銅鋅合金產品及銅鋅合金產品的製造方法

2023-10-18 06:05:44 2

專利名稱：銅鋅合金產品及銅鋅合金產品的製造方法
技術領域：
本發明涉及廉價、耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性優異的銅鋅合金產品及該銅鋅合金產品的製造方法，特別是涉及成為拉鏈用的鏈牙及止擋件等拉鏈構成部件的銅鋅合金產品及該銅鋅合金產品的製造方法。
背景技術：
銅鋅合金的加工性優異，目前，在各種各樣的領域中被廣泛利用。一般來說，對於銅鋅合金而言，由於與銅基材相比，鋅基材的價格更廉價，因此，通過使鋅含量增加，能夠降低材料成本。另外，如果鋅含量為43wt%以下的範圍，則可以進行壓下率為80%以上的冷加工，通過在該冷加工中產生的加工應變能夠使強度提高，鋅含量越高，該加工應變的效果越提聞。另外，已知銅鋅合金根據其鋅含量呈現固有的合金色調。例如，含有15wt%的鋅的銅鋅合金(通常稱為低鋅黃銅)的色調成為帶有紅色的金色。另外，含有30wt%的鋅的銅鋅合金(通常稱為七三黃銅)的色調成為帶有黃色的金色，含有40被％的鋅的銅鋅合金(通常稱為蒙茨黃銅)的色調成為帶有與低鋅黃銅相同那樣的紅色的金色。關於這樣的銅鋅合金，為了更進一步提高強度及耐腐蝕性等性質，目前，正進行著各種各樣的研究開發，逐步實用化。例如特開2000-129376號公報(專利文獻I)中公開了不使加工性惡化而使強度
提聞的銅鋒合金。該專利文獻I記載的銅鋅合金含有60wt%以上且不足65wt%的銅。另外，該銅鋅合金的金屬組織消除不可避免地殘存的粗大β相及未再結晶α相，通過由細微的α相和β相構成的兩相混合組織構成。根據專利文獻1，銅含量為65wt%以上時，不能提高強度，不足60wt%時，加工性變得不充分。另外，在專利文獻I中，所謂由細微的α相和β相構成的兩相混合組織是指O. I 2μπι的β相和α相晶界相接而存在的狀態。另外，所謂不可避免地存在的β相是在低溫退火前存在的β相或在低溫退火中由加工組織一部分產生的成長為粗大的β相，所謂未再結晶α相是指在低溫退火處理中，在加工組織變為兩相混合組織的中途，一部分加工組織殘存的相。在製造這樣的專利文獻I的銅鋅合金時，首先，將成為規定組成的原料熔化、鑄造，再進行熱加工，之後，對得到的合金施加冷加工率50%以上的冷加工。施加冷加工率50%以上的冷加工後，對該合金進行低溫退火。由此，消除加工應變，同時使β相結晶。該情況下，根據專利文獻1，低溫退火溫度低時，β相結晶花費時間，低溫退火溫度高時，再結晶α相出現而不能得到充分的強度，因此，優選將低溫退火溫度設定為200 270°C左右。根據專利文獻I，進行所述低溫退火製造的銅鋅合金能夠在不使壓彎性等加工性惡化的情況下使強度提高。另一方面，例如特開2000-355746號公報(專利文獻2)中公開了如下銅鋅合金，即，鋅含量為37 46wt%，常溫下具有α + β的結晶組織，該常溫下的結晶組織的β相的面積比率為20%以上且α相和β相的平均結晶粒徑為15 μ m以下，並且記載了該類型的銅鋅合金的切削性及強度優異。 另外，根據專利文獻2，這樣的銅鋅合金按如下製造，即，將鋅含量為37 46wt%的銅鋅合金材料在480 650°C的範圍內的溫度下進行熱擠壓後，以O. 4°C / sec以上冷卻到成為400°C以下。以往技術文獻專利文獻 專利文獻I :特開2000-129376號公報專利文獻2 :特開2000-355746號公報

發明內容
發明要解決的課題如上所述，銅鋅合金在各種各樣的領域中被廣泛利用，例如也被大量用於拉鏈用的鏈牙及止擋件等拉鏈構成部件。銅鋅合金制的鏈牙及止擋件按如下製作，例如在將具有規定的截面形狀的線材切割成規定厚度後或將具有規定厚度的板材衝裁後，對該得到的各部件進行衝壓加工等，形成嚙合頭部。然後，通過將得到的鏈牙及止擋件夾緊在拉鏈用的拉鏈布帶上，將其安裝於拉鏈布帶的側緣部。但是，在將銅鋅合金制的鏈牙及止擋件夾緊在拉鏈布帶上時，鏈牙及止擋件發生塑性變形，因此，在安裝於拉鏈布帶上的鏈牙及止擋件中存在產生由殘留應力引起的自然裂紋或產生應力腐蝕裂紋的問題。在此，所謂自然裂紋是將內部存在拉伸殘留應力的銅鋅合金暴露在氨氣等腐食環境下時，在產品(鏈牙及止擋件)的外表面產生裂紋的現象。另外，所謂應力腐蝕裂紋是在拉伸應力和腐食環境的相互作用下，在產品表面產生龜裂，該龜裂隨著時間的推移而發展的現象。已知這樣的自然裂紋及應力腐蝕裂紋的問題在鋅含量大於15wt%的銅鋅合金中容易產生，例如即使在使用所述專利文獻I中記載的那樣的鋅含量為大概35 40wt%的銅鋅合金或所述專利文獻2中記載的那樣的鋅含量為37 46wt%的銅鋅合金製作拉鏈構成部件的情況下，也不能消除自然裂紋及應力腐蝕裂紋的問題。另外，目前，作為自然裂紋及應力腐蝕裂紋的防止對策，已知有添加第三元素或進行消除加工應變的退火處理。例如，關於第三元素的添加，已知通過對銅鋅合金以數％的量添加錫等第三元素，得到耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性優異的銅鋅合金。但是，確認有自然裂紋及應力腐蝕裂紋防止效果的任一第三元素均是比鋅貴的元素，因此，存在導致材料成本增大的問題。另外，由於對銅鋅合金添加錫等第三元素，使銅鋅合金的冷加工性降低，伴隨有不能進行高壓下率的冷加工的弊端。另一方面，在通過進行退火處理，提高銅鋅合金的耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性的情況下，通過該退火處理，在銅鋅合金中產生的加工應變消失。因此，銅鋅合金的強度降低，存在例如不能充分得到作為拉鏈構成部件所需要的強度的問題。
本發明是鑑於所述以往的課題而研發的，其具體目的在於，提供一種銅鋅合金產品及該銅鋅合金產品的製造方法，該銅鋅合金產品可以通過增加鋅含量來削減材料成本，耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性優異，還具備冷加工性和適當的強度。用於解決課題的手段為了實現所述目的，通過本發明提供的銅鋅合金產品，作為基本的構成，含有大於35wt%且在43wt%以下的鋅，由具有α相和β相的兩相組織的銅鋅合金構成，其最主要的特徵在於，所述銅鋅合金的β相的比率被控制為大於10%且不足40%，所述α相和β相的晶粒通過冷加工壓扁成扁平狀並配置成層狀。本發明的銅鋅合金產品中，優選扁平狀的所述β相晶粒在與龜裂發展的方向交叉的方向形成為層狀，所述龜裂由殘留應力引起的自然裂紋或應力腐蝕裂紋產生。另外，本發明的銅鋅合金產品中，優選扁平狀的所述α相和β相的晶粒沿著所述銅鋅合金產品的外表面配置。在該情況下，扁平狀的所述β相晶粒形成為以截面看與所述 外表面平行的方向的長邊長度相對於與所述外表面正交的方向的短邊長度的比例為2以上。另外，本發明的銅鋅合金產品優選為半成品。或者，本發明的銅鋅合金產品優選為拉鏈構成部件。在該情況下，優選所述拉鏈構成部件是具有嚙合頭部、從所述嚙合頭部延伸設置的軀幹部、從所述軀幹部分支而延伸設置的一對腿部的鏈牙，沿著一對所述腿部的相對的腿部內側面配置扁平狀的所述α相和β相。另外，優選在所述軀幹部配置從所述腿部內側面連續的股部內側面，沿所述軀幹部的所述股部內側面配置扁平狀的所述α相和β相。優選所述拉鏈構成部件為安裝於拉鏈的拉鏈布帶上的止擋件，沿著所述止擋件的與所述拉鏈布帶接觸的內側面配置扁平狀的所述α相和β相。接著，根據本發明提供的銅鋅合金產品的製造方法的最主要的特徵在於，包括將含有大於35wt%且在43wt%以下的鋅、具有α相和β相的兩相組織的銅鋅合金中的所述β相的比率控制為大於10%且不足40%的工序；以50%以上的加工率對所述β相的比率得到控制的所述銅鋅合金實施冷加工的工序。本發明的銅鋅合金產品的製造方法優選包括在控制所述β相的比率的工序中對所述銅鋅合金實施熱處理。另外，本發明的銅鋅合金產品的製造方法優選通過所述冷加工將扁平狀的所述β相的晶粒在與龜裂發展的方向交叉的方向形成為層狀，所述龜裂由殘留應力引起的自然裂紋或應力腐蝕裂紋產生。另外，本發明的銅鋅合金產品的製造方法優選包括通過所述冷加工將所述β相晶粒形成為以截面看與所述銅鋅合金產品的外表面平行的方向的長邊長度相對於與所述銅鋅合金產品的外表面正交的方向的短邊長度的比例為規定大小。在該情況下，進一步優選將所述β相晶粒形成為以截面看所述長邊長度相對於所述短邊長度的比例為2以上。在本發明的銅鋅合金產品的製造方法中，優選製造半成品作為所述銅鋅合金產品O或者，優選由所述銅鋅合金形成長的線材或板材，將所述線材或所述板材進行切斷或衝裁，由此，製造拉鏈構成部件作為所述銅鋅合金產品，特別優選製造鏈牙或止擋件作為所述拉鏈構成部件。發明效果本發明的銅鋅合金產品由含有大於35wt%且在43wt%以下的鋅、具有α相(面心立方結構)和β相(體心立方結構)的兩相組織的銅鋅合金構成。這樣，通過將鋅含量設為大於35wt%，能夠可靠地形成銅鋅合金中的β層並控制該β層的比率，還能夠減少銅鋅合金中的銅含量，實現材料成本的削減。另一方面，通過將鋅含量設為43wt%以下，可穩定形成α相和β相的兩相組織，能夠提高銅鋅合金的冷加工性。另外，本發明的銅鋅合金產品將β相的比率控制為大於10%且不足40%，優選控制為15%以上且不足40%。在此，銅鋅合金中的β相是比α相硬的組織，通過增大β相的比例，能夠提高銅鋅合金的強度，但另一方面，使銅鋅合金的冷加工性降低。另外，如後所述，在本發明中由於壓扁成扁平狀的β相的存在，能夠提高銅鋅合金產品的耐自然裂紋性 及耐應力腐蝕裂紋性。因此，將本發明的銅鋅合金產品中的β相的比率設為10%以下時，銅鋅合金產品的強度降低，並且不能充分得到使耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性提高的效果。另外，將β相比率設為40%以上時，銅鋅合金變脆，導致冷加工性降低。另外，不能充分得到使耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性提高的效果。因此，通過將銅鋅合金中的β相的比率控制為大於10%且不足40%，能夠適當確保銅鋅合金的強度和冷加工性。進一步，在本發明的銅鋅合金產品中，α相晶粒和β相晶粒通過冷加工壓扁成扁平狀並配置成層狀。另外，本發明中所說的層狀是說多個扁平狀的β相晶粒具有方向性地並排配置，優選多個扁平狀的β相晶粒從外表面直到產品內部重疊配置。通常，銅鋅合金產品的自然裂紋或應力腐蝕裂紋由於龜裂在晶界及α相晶粒內發展而產生。因此，如本發明這樣，將壓扁成扁平狀的α相和β相晶粒配置成層狀，由此，即使產品表面產生龜裂，也由於扁平狀的硬的β相以壁這樣的方式層狀地存在，因此，可有效地抑制產生的龜裂的發展，可防止在銅鋅合金產品中產生自然裂紋及應力腐蝕裂紋。特別是在本發明中，扁平狀的β相晶粒在與殘留應力引起的自然裂紋或應力腐蝕裂紋產生的龜裂發展的方向交叉的方向配置成層狀，由此，能夠進一步有效地抑制龜裂的發展。在這樣的本發明的銅鋅合金產品中，壓扁成扁平狀的α相和β相晶粒沿著該產品的外表面配置，由此，能夠更有效地抑制在產品表面產生的龜裂的發展。特別是在該情況下，扁平狀的β相晶粒形成為以截面看與外表面平行的方向的長邊長度相對於與外表面交叉的方向、優選正交的方向的短邊長度的比例為2以上、優選為4以上，由此，可提高抑制龜裂的發展的效果，可更穩定地防止自然裂紋及應力腐蝕裂紋的產生。另外，此處所說的所謂長邊長度相對於短邊長度的比例是說在觀察銅鋅合金產品的截面時，由與外表面正交的方向的短邊和與外表面平行的方向的長邊形成的長方形包圍β相晶粒的情況下的長寬比(即，長邊/短邊的值)。這樣的本發明的銅鋅合金產品優選作為在得到例如拉鏈構成部件等成品之前製造的線材及板材等半成品使用。由此，能夠對本發明的半成品進行例如加工率(壓下率)50%以上的冷加工、再進行加工率(壓下率)80%以上的冷加工製造成品。另外，在該情況下，可削減得到的成品的材料成本，並且，能夠提高成品的耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性。另外，本發明的銅鋅合金產品特別優選作為通常進行加工率50%以上的冷加工的拉鏈構成部件使用。另外，此處所說的所謂加工率為截面面積的減少率，因此上限沒有特別限定。如果特意設定加工率的上限，由於加工率不可能成為100%，因此，該上限設為不足100%，優選設為99%以下。在例如拉鏈構成部件是具有嚙合頭部、從嚙合頭部延伸設置的軀幹部、從軀幹部分支而延伸設置的一對腿部的鏈牙的情況下，將鏈牙進行夾緊加工安裝在拉鏈布帶上時，目前存在在鏈牙的腿部的相對的腿部內側面及從腿部內側面連續的股部內側面容易產生自然裂紋及應力腐蝕裂紋的問題。然而，本發明的銅鋅合金產品為鏈牙，如果沿著該鏈牙的腿部內側面配置扁平狀的α相和β相，即使將鏈牙進行夾緊加工安裝於拉鏈布帶上，也可有效地防止在腿部內側面產生自然裂紋及應力腐蝕裂紋。進一步，如果沿著軀幹部的股部內側面配置扁平狀的α相和β相，也可有效地防止在股部內側面產生自然裂紋及應力腐蝕裂紋。另外，在拉鏈構成部件為安裝於拉鏈的拉鏈布帶上的止擋件的情況下，如果沿著止擋件的與拉鏈布帶接觸的內側面配置扁平狀的α相和β相，即使將該止擋件進行夾緊加工安裝於拉鏈布帶上，也可有效地防止在止擋件的內側面產生自然裂紋及應力腐蝕裂紋。接著，本發明的銅鋅合金產品的製造方法包括將含有大於35wt%且在43wt%以下的鋅、具有α相和β相的兩相組織的銅鋅合金中的β相的比率控制為大於10%且不足40%、優選控制為15%以上且不足40%的工序；以50%以上的加工率對β相的比率得到控制的銅鋅合金實施冷加工的工序。根據這樣的本發明的製造方法，通過使用含有大於35wt%且在43wt%以下的鋅的銅鋅合金，能夠容易地消減銅鋅合金產品的材料成本。另外，通過將該銅鋅合金中的β相的比率控制為大於10%且不足40%，可適當確保鋅合金的強度和冷加工性。另外，通過以50%以上的加工率對β相的比率得到控制的銅鋅合金實施冷加工，可將銅鋅合金中存在的α相晶粒和β相晶粒壓扁成扁平狀並配置成層狀，因此，可製造耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性優異的銅鋅合金產品。在這樣的本發明的銅鋅合金產品的製造方法中，在控制銅鋅合金中的β相的比率的工序中，通過對銅鋅合金實施熱處理，可將銅鋅合金中的β相的比率穩定控制為大於10%且不足40%。另外，在本發明的銅鋅合金產品的製造方法中，通過所述冷加工，將扁平狀的β相晶粒在與殘留應力引起的自然裂紋或應力腐蝕裂紋產生的龜裂發展的方向交叉的方向形成為層狀，由此，可穩定製造耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性極其優異的銅鋅合金產品O另外，在本發明的銅鋅合金產品的製造方法中，通過所述冷加工，將β相晶粒形成為以截面看與產品外表面平行的方向的長邊長度相對於與產品外表面正交的方向的短邊長度的比例為規定大小、優選所述比例為2以上、更優選為4以上。由此，能夠進一步提高製造的銅鋅合金產品的耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性。根據這樣的本發明的銅鋅合金產品的製造方法，能夠製造半成品作為銅鋅合金產品。根據本發明製造的半成品可以實施例如加工率50%以上的冷加工，另外，由於材料成本的削減，從該半成品得到的成品是廉價的，耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性優異。另外，根據本發明的銅鋅合金產品的製造方法，通過用銅鋅合金形成長的線材或板材，並將該線材或板材進行切斷或衝裁，能夠合適地製造鏈牙及止擋件等拉鏈構成部件作為銅鋅合金產品。由此，製造的拉鏈構成部件即使實施夾緊加工等冷加工，也可有效地防止自然裂紋及應力腐蝕裂紋的產生。


圖I是拉鏈的正面圖；圖2是對將鏈牙及上下止擋件向拉鏈布帶安裝進行說明的說明圖； 圖3是示意性地表示配置扁平狀的β相晶粒的位置的示意圖；圖4是示意性地表示形成於鏈牙的股部內側面的表層部的β相晶粒的示意圖；圖5是對β相的各晶粒的長邊長度和短邊長度進行說明的說明圖；圖6是示意性地表示形成於鏈牙的腿部內側面的表層部的β相晶粒的示意圖；圖7是對β相的各晶粒的長邊長度和短邊長度進行說明的說明圖；圖8是對相對於軋制方向，與外表面正交的方向、與外表面平行的方向、各切斷面的方向概念性地進行說明的說明圖；圖9是觀察與實施例2的試驗片的軋制面正交且與軋制方向正交的切斷面組織的光學顯微鏡照片的副本；圖10是觀察與實施例2的試驗片的軋制面正交且與軋制方向平行的切斷面組織的光學顯微鏡照片的副本；圖11是觀察與實施例2的試驗片的軋制面平行的切斷面組織的光學顯微鏡照片的副本；圖12是觀察實施例I的鏈牙的腿部內側面附近的組織的光學顯微鏡照片的副本；圖13是觀察實施例I的鏈牙的股部內側面附近的組織的光學顯微鏡照片的副本。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發明優選的實施方式進行詳細說明。另外，本發明不受下面說明的實施方式的任何限定，只要具有與本發明實質相同的構成且實現同樣的作用效果，就可以進行各種各樣的變更。例如，在下面的實施方式中，對製造拉鏈構成部件作為銅鋅合金產品的情況進行說明，但本發明對拉鏈構成部件以外的銅鋅合金產品及得到成品之前的半成品(例如後述的長的線材等)也同樣可以適用。本實施方式的拉鏈構成部件為構成拉鏈的銅鋅合金制的部件，例如，包含鏈牙、上止擋件、下止擋件、分離嵌插件及拉頭等。在此，例如圖I所示，拉鏈I具有左右一對拉鏈鏈帶2，其在拉鏈布帶3的相對的帶側緣部排列設置多個鏈牙10形成牙列4 ;上止擋件5及下止擋件6，其沿著牙列4安裝於左右拉鏈鏈帶2的上端部及下端部；拉頭7，其沿著牙列4可滑動地配置。在該情況下，如圖2所示，各鏈牙10按如下製造，即，以規定的厚度切割稱為Y型材的截面大致為Y字形狀的線材20，對該切割的牙材料21進行衝壓加工等，形成嚙合頭部IOa0此時得到的鏈牙10具有利用衝壓加工等形成的嚙合頭部10a、從嚙合頭部IOa向一個方向延伸設置的軀幹部10b、從軀幹部IOb分支成兩股而延伸設置的一對腿部10c。然後，在一對腿部IOc之間插入包含拉鏈布帶3的芯繩部3a的牙安裝部的狀態下，兩腿部IOc在相互接近的方向(內側)被夾緊進行塑性變形，由此，將鏈牙10以規定間隔安裝於拉 鏈布帶3上。拉鏈I用的上止擋件5按如下製造，S卩，以規定厚度切割截面為矩形的矩形材5a，對得到的切斷片進行彎曲加工，成形為截面大致為U字狀。另外，通過在上止擋件5的內周側的空間部插入拉鏈布帶3的牙安裝部的狀態下夾緊進行塑性變形，將上止擋件5分別安裝於左右拉鏈布帶3上。拉鏈I用的下止擋件6通過以規定的厚度切割截面為大致H形狀(或大致為X形狀)的異形線材6a來製造。另外，通過在左右內周側的空間部分別插入左右拉鏈布帶3的牙安裝部的狀態下夾緊進行塑性變形，將下止擋件6橫跨安裝於左右拉鏈布帶3上。在這樣的拉鏈I中，如上所述，在安裝於拉鏈布帶3上時，本實施方式的拉鏈構成部件特別優選作為被實施了夾緊加工的鏈牙10及上下止擋件5、6應用。另外，下面，主要對本發明優選應用的銅鋅合金制的鏈牙10進行說明。本實施方式的鏈牙10利用包含銅、鋅、不可避免的雜質的銅鋅合金構成。在此，所謂不可避免的雜質是說存在於原料中或在製造工序中不可避免地混入的雜質，即在不會對銅鋅合金產品的特性造成影響的程度所允許的微量雜質。對於作為該鏈牙10的材料使用的銅鋅合金，以該合金中的鋅含量成為大於35wt%且在43wt%以下的方式調節，具有面心立方晶格的α相和體心立方晶格的β相的兩相組織。在此，銅鋅合金的鋅含量設為35wt%以下時，在合金中未形成β相或即使形成β相，也難以將β相的比率控制為以下這樣的範圍。另外，在銅鋅合金中的鋅含量小的情況下，該銅鋅合金中所包含的銅含量必然變大，因此，鏈牙10的材料成本隨著銅含量變大而增大。另一方面，銅鋅合金中的鋅含量大於43被％時，銅鋅合金成為β相的單相組織而變脆，因此，銅鋅合金的冷加工性變差，容易產生脆性破壞。另外，通過將銅鋅合金的鋅含量控制在所述範圍，鏈牙10可以呈現與由鋅含量為15wt%左右的銅鋅合金構成的以往的鏈牙10相同的色調(即，帶有紅色的金色色調)。具體而言，在Lab表色系統中，銅鋅合金的色調的L值為60以上90以下，a值為O以上5以下，b值為15以上35以下。由此，即使使用本實施方式的鏈牙10構成拉鏈1，該拉鏈I也具備與以往相同的色彩，因此，也不會對拉鏈I的使用者帶來不舒適的感覺。另外，該鏈牙10中所使用的銅鋅合金的β相的比率控制為大於10%且不足40%，優選控制為15%以上且不足40%。在此，如β相的比率成為10%以下，則不能充分得到後述那樣的提高耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性的效果。另一方面，將β相的比率設為40%以上時，銅鋅合金變脆，銅鋅合金的冷加工性降低。另外，在本實施方式的鏈牙10中，在銅鋅合金的至少一部分的結晶組織中，α相晶粒和β相晶粒被壓扁成扁平狀並配置成層狀。在該情況下，如圖3中對鏈牙中的壓扁成扁平狀的β相的配置易於解釋地示意性地表示的那樣，在切割鏈牙10之前的Y型材中構成外周面的外表面的附近區域，用細線示意性地表示的扁平狀的β相的晶粒15至少沿該外表面配置成層狀。另外，為了易於解釋扁平狀的β相晶粒15，雖然在圖3中表示為比實際的尺寸大，但是，實際的β相晶粒以比圖3中表示的尺寸小的尺寸而形成(例如，參照圖12及圖13)。另外，此處所說的外表面是暴露在外側的表面，在腿部IOc的內側相對配置的腿部內側面IOd及形成於嚙合頭部IOa處的嚙合凹部內的內周面也包含於在此所說的外表面中。另外，該鏈牙10上形成的扁平狀的α相晶粒也配置於與配置扁平狀的β相晶粒的區域大致相同的區域。·
特別是在本實施方式的鏈牙10的情況下，其特徵在於，扁平狀的β相晶粒至少形成於腿部IOc的相對的腿部內側面IOd附近(表層部)，也優選配置於以從該腿部內側面IOd連續的方式形成的軀幹部IOb的股部內側面IOe附近(表層部)。即，對於以往的鏈牙10而言，通常在安裝於拉鏈布帶3上時，在常溫下進行夾緊固定，因此，安裝後的鏈牙10中，在上述那樣的腿部內側面IOd及股部內側面IOe附近產生起因於腿部IOc的塑性變形的拉伸殘留應力，因此，在這樣的腿部內側面IOd及股部內側面IOe處容易產生自然裂紋。另外，在拉伸安裝於拉鏈布帶3上的鏈牙10時等的情況下，在直接咬入拉鏈布帶3的腿部內側面IOd及股部內側面IOe處容易受到拉伸應力，因此，容易在腿部內側面IOd及股部內側面IOe處產生應力腐蝕裂紋。對此，在本實施方式的鏈牙10中，在以往容易產生自然裂紋及應力腐蝕裂紋的腿部內側面IOd及股部內側面IOe的至少附近的區域(表層部)，扁平狀的硬的β相晶粒配置成層狀。由此，即使因殘留應力等，自鏈牙10的腿部內側面IOd及股部內側面IOe產生龜裂，也由於形成層狀的多個扁平狀的β相以在與自然裂紋或應力腐蝕裂紋產生的龜裂發展的方向交叉的方向、優選正交的方向變長的方式配置，因此，能夠分散龜裂或阻礙龜裂的發展。因此，可防止開裂(龜裂)變大(變深)，可防止產生損壞鏈牙10的質量的那樣的自然裂紋及應力腐蝕裂紋。特別是在本實施方式中，在觀察鏈牙10的腿部IOc及軀幹部IOb的截面中的結晶組織時，扁平狀的β相晶粒沿著鏈牙10的外表面(腿部內側面IOd或股部內側面IOe)配置，而且，與該外表面正交的方向的短邊長度和與該外表面平行的方向的長邊長度的比例，即由與外表面正交的方向的短邊和與外表面平行的方向的長邊形成的長方形的長寬比(長邊/短邊的值)以成為2以上、優選成為4以上的方式形成。另外，所謂與外表面正交的方向是指在以截面觀察鏈牙10的結晶組織的情況下，以鏈牙10的外表面為基準時的合金的深度方向，例如在該外表面為曲面的情況下，是說相對於該曲面的切線方向大致正交的方向。另一方面，所謂與外表面平行的方向是指在以截面觀察鏈牙10的結晶組織的情況下，沿著鏈牙10的外表面的方向，例如在該外表面為曲面的情況下，是說與該曲面的切線方向大致平行的方向。另外，與外表面正交的方向和與外表面平行的方向未必需要相互正交，交叉的角度也可以以含有誤差的程度偏離90°。在此，參照圖4 圖7對與外表面正交的方向的短邊長度和與該外表面平行的方向的長邊長度的比例進行更具體地說明。圖4是示意性地表示從形成於後述的圖13中的鏈牙10的股部內側面IOe的表層部的β相晶粒中任意選擇的3個晶粒的圖，圖6是示意性地表示從形成於後述的圖12中的鏈牙10的腿部內側面IOd的表層部的β相晶粒中任意選擇的3個晶粒的圖。形成於鏈牙10的股部內側面IOe的表層部的圖4所示的β相晶粒31、32、33及形成於腿部內側面IOd的表層部的圖6所示的β相晶粒34、35、36沿著鏈牙10的外表面配置，如圖5及圖7所示，可以分別規定與鏈牙10的外表面平行的方向的長邊長度a和與外表面正交的方向的短邊長度b。 S卩，當觀察β相晶粒31時，將連結該晶粒31的長邊方向(與外表面平行的方向)的一端部和另一端部之間的線段的尺寸規定為長邊長度a。另外，在對該晶粒31測定與外表面正交的方向(相對於外表面的深度方向)的晶界間的尺寸時，將該晶界間的尺寸成為最大的部分的尺寸規定為短邊長度b。這樣，在規定長邊長度a及短邊長度b的情況下，「長邊長度a /短邊長度b」的值成為晶粒31的長寬比。另外，對β相晶粒32 36也如圖5及圖7所示那樣，與β相晶粒31同樣規定長邊長度a及短邊長度b。另外，如圖5及圖7所示，對各β相晶粒31 36而言，由於配置其晶粒的位置不同，沿股部內側面IOe及腿部內側面IOd的方向各異，因此，各β相晶粒31 36的長邊長度a及短邊長度b的方向也各不相同。另外，在本發明中，觀察結晶組織時的鏈牙10的截面方向可以任意設定。在該情況下，與外表面正交的方向和該截面方向的朝向無關，設定為一方向，但是，與外表面平行的方向根據該截面方向的朝向而改變。例如圖8中示意性地表示了銅鋅合金片25,所謂鏈牙10的與外表面正交的方向是與冷加工中軋制的軋制面29正交的方向22，相對於一個軋制面29，該正交方向基本上設定為成為深度方向一方的方向。另一方面，所謂與外表面平行的方向為與軋制面29平行的方向，如果是軋制面29內的方向，則包含例如與軋制方向平行的方向23、與軋制方向正交的方向24、向軋制方向傾斜的方向等。因此，在本實施方式中，在以與軋制面29正交的任意面切斷鏈牙10的情況下，該切斷面26(或切斷面27)中，β相晶粒的短邊長度和長邊長度的比例形成為2以上。特別是在本實施方式中，一個切斷面26 (或切斷面27)和與該切斷面26 (或切斷面27)正交的切斷面27(或切斷面26)的雙方中，優選短邊長度和長邊長度的比例形成為2以上。即，在例如冷加工中與軋制的軋制面正交且在與軋制方向平行的方向切斷鏈牙10的情況下，與該軋制方向平行的切斷面中，β相晶粒的短邊長度和長邊長度的比例形成為2以上，且在與軋制面正交且與軋制方向也正交的方向切斷該鏈牙10的情況下，在與該軋制方向正交的切斷面中，也優選β相晶粒的短邊長度和長邊長度的比例形成為2以上。這樣，在一個切斷面中、優選在兩個以上的切斷面中，如果扁平狀的β相晶粒的短邊長度和長邊長度的比例具有2以上、優選4以上的關係，則通過將該β相晶粒配置成層狀，可有效地阻礙龜裂從鏈牙10的腿部內側面IOd及股部內側面IOe向深處發展，可提高鏈牙10的耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性。
因此，例如為了以例如80%以上的加工率實施冷加工製造本實施方式的鏈牙10，即使在該鏈牙10中產生殘留應力的情況下，也可穩定防止在該鏈牙10上產生自然裂紋及應力腐蝕裂紋。另外，在本實施方式的鏈牙10中，如圖3所示那樣，不僅在腿部內側面IOd及股部內側面10e，而且在嚙合頭部10a、軀幹部IOb及腿部IOc的各外側面IOf及與兩腿部IOc的前端相對配置的前端面IOg處，扁平狀的β相晶粒均配置成層狀。因此，在該鏈牙10中，不僅在容易產生殘留應力的腿部內側面IOd及股部內側面10e，而且在嚙合頭部10a、軀幹部IOb及腿部IOc的各外側面及兩腿部IOc的前端面均可有效地防止自然裂紋及應力腐蝕裂紋產生。另外，在本實施方式的鏈牙10中，配置扁平狀的α相晶粒及扁平狀的β相晶粒的區域不限定於鏈牙10的外表面附近的區域(表層部)，也可以在距鏈牙10的外表面深的區域配置扁平狀的α相晶粒及扁平狀的β相晶粒。
接著，對製造上述的本實施方式的鏈牙10的方法進行說明。首先，鑄造具有規定的截面面積的銅鋅合金的坯段。此時，坯段以鋅含量成為大於35wt%且在43被％以下的方式調節銅鋅合金的組成進行鑄造。此時鑄造的坯段具有α相和β相的兩相組織。接著，通過對得到的坯段進行熱處理，對銅鋅合金中的α相和β相的比率進行控制，使β相的比率成為大於10%且不足40%、優選成為15%以上不足40%。在該情況下，對坯段進行的熱處理的條件可以根據銅鋅合金的組成任意設定。另外，例如能在鑄造坯段的同時將銅鋅合金中的β相比率控制在所述範圍的情況下，可以省略進行上述那樣的熱處理。控制坯段中的β相的比率後，以例如加工率成為50%以上的方式對該坯段進行冷擠壓加工等冷加工，由此，製作成為半成品的長的線材。另外，本發明中，冷加工以不足銅鋅合金的再結晶溫度的溫度進行，優選以200°C以下的溫度、特別優選以100°C以下的溫度進行。這樣，通過對銅鋅合金的坯段進行冷加工製作長的線材，在得到的長的線材中，銅鋅合金中的α相晶粒和β相晶粒成為壓扁成扁平狀並配置成層狀的狀態。特別是在該情況下，α相晶粒和β相晶粒通過進行冷加工，具有以沿著加工方向(軋制方向)的方式延長的扁平形狀。然後，使實施了冷加工的長線材通過多個軋輥，以線材的橫截面成為大致Y形狀的方式進行冷加工，由此，形成所述的Y型材20。由此，可以進一步將銅鋅合金中的α相晶粒和β相晶粒壓扁成扁平狀，例如沿著鏈牙10的腿部內側面IOd及股部內側面IOe緻密地配置扁平狀的β相晶粒。在該情況下，觀察得到的長的Y型材20的縱截面時，沿著Y型材20的外周面配置的扁平狀的β相晶粒以長邊長度相對於短邊長度的比例成為2以上的方式形成。然後，以規定的厚度切割所述Y型材20，利用例如特開2006-247026號公報中說明的裝置由成形衝頭和成形模具對該切割的牙材料21進行衝壓加工等，形成嚙合頭部10a，由此，可穩定製造本實施方式的鏈牙10。在此，在製造Y型材20的工序中，只要是以加工率50%以上進行Y字形狀的冷加工，對坯段進行拉絲後，為了控制β相的比率，也可以實施熱處理。另外，此時的半成品為Y型材。另外，在所述的實施方式中，主要對鏈牙10進行了說明，但如上所述，本發明也同樣可以適用於上止擋件5、下止擋件6、分離嵌插件及拉頭7。例如，在上止擋件5的情況下，首先，鑄造具有與鏈牙10相同組成的銅鋅合金制的坯段，對該坯段實施熱處理，控制銅鋅合金中的β相的比率。接著，通過對得到的坯段進行冷加工，製作截面為矩形的矩形材5a(半成品)。然後，如圖2所示那樣，以規定的厚度切割得到的矩形材5a，對得到的切斷片進行彎曲加工，成形為截面大致U字狀，由此，可以製造上止擋件5。另一方面，在下止擋件6的情況下，首先，鑄造具有與鏈牙10或上止擋件5相同組成的銅鋅合金制的坯段，對該坯段實施熱處理，控制銅鋅合金中的β相的比率。接著，通過對得到的坯段進行冷加工，製作截面為大致H形狀(或大致X形狀)的異形線材6a (半成 品)。然後，如圖2所示那樣，以規定的厚度切割得到的異形線材6a，由此，可以製造下止擋件6。如上述那樣操作得到的上止擋件5及下止擋件6當安裝在拉鏈布帶3上時，沿著與拉鏈布帶3接觸的內側面，緻密地配置長邊長度相對於短邊長度的比例成為2以上的扁平狀的β相晶粒，因此，與鏈牙10—樣，可穩定防止在這些上下止擋件5、6中產生自然裂紋及應力腐蝕裂紋。實施例下面，通過示出實施例及比較例對本發明進行更具體地說明，但本發明並不受這些例子的任何限定。首先，根據下面詳細敘述的條件，製作實施例I 4及比較例I 5的試驗片，對得到的各試驗片進行關於耐自然裂紋性、耐應力腐蝕裂紋性、冷加工性及強度的評價。首先，利用高頻真空熔化裝置，在氬氣氛中熔化按照下述的表I及表2所示規定組成稱重的銅和鋅，製作直徑40mm的鑄錠，用該得到的直徑40mm的鑄錠製作直徑8mm的擠壓材料，進一步，對得到的擠壓材料實施冷加工直到板厚成為I. Imm以上5. Omm以下的範圍的規定的板形狀。接著，在400°C以上700°C以下的範圍對擠壓材料進行熱處理，以使銅鋅合金中的β相的比率成為下述的表I及表2所示的規定值。之後，對實施熱處理消除了加工應變的板狀的擠壓材料，以表I及表2所示的規定的加工率實施只從上下方向進行軋制加工的冷車L，製造長的板材。然後，從得到的板材切出厚度(上下方向的尺寸)ImmX寬度(左右方向的尺寸)5mmX長度(軋制方向的尺寸)的試驗片。另外，對於得到的各試驗片，用其截面照片觀察頂面附近區域的銅鋅合金組織。此時，如圖8所示那樣，對試驗片25觀察了與軋制面29正交且與軋制方向正交的切斷面26、與軋制面29正交且與軋制方向平行的切斷面27以及與軋制面29平行的切斷面28中的銅鋅合金組織。另外，同時測量切斷面27中觀察的β相晶粒的短邊長度和長邊長度，求得長邊長度相對於短邊長度的比例(長邊長度/短邊長度的值)。另外，對實施例及比較例的各試驗片按如下進行耐自然裂紋性、耐應力腐蝕裂紋性、冷加工性及強度的評價。關於耐自然裂紋性的評價，用基於JBMA_T301(日本伸銅協會技術標準)的促進試驗方法進行評價，將在氨暴露後產生的自然裂紋(龜裂)的長度為150μπι以下的試驗片評價為「〇」，將超過150 μ m的試驗片評價為「 X 」。關於耐應力腐蝕裂紋性的評價，首先，通過將各試驗片分別保持於三點彎曲夾具，從下面側支承試驗片的長度方向的兩端部，同時，從上面側向下方擠壓長度方向的中央部，對各試驗片施加規定的應力。進一步，依據日本伸銅協會技術標準JBMA-Ol，將保持在三點彎曲夾具的狀態下的試驗片在乾燥器內實施氨暴露。然後，比較暴露前後的拉伸強度，對於耐應力腐蝕裂紋性，將強度降低率50%以上的試樣評價為「O」，將不足50%的試樣評價為「 X 」。關於冷加工性的評價，在目視觀察以規定的加工率實施冷軋的試驗片時，將未產生開裂(龜裂)的試驗片評價為「〇」，將產生開裂(龜裂)的試驗片評價為「 X 」。關於強度的評價，進行維氏硬度測定的結果，將硬度為HvSO以上的試驗片評價為「〇」，將硬度為不足HvSO的試驗片評價為「 X 」。下述表I及表2中表示實施例及比較例的各試驗片的製作條件，並且表示求得β 相晶粒的長邊長度相對於短邊長度的比例的結果和耐自然裂紋性、耐應力腐蝕裂紋性、冷加工性及強度的評價結果。另外，對於實施例2的試驗片，利用掃描電子顯微鏡觀察所述的切斷面26 28的銅鋅合金組織的照片的副本分別示於圖9 圖11。另外，圖9 圖11所示的照片的副本中，帶陰影的部分表示β相的晶粒。[表I]
β相P相的耐應力
鋅含量加工率消除應耐自然冷加
的比長邊長腐蝕裂強度 (wt%) (%) 力退火裂紋性工性 ___#____度比___紋性___
「…。W 實施例I 40 30 80 無 5 O O O O—__________
實施例2 40 23 60 無 2 O O O O 實施例3 41 35 50 無 2 O O O O
實施例4 39 15 80 無 8 O O O O[表2]
權利要求
1.一種銅鋅合金產品，含有大於35wt%且在43被％以下的鋅，由具有α相和β相的兩相組織的銅鋅合金構成，其特徵在於，所述銅鋅合金的β相的比率被控制為大於10%且不足40%，所述α相和β相的晶粒通過冷加工壓扁成扁平狀並配置成層狀。
2.權利要求I所述的銅鋅合金產品，其中，扁平狀的所述β相的晶粒在與龜裂發展的方向交叉的方向形成為層狀，所述龜裂由殘留應力引起的自然裂紋或應力腐蝕裂紋產生。
3.權利要求I所述的銅鋅合金產品，其中，扁平狀的所述α相和β相的晶粒沿著所述銅鋅合金產品的外表面配置。
4.權利要求3所述的銅鋅合金產品，其中，扁平狀的所述β相的晶粒形成為以截面看與所述外表面平行的方向的長邊長度相對於與所述外表面正交的方向的短邊長度的比例為 2以上。
5.權利要求I所述的銅鋅合金產品，其中，所述銅鋅合金產品為半成品(5a，6a，20)。
6.權利要求I所述的銅鋅合金產品，其中，所述銅鋅合金產品為拉鏈構成部件(5，6，10)。
7.權利要求6所述的銅鋅合金產品，其中，所述拉鏈構成部件為鏈牙(10)，所述鏈牙(10)具有嚙合頭部(10a)、從所述嚙合頭部(IOa)延伸設置的軀幹部(IOb)、和從所述軀幹部(IOb)分支而延伸設置的一對腿部(10c)，其中，沿著一對所述腿部(IOc)的相對的腿部內側面(IOd)配置有扁平狀的所述α相和β相。
8.權利要求7所述的銅鋅合金產品，其中，在所述軀幹部(IOb)配置從所述腿部內側面(IOd)連續的股部內側面(IOe)，沿著所述軀幹部(IOb)的所述股部內側面(IOe)配置扁平狀的所述α相和β相。
9.權利要求6所述的銅鋅合金產品，其中，所述拉鏈構成部件為安裝於拉鏈(I)的拉鏈布帶(3)上的止擋件(5，6)，沿著所述止擋件(5，6)的與所述拉鏈布帶(3)接觸的內側面配置扁平狀的所述α相和β相。
10.一種銅鋅合金產品的製造方法，其特徵在於，包括 將含有大於35wt%且在43被％以下的鋅、具有α相和β相的兩相組織的銅鋅合金中的所述β相的比率控制為大於10%且不足40%的工序；和 以50%以上的加工率對所述β相的比率得到控制的所述銅鋅合金實施冷加工的工序。
11.權利要求10所述的銅鋅合金產品的製造方法，其中，包括在控制所述β相的比率的工序中對所述銅鋅合金實施熱處理。
12.權利要求10所述的銅鋅合金產品的製造方法，其中，包括通過所述冷加工將扁平狀的所述β相的晶粒在與龜裂發展的方向交叉的方向形成為層狀，所述龜裂由殘留應力引起的自然裂紋或應力腐蝕裂紋產生。
13.權利要求10所述的銅鋅合金產品的製造方法，其中，包括通過所述冷加工將所述β相晶粒形成為以截面看與所述銅鋅合金產品的外表面平行的方向的長邊長度相對於與所述銅鋅合金產品的外表面正交的方向的短邊長度的比例為規定大小。
14.權利要求13所述的銅鋅合金產品的製造方法，其中，包括將所述β相晶粒形成為以截面看所述長邊長度相對於所述短邊長度的比例為2以上。
15.權利要求10所述的銅鋅合金產品的製造方法，其中，包括製造半成品(5a，6a，20)作為所述銅鋅合金產品。
16.權利要求10所述的銅鋅合金產品的製造方法，其中，包括由所述銅鋅合金形成長的線材(20)或板材，並將所述線材(20)或所述板材進行切斷或衝裁，由此製造拉鏈構成部件(5，6，10)作為所述銅鋅合金產品。
17.權利要求16所述的銅鋅合金產品的製造方法，其中，包括製造鏈牙(10)或止擋件(5,6)作為所述拉鏈構成部件(5，6，10)。
全文摘要
本發明提供一種銅鋅合金產品，其含有大於35wt%且在43wt%以下的鋅、具有α相和β相的兩相組織。另外，銅鋅合金的β相的比率被控制為大於10%且不足40%，α相和β相晶粒通過冷加工壓扁成扁平狀並配置成層狀。這樣的銅鋅合金產品能夠減少銅含量並實現材料成本的削減，另外，通過適當控制β相的比率，能夠適當確保強度和冷加工性。另外，通過將壓扁成扁平狀的α相和β相晶粒配置成層狀，該銅鋅合金產品的耐自然裂紋性及耐應力腐蝕裂紋性優異。
文檔編號C22F1/08GK102959108SQ20108006788
公開日2013年3月6日 申請日期2010年7月5日 優先權日2010年7月5日
發明者吉村泰治, 小泉琢哉, 見角幸一, 福山貴博, 荻原敦 申請人:Ykk株式會社