉链链条

10异形线

20y字形构件

21头部

22啮合凹部

23啮合凸部

24a、24b脚部

25芯绳部

30链牙

40拉链带。