TWI409345B - Copper-zinc alloy products and copper-zinc alloy products - Google Patents

Description

銅鋅合金製品及銅鋅合金製品之製造方法

本發明係關於低價且耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性優良之銅鋅合金製品，及該銅鋅合金製品之製造方法，尤其係關於成拉鍊用鍊齒或止擋等拉鍊構成零件之銅鋅合金製品，及該銅鋅合金製品之製造方法。

銅鋅合金加工性優良，先前於各種領域中廣泛使用。一般言之，銅鋅合金之鋅生金價格較銅生金低價，因此藉由增加鋅含量而可降低材料成本。又，若鋅含量在43 wt%以下之範圍則可進行壓下率80%以上之冷加工，由以該冷加工而產生之加工應變可提高強度，鋅含量越高，由該加工應變所產生之效果越提高。

再者，已知銅鋅合金對應其鋅含量而呈現固有之合金色調。例如含有15 wt%鋅之銅鋅合金(一般稱作丹銅)之色調成帶紅色之金色。又，含有30 wt%鋅之銅鋅合金(一般稱作七三黃銅)之色調成帶黃色之金色，含有40 wt%鋅之銅鋅合金(一般稱作四六黃銅)之色調成帶如與丹銅相同之紅色之金色。

為對如此銅鋅合金進一步提高強度或耐腐蝕性等性質，先前作出各種研究開發並實用化。

例如日本特開2000-129376號公報(專利文獻1)中揭示有不使加工性劣化地提高強度之銅鋅合金。

該專利文獻1所記載之銅鋅合金含有60 wt%以上不滿65 wt%之銅。又，該銅鋅合金之金屬組織，除不可避免地殘留之粗大β相及未再結晶α相以外，以包含微細α相與β相之2相混合組織構成。根據專利文獻1，銅含量為65 wt%以上時強度不上升，不滿60 wt%時加工性不充分。

另，專利文獻1中，所謂包含微細α相與β相之2相混合組織，係指0.1~2 μm之β相與α相晶界相接而存在之狀態。又，所謂不可避免地存在之β相，係低溫退火前所存在之β相或低溫退火中由加工組織產生一部份粗大成長之β相，所謂未再結晶α相，係低溫退火處理下加工組織轉變成2相混合組織中途一部份加工組織殘留者。

製造如此之專利文獻1之銅鋅合金時，首先將成特定組成之原料溶解、鑄造，進而熱加工後對所得之合金施加冷加工率50%以上之冷加工。

施加冷加工率50%以上之冷加工後，對該合金進行低溫退火。藉此，除了加工應變且使β相結晶。此時，根據專利文獻1，低溫退火溫度較低時β相之結晶花費時間，低溫退火溫度較高時再結晶α相顯現，無法獲得充分之強度，因此將低溫退火溫度設定為200~270℃左右較佳。根據專利文獻1，進行上述低溫退火所製成之銅鋅合金可不使加壓彎曲性等加工性劣化地提高強度。

另一方面，例如日本特開2000-355746號公報(專利文獻2)中，揭示有一種銅鋅合金，其鋅含量為37~46 wt%，常溫下具有α+β之結晶組織，該常溫下之結晶組織係β相之面積比率為20%以上且α相及β相之之平均結晶粒徑為15 μm以下，記載有該類型之銅鋅合金切削性及強度優良。

又，根據專利文獻2，如此銅鋅合金係將鋅含量37~46 wt%之銅鋅合金材料以480~650℃範圍內之溫度進行熱擠出後，在到達400℃以下之前，以0.4℃/sec以上冷卻而製成。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開2000-129376號公報

專利文獻2：日本特開2000-355746號公報

銅鋅合金如上所述，於各種領域中廣泛使用，例如多用於拉鍊用鍊齒或止擋等拉鍊構成零件中。銅鋅合金製鍊齒或止擋例如係將具有特定剖面形狀之線材切割成特定厚度後，或沖孔具有特定厚度之板材後，對該所得之各零件進行加壓加工等，形成嚙合頭部而製作。並且，所得之鍊齒或止擋藉由緊固於拉鍊用鍊布上而安裝於鍊布之側緣部。

但，將銅鋅合金製鍊齒或止擋緊固於鍊布時，由於鍊齒或止擋塑性變形，而有在安裝於鍊布之鍊齒或止擋上產生由殘留應力所產生之時期破裂、或產生應力腐蝕破裂等問題。

此處，所謂時期破裂，係將內部存在拉伸殘留應力之銅鋅合金暴露於氨氣等腐蝕環境下時，製品(鍊齒或止擋)外面產生破裂之現象。又，所謂應力腐蝕破裂，係拉伸應力與腐蝕環境之相互作用下，於製品表面產生龜裂，該龜裂隨時間一同進展之現象。

已知如此時期破裂或應力腐蝕破裂之問題在鋅含量多於15 wt%之銅鋅合金中易產生，例如使用如前述專利文獻1所記載之鋅含量大致成35~40 wt%之銅鋅合金，或如前述專利文獻2所記載之鋅含量成37~46 wt%之銅鋅合金，製作拉鍊構成零件時，亦無法消除時期破裂或應力腐蝕破裂之問題。

又，先前作為防止時期破裂或應力腐蝕破裂之對策，已知有添加第3元素，或進行除去加工應變之退火處理。

例如，對於第3元素之添加，已知係藉由對銅鋅合金添加數%量之錫等第3元素，而可獲得耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性優良之銅鋅合金。

但，由於確認有時期破裂或應力腐蝕破裂之防止效果之任一第3元素都為比鋅高價之元素，因此有導致材料成本增大之問題。又，藉由對銅鋅合金添加錫等第3元素，會使銅鋅合金之冷加工性下降，伴隨無法於高壓下率下進行冷加工之弊害。

另一方面，藉由進行退火處理而提高銅鋅合金之耐時期破裂性或耐應力腐蝕破裂性時，由該退火處理而產生於銅鋅合金中之加工應變消失。因此，會導致銅鋅合金之強度下降，例如有無法充分獲得作為拉鍊構成零件所必要之強度之問題。

本發明係鑑於上述先前問題而完成者，其具體目的係提供一種可利用增加鋅含量而削減材料成本，耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性優良，進而具備冷加工性與適當強度之.銅鋅合金製品，及該銅鋅合金製品之製造方法。

為達成上述目的，由本發明提供之銅鋅合金製品最主要之特徵為：作為基本構成，其係包含含有大於35 wt%且於43 wt%以下之鋅，且具有α相與β相之2相組織之銅鋅合金之銅鋅合金製品，前述銅鋅合金之β相之比率控制在大於10%且未滿40%，前述α相及β相之結晶粒由冷加工而壓扁成扁平狀，配置為層狀。

本發明之銅鋅合金製品中，較佳為扁平狀之前述β相之結晶粒在相對由殘留應力所產生之時期破裂或應力腐蝕破裂產生之龜裂進展方向交叉之方向上形成層狀。

又，本發明之銅鋅合金製品中，較佳為扁平狀之前述α相及β相之結晶粒沿著前述銅鋅合金製品之外面配置。此時，較佳為扁平狀之前述β相之結晶粒係形成為於剖面觀察，與前述外面平行方向之長邊長度相對於與前述外面正交方向之短邊長度之比率為2以上。

再者，本發明之銅鋅合金製品為中間製品較佳。

或本發明之銅鋅合金製品為拉鍊構成零件較佳。此時，前述拉鍊構成零件係具有嚙合頭部、從前述嚙合頭部延設之本體部、從前述本體部分歧而延設之一對腳部之鍊齒，沿著一對前述腳部之對向腳部內側面，配置扁平狀之前述α相及β相較佳。再者，於前述本體部上配置從前述腳部內 側面連續之叉部內側面，沿著前述本體部之前述叉部內側面配置扁平狀之前述α相及β相較佳。

前述拉鍊構成零件係安裝於拉鍊之鍊布上之止擋，沿著前述止擋之與前述鍊布接觸之內側面配置扁平狀之前述α相及β相較佳。

接著，由本發明提供之銅鋅合金製品之製造方法之最主要特徵在於包含：將含有大於35 wt%且於43 wt%以下之鋅，且具有α相與β相之2相組織之銅鋅合金中前述β相之比率控制在大於10%且未滿40%之步驟；及對於經控制前述β相之比率之前述銅鋅合金，以50%以上之加工率實施冷加工之步驟。

本發明之銅鋅合金製品之製造方法較佳為：於控制前述β相之比率之步驟中，包含對前述銅鋅合金實施熱處理。

又，本發明之銅鋅合金製品之製造方法較佳為包含：利用前述冷加工，將扁平狀之前述β相之結晶粒在相對由殘留應力所產生之時期破裂或應力腐蝕破裂產生之龜裂進展方向交叉之方向上形成層狀。

再者，本發明之銅鋅合金製品之製造方法較佳為包含：利用前述冷加工，使前述β相之結晶粒係形成為於剖面觀察，與前述銅鋅合金製品之外面平行方向之長邊長度相對於與前述外面正交方向之短邊長度之比率成特定大小。此時，更佳為包含使前述β相之結晶粒係形成為於剖面觀察，前述長邊長度相對於前述短邊長度之比率為2以上。

本發明之銅鋅合金製品之製造方法中，製造中間製品作 為前述銅鋅合金製品較佳。

或從前述銅鋅合金形成長條線材或板材，藉由將前述線材或前述板材切斷或沖孔，而製造拉鍊構成零件作為前述銅鋅合金製品較佳，尤其製造鍊齒或止擋作為前述拉鍊構成零件較佳。

本發明之銅鋅合金製品藉由含有大於35 wt%且於43 wt%以下之鋅，且具有α相(面心立方結構)與β相(體心立方結構)之2相組織之銅鋅合金而構成。如此藉由使鋅含量大於35 wt%，而確實形成銅鋅合金中之β層，可控制該β層之比率，再者可減少銅鋅合金中之銅含量，謀求削減材料成本。另一方面，藉由使鋅含量為43 wt%以下，而可穩定地形成α相與β相之2相組織，可提高銅鋅合金之冷加工性。

又，本發明之銅鋅合金製品之β相之比率控制在大於10%且未滿40%，較佳為15%以上且未滿40%。此處，銅鋅合金中之β相與α相相比為堅硬組織，藉由增多β相之比率而可提高銅鋅合金之強度，但另一方面，會導致銅鋅合金之冷加工性下降。又，根據本發明，如後述，藉由壓扁成扁平狀之β相之存在，而可提高銅鋅合金製品之耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性。

因此，使本發明之銅鋅合金製品之β相之比率為10%以下時，銅鋅合金製品之強度下降，且無法充分獲得耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性之提高效果。又，使β相之比率為40%以上時，銅鋅合金變脆，導致冷加工性之下降。 又，無法充分獲得耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性之提高效果。因此，藉由將銅鋅合金中β相之比率控制在大於10%且未滿40%，而可適當確保銅鋅合金之強度與冷加工性。

再者，本發明之銅鋅合金製品中，α相之結晶粒與β相之結晶粒由冷加工而壓扁成扁平狀配置為層狀。另，本發明中所言之層狀，係複數之扁平狀β相之結晶粒具有方向性地並列配置，較佳為複數之扁平狀β相之結晶粒從外面到製品內部重疊配置。

通常，銅鋅合金製品之時期破裂或應力腐蝕破裂係於晶界或α相之結晶粒內龜裂進展而產生。因此，如本發明，藉由壓扁成扁平狀之α相及β相之結晶粒配置為層狀，即使於製品表面產生龜裂，扁平狀之堅硬之β相亦如壁般層狀地存在，因此可有效抑制所產生之龜裂進展，可防止銅鋅合金製品產生時期破裂或應力腐蝕破裂。

尤其根據本發明，扁平狀β相之結晶粒在相對由殘留應力所產生之時期破裂或應力腐蝕破裂產生之龜裂進展方向交叉之方向配置成層狀，藉此可進一步有效抑制龜裂進展。

如此之本發明之銅鋅合金製品中，壓扁成扁平狀之α相及β相之結晶粒沿著該製品之外面配置，藉此可進而有效抑制產生於製品表面之龜裂進展。

尤其此時，扁平狀β相之結晶粒係形成為於剖面觀察，與外面平行方向之長邊長度相對於與外面交叉之方向、較 佳為相對於與外面正交方向之短邊長度之比率為2以上，較佳為4以上，藉此可提高抑制龜裂進展之效果，可進而更穩定地防止時期破裂或應力腐蝕破裂之產生。

另，此處所言之長邊長度相對於短邊長度之比率，係觀察銅鋅合金製品之剖面時，將β相之結晶粒以由與外面正交方向之短邊及與外面平行方向之長邊形成之長方形包圍時之寬高比(即長邊/短邊之值)。

如此之本發明之銅鋅合金製品，例如作為獲得拉鍊構成零件等最終製品前所製造之線材或板材等中間製品而較佳使用。藉此，可對本發明之中間製品進行例如加工率(壓下率)50%以上之冷加工，進而加工率(壓下率)80%以上之冷加工而製造最終製品。又，此時可削減所得之最終製品之材料成本，且可提高最終製品之耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性。

又，本發明之銅鋅合金製品尤其作為一般進行加工率50%以上之冷加工之拉鍊構成零件而較佳使用。

另，此處所言之加工率，係因剖面積之減少率而上限無特別限制。若設定加工率之上限，則加工率無法成100%，其上限不滿100%，較佳為99%以下。

例如拉鍊構成零件為具有嚙合頭部、從嚙合頭部延設之本體部、及從本體部分歧而延設之一對腳部之鍊齒時，將鍊齒緊固加工而安裝於鍊布上時，先前有易在鍊齒之腳部之對向腳部內側面，或從腳部內側面連續之叉部內側面產生時期破裂或應力腐蝕破裂之問題。

但，本發明之銅鋅合金製品為鍊齒，若沿著該鍊齒之腳部內側面配置扁平狀之α相及β相，則即使緊固加工鍊齒並安裝於鍊布上，亦可有效防止於腳部內側面產生時期破裂或應力腐蝕破裂。再者，若沿著本體部之叉部內側面配置扁平狀之α相及β相，則亦可有效防止於叉部內側面產生時期破裂或應力腐蝕破裂。

又，拉鍊構成零件為安裝於拉鍊之鍊布上之止擋時，若沿著止擋之與鍊布接觸之內側面配置扁平狀之α相及β相，即使緊固加工該止擋並安裝於鍊布上，亦可有效防止於止擋之內側面產生時期破裂或應力腐蝕破裂。

接著，本發明之銅鋅合金製品之製造方法包含：將含有大於35 wt%且於43 wt%以下之鋅，且具有α相與β相之2相組織之銅鋅合金中β相之比率控制在大於10%且未滿40%，較佳為15%以上且未滿40%之步驟；及對於經控制β相之比率之銅鋅合金，以50%以上之加工率實施冷加工之步驟。

根據如此本發明之製造方法，藉由使用含有大於35 wt%且於43 wt%以下之鋅之銅鋅合金，可容易削減銅鋅合金製品之材料成本。又，藉由將該銅鋅合金中β相之比率控制在大於10%且未滿40%，可適當確保銅鋅合金之強度與冷加工性。

再者，藉由對經控制β相之比率之銅鋅合金以50%以上之加工率實施冷加工，可將存在於銅鋅合金中之α相之結晶粒與β相之結晶粒壓扁成扁平狀配置為層狀，因此可製造耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性優良之銅鋅合金製 品。

如此本發明之銅鋅合金製品之製造方法中，於控制銅鋅合金中β相之比率之步驟中，藉由對銅鋅合金實施熱處理，而將銅鋅合金中β相之比率穩定地控制在大於10%且未滿40%。

又，本發明之銅鋅合金製品之製造方法中，利用前述冷加工，而使扁平狀β相之結晶粒在相對由殘留應力所產生之時期破裂或應力腐蝕破裂產生之裂縫進展方向交叉方向上形成層狀，藉此可穩定地製造耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性極優之銅鋅合金製品。

再者，本發明之銅鋅合金製品之製造方法中，利用前述冷加工，而使β相之結晶粒係形成為於剖面觀察與製品外面平行方向之長邊長度相對於與製品外面正交方向之短邊長度之比率成特定大小，較佳為前述比率為2以上，進而較佳為4以上。藉此，可進而提高所製成之銅鋅合金製品之耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性。

根據如此本發明之銅鋅合金製品之製造方法，可製造中間製品作為銅鋅合金製品。由本發明所製成之中間製品例如可實施加工率為50%以上之冷加工，又，從該中間製品所得之最終製品因材料成本之削減而低價，耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性優良。

又，根據本發明之銅鋅合金製品之製造方法，由銅鋅合金形成長條之線材或板材，藉由切斷或沖孔該線材或板材而較佳地製造鍊齒或止擋等拉鍊構成零件作為銅鋅合金製 品。藉此製成之拉鍊構成零件即使實施緊固加工等冷加工，亦可有效防止時期破裂或應力腐蝕破裂之產生。

以下，針對本發明之較佳實施形態，一面參照附圖詳細說明。另，本發明不限於以下說明之實施形態，若係具有與本發明實質相同之構成，且奏效相同之作用效果，則可進行各種變更。

例如以下實施形態中，針對製造拉鍊構成零件作為銅鋅合金製品之情形進行說明，但本發明對拉鍊構成零件以外之銅鋅合金製品，或獲得最終製品前之中間製品(例如如後述之長條線材等)亦可同樣適用。

本實施形態之拉鍊構成零件係構成拉鍊之銅鋅合金製零件，例如包含鍊齒、上止擋、下止擋、開離嵌插具及滑件等。

此處，拉鍊1例如如圖1所示，具有：於鍊布3之對向之布側緣部列設複數之鍊齒10，且形成有鍊齒排4之左右一對鍊帶2；沿著鍊齒排4安裝於左右鍊帶2之上端部及下端部之上止擋5及下止擋6；及沿著鍊齒排4可滑動地配置之滑件7。

此時，如圖2所示，各鍊齒10係將稱作Y棒之剖面大致Y字形狀之線材20以特定厚度切割，對該切割下之鍊齒材料21進行加壓加工等，形成嚙合頭部10a而製造。

此時所得之鍊齒10具有以加壓加工等而形成之嚙合頭部10a；從嚙合頭部10a向一方向延設之本體部10b；及從本 體部10b分歧成2叉而延設之一對腳部10c。並且，鍊齒10以於一對腳部10c間插入含鍊布3之芯帶部3a之鍊齒安裝部之狀態，藉由兩腳部10c緊固於互相靠近之方向(內側)並塑性變形，而以特定間隔安裝於鍊布3上。

拉鍊1用上止擋5係藉由將剖面為矩形狀之平角材5a以特定厚度切割，對所得之切斷片進行彎曲加工，形成剖面大致U字狀而製造。又，上止擋5以於其內周側之空間部插入鍊布3之鍊齒安裝部之狀態緊固且塑性變形，藉此安裝於左右之各個鍊布3上。

拉鍊1用下止擋6係藉由將剖面大致H形狀(或大致X形狀)之異形線材6a以特定厚度切割而製造。又，下止擋6以於左右內周側之空間部分別插入左右鍊布3之鍊齒安裝部之狀態緊固且塑性變形，藉此跨過左右鍊布3安裝。

如此之拉鍊1中，本實施形態之拉鍊構成零件如上述，尤其作為安裝於鍊布3時實施緊固加工之鍊齒10或上下止擋5、6而較佳適用。另，以下主要針對本發明較佳適用之銅鋅合金製鍊齒10進行說明。

本實施形態之鍊齒10由包含銅、鋅、不可避免之雜質之銅鋅合金構成。此處，所謂不可避免之雜質，係存在於原料中、或製造步驟中不可避免地混入之雜質，係在不影響銅鋅合金製品之特性程度下所容許之微量雜質。

作為該鍊齒10之材料使用之銅鋅合金以該合金中鋅含量成大於35 wt%且於43 wt%以下之方式進行調整，具有面心立方晶格之α相與體心立方晶格之β相之2相組織。

此處，銅鋅合金中鋅含量成35 wt%以下時，合金中不形成β相，或即使形成β相，將β相之比率控制在如下範圍亦較困難。再者，銅鋅合金中之鋅含量較小時，該銅鋅合金中所含之銅含量必然變大，因此鍊齒10之材料成本隨銅含量增大而增大。另一方面，銅鋅合金中鋅含量大於43 wt%時，銅鋅合金成β相之單相組織、變脆，因此銅鋅合金之冷加工性變差，易產生脆性破壞。

又，藉由將銅鋅合金之鋅含量控制在上述範圍內，鍊齒10可呈現出與包含鋅含量15 wt%左右之銅鋅合金之先前之鍊齒10相同之色調(即帶紅色之金色色調)。具體言之，銅鋅合金之色調於Lab表色系中，L值成60以上90以下，a值成0以上5以下，b值成15以上35以下。藉此，即使使用本實施形態之鍊齒10構成拉鍊1，該拉鍊1亦具備如與先前相同之色彩，因此亦不會給拉鍊1之使用者帶來失調感。

又，該鍊齒10所使用之銅鋅合金之β相之比率控制在大於10%且未滿40%，較佳為15%以上且未滿40%。此處，β相之比率成10%以下時，無法充分獲得如後述之耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性之提高效果。另一方面，β相之比率成40%以上時，銅鋅合金變脆，銅鋅合金之冷加工性下降。

再者，本實施形態之鍊齒10中，銅鋅合金之至少一部份結晶組織中，α相之結晶粒與β相之結晶粒壓扁成扁平狀配置為層狀。此時，如圖3中模式化顯示，容易了解鍊齒中壓扁成扁平狀之β相之配置，以細線模式化表示之扁平狀β相之結晶粒15至少於切割鍊齒10前之Y棒中構成外周面之外面的附近區域，沿著該外面配置成層狀。

另，圖3中為易了解扁平狀β相之結晶粒15，而大於實際大小地表示，但實際之β相之結晶粒小於圖3所示大小地形成(例如參照圖12及圖13)。又，此處所言之外面，係露出於外側之表面，在腳部10c之內側對向配置之腳部內側面10d或嚙合頭部10a上形成之嚙合凹部內之內周面，亦包含在此處所言之外面。又，形成於該鍊齒10上之扁平狀α相之結晶粒亦配置在與配置有扁平狀β相之結晶粒之區域大致相同之區域上。

尤其本實施形態之鍊齒10之情形中，扁平狀β相之結晶粒之特徵為：至少形成於腳部10c之對向之腳部內側面10d附近(表層部)，較佳為亦配置於從該腳部內側面10d連續形成之本體部10b之叉部內側面10e附近(表層部)。

即，先前之鍊齒10，一般安裝於鍊布3上時於常溫下緊固固定，因此安裝後之鍊齒10上，於如上述之腳部內側面10d或叉部內側面10e附近，產生因腳部10c塑性變形之拉伸殘留應力，因此易在如此腳部內側面10d或叉部內側面10e產生時期破裂。

又，安裝於鍊布3上之鍊齒10被拉伸時等，易對直接嚙合於鍊布3之腳部內側面10d或叉部內側面10e施加拉伸應力，因此腳部內側面10d或叉部內側面10e上易產生應力腐蝕破裂。

與此相對，本實施形態之鍊齒10中，係於先前易產生時期破裂或應力腐蝕破裂之腳部內側面10d或叉部內側面10e之至少附近區域(表層部)，層狀配置扁平狀堅硬之β相之結晶粒。藉此，即使因殘留應力等而從鍊齒10之腳部內側面10d或叉部內側面10e產生龜裂，亦因為形成層狀之複數之扁平狀β相以相對由時期破裂或應力腐蝕破裂所產生之龜裂進展方向交叉之方向，較佳為正交之方向變長之方式配置，因此可使龜裂分散，或防礙龜裂進展。因此，可防止破裂(龜裂)變大(變深)，可防止如損壞鍊齒10之品質之時期破裂或應力腐蝕破裂產生。

尤其本實施形態中，觀察鍊齒10之腳部10c或本體部10b之剖面之結晶組織時，扁平狀β相之結晶粒沿著鍊齒10之外面(腳部內側面10d或叉部內側面10e)配置，並且型成為與其外面正交方向之短邊長度及與其外面平行方向之長邊長度之比率，即由與外面正交方向之短邊及與外面平行方向之長邊形成之長方形之寬高比(長邊/短邊之值)為2以上，較佳為4以上。

另，所謂與外面正交之方向，係指於剖面觀察鍊齒10之結晶組織時，以鍊齒10之外面為基準時之合金之深度方向，例如其外面為曲面時，指相對該曲面之接線方向大致正交之方向。另一方面，所謂與外面平行之方向，係指於剖面觀察鍊齒10之結晶組織時，沿著鍊齒10之外面之方向，例如其外面為曲面時，指與該曲面之接線方向大致平行之方向。另，與外面正交之方向及與外面平行之方向未必一定互相正交，亦可以交叉角度自90°包含誤差程度地偏移。

此處，針對與外面正交方向之短邊長度，及與外面平行方向之長邊長度之比率，一面參照圖4~圖7更具體說明。圖4係模式化顯示從形成於後述圖13之鍊齒10之叉部內側面10e之表層部之β相結晶粒中任意選擇之3個結晶粒之圖，圖6係模式化顯示從形成於後述圖12之鍊齒10之腳部內側面10d之表層部之β相結晶粒中任意選擇之3個結晶粒之圖。

形成於鍊齒10之叉部內側面10e之表層部之圖4所示之β相之結晶粒31、32、33，及形成於腳部內側面10d之表層部之圖6所示之β相之結晶粒34、35、36沿著鍊齒10之外面配置，可分別如圖5及圖7所示規定與鍊齒10之外面平行方向之長邊長度a，及與外面正交方向之短邊長度b。

即，觀察β相之結晶粒31時，將連結該結晶粒31之長邊方向(與外面平行之方向)之一端部與另一端部間之線段尺寸規定為長邊長度a。又，測定該結晶粒31中與外面正交方向(相對外面之深度方向)之晶界間之尺寸時，將該晶界間之尺寸成最大部份之尺寸規定為短邊長度b。

如此規定長邊長度a及短邊長度b時，「長邊長度a/短邊長度b之值」成結晶粒31之寬高比。又，對於β相之結晶粒32~36，亦如圖5及圖7所示，與β相之結晶粒31相同地規定長邊長度a及短邊長度b。另，如圖5及圖7所示，各個β相之結晶粒31~36根據該結晶粒之配置位置，而沿著叉部內側面10e及腳部內側面10d之方向有差異，因此長邊長度a及短邊長度b之方向亦每個結晶粒31~36有差異。

又，本發明中，觀察結晶組織時之鍊齒10之剖面方向可任意設定。此時，與外面正交之方向無關其剖面方向之朝向地設為一方向，但與外面平行之方向對應該剖面方向之朝向而改變。

例如如圖8概念性顯示銅鋅合金片25，所謂鍊齒10中與外面正交之方向，係相對冷加工中壓延之壓延面29正交之方向22，該正交方向基本上相對1個壓延面29規定為成深度方向之一方向。另一方面，所謂與外面平行之方向，係與壓延面29平行之方向，若為壓延面29內之方向，例如包含與壓延方向平行之方向23、相對壓延方向正交之方向24、相對壓延方向傾斜之方向等。

因此，本實施形態中，β相之結晶粒形成為以相對壓延面29正交之任意面切斷鍊齒10時，該切斷面26(或切斷面27)上短邊長度與長邊長度之比率為2以上。尤其本實施形態中，型成為1個切斷面26(或切斷面27)與相對該切斷面26(或切斷面27)正交之切斷面27(或切斷面26)兩方，短邊長度與長邊長度之比率為2以上較佳。

即，將鍊齒10以例如相對冷加工中壓延之壓延面正交，且與壓延方向平行之方向切斷時，與該壓延方向平行之切斷面上，β相之結晶粒形成為短邊長度與長邊長度之比率為2以上，且將該鍊齒10以相對壓延面正交，且亦相對壓延方向正交方向切斷時，亦在與該壓延方向正交之切斷面上，β相之結晶粒型成為短邊長度與長邊長度之比率為2以上較佳。

如此1個切斷面中，較佳為2個以上切斷面中若扁平狀β相之結晶粒之短邊長度與長邊長度之比率具有2以上，較佳為4以上之關係時，則藉由該β相之結晶粒配置成層狀，而可有效防止自鍊齒10之腳部內側面10d或叉部內側面10e之龜裂較深進展，可提高鍊齒10之耐時期破裂性或耐應力腐蝕破裂性。

因此，例如本實施形態之鍊齒10係即使例如以80%以上之加工率實施冷加工而製造，因此該鍊齒10上產生殘留應力時，亦可穩定地防止該鍊齒10上產生時期破裂或應力腐蝕破裂。

另，本實施形態之鍊齒10中，如圖3所示，不僅腳部內側面10d及叉部內側面10e，在嚙合頭部10a、本體部10b、及腳部10c之各外側面10f或在兩腳部10c前端對向配置之前端面10g上，扁平狀β相之結晶粒亦配置成層狀。因此該鍊齒10中，不僅殘留應力易產生之腳部內側面10d及叉部內側面10e，亦可有效防止嚙合頭部10a、本體部10b、及腳部10c之各外側面或兩腳部10c之前端面產生時期破裂或應力腐蝕破裂。

又，本實施形態之鍊齒10中，配置有扁平狀α相之結晶粒或扁平狀β相之結晶粒之區域不限於鍊齒10之外面附近之區域(表層部)，亦可在距離鍊齒10外面較深之區域配置扁平狀α相之結晶粒或扁平狀β相之結晶粒。

接著，針對製造如上之本實施形態之鍊齒10之方法進行 說明。

首先，鑄造具有特定剖面積之銅鋅合金之坯料，此時，坯料以調整銅鋅合金之組成為鋅含量成大於35 wt%且於43 wt%以下而鑄造。此時所鑄造之坯料具有α相及β相之2相組織。

接著，藉由對所得之坯料進行熱處理，以β相之比率成大於10%且未滿40%之方式，較佳為成15%以上且未滿40%之方式，控制銅鋅合金中α相及β相之比率。此時，坯料所進行之熱處理條件可根據銅鋅合金之組成而任意設定。另，例如與鑄造坯料同時可將銅鋅合金中β相之比率控制在上述範圍內時，可省略進行如上之熱處理。

控制坯料中β相之比率後，對該坯料例如以加工率成50%以上之方式進行冷擠出加工等冷加工，藉此製作成中間製品之長條線材。另，本發明中，冷加工係以不滿銅鋅合金之再結晶溫度之溫度進行，較佳為200℃以下之溫度，尤其以100℃以下之溫度進行較佳。

藉由如此對銅鋅合金之坯料進行冷加工而製作長條線材，所得之長條線材中，銅鋅合金中α相之結晶粒與β相之結晶粒成壓扁成扁平狀配置為層狀之狀態。尤其此時，α相之結晶粒與β相之結晶粒藉由進行冷加工，而具有沿著加工方向(壓延方向)較長拉伸之扁平形狀。

其後，使經實施冷加工之長條線材通過複數之壓延滾筒，以線材之橫剖面成大致Y形狀之方式進行冷加工，藉此而成形前述之Y棒20。藉此，可將銅鋅合金中α相之結晶粒與β相之結晶粒進而壓扁成扁平狀，例如沿著鍊齒10之腳部內側面10d或叉部內側面10e，緻密配置扁平狀β相之結晶粒。此時，觀察所得之長條Y棒20之縱剖面時，沿著Y棒20之外周面配置之扁平狀β相之結晶粒形成為長邊長度相對於短邊長度之比率為2以上。

然後，將前述Y棒20以特定厚度切割，利用例如日本特開2006-247026號公報所說明之裝置，藉由衝壓成形與成形模具對該切割下之鍊齒材料21進行加壓加工等，而形成嚙合頭部10a，藉此可穩定製造本實施形態之鍊齒10。

此處，製造Y棒20之步驟中，若以50%以上之加工率進行Y字形狀之冷加工，則將坯料伸線後，為控制β相之比率亦可實施熱處理。另，此時之中間製品成為Y棒。

另，根據上述實施形態，主要針對鍊齒10進行說明，但本發明如上述亦可同樣應用於上止擋5、下止擋6、開離嵌插具、及滑件7。

例如上止擋5之情形中，首先鑄造與鍊齒10具有相同組成之銅鋅合金製坯料，對該坯料實施熱處理，控制銅鋅合金中β相之比率。接著，藉由對所得之坯料進行冷加工，而製作剖面為矩形狀之平角材5a(中間製品)。其後，將所得之平角材5a如圖2所示以特定厚度切割，對所得之切斷片進行彎曲加工，成形為剖面大致U字狀，藉此可製造上止擋5。

另一方面，下止擋6之情形中，首先鑄造與鍊齒10或上止擋5具有相同組成之銅鋅合金製坯料，對該坯料實施熱處理，控制銅鋅合金中β相之比率。接著，藉由對所得之坯料進行冷加工，而製作剖面大致為H形狀(或大致X形狀)之異形線材6a(中間製品)。其後，將所得之異形線材6a如圖2所示，以特定厚度切割，藉此可製造下止擋6。

如上所得之上止擋5或下止擋6安裝於鍊布3時，由於沿著與鍊布3接觸之內側面，緻密配置長邊長度相對於短邊長度之比率為2以上之扁平狀β相之結晶粒，因此與鍊齒10相同，可穩定防止該等上下止擋5、6上產生時期破裂或應力腐蝕破裂。

實施例

以下，藉由實施例及比較例更具體說明本發明，但本發明不限於該等。

首先，按照以下詳述條件製作實施例1~4及比較例1~5之試驗片，對所得之各試驗片進行耐時期破裂性、耐應力腐蝕破裂性、冷加工性及強度之評估。

首先，將下述表1及表2所示之以特定組成稱量之銅與鋅利用高頻真空溶解裝置於氬氛圍中溶解，製作直徑40 mm之鑄塊，從該所得之直徑40 mm之鑄塊製作直徑8 mm之擠出材，進而對所得之擠出材實施冷加工至板厚成1.1 mm以上5.0 mm以下範圍之特定板狀。

接著，以銅鋅合金中β相之比率成下述表1及表2所示之特定值之方式，於400℃以上700℃以下之範圍對擠出材進行熱處理。接著，對實施熱處理除去加工應變之板狀擠出材，以表1及表2所示之特定加工率實施只自上下方向進行壓延加工之冷壓延而製成長條板材。其後，從所得之板材切出厚度(上下方向之尺寸)1 mm×寬度(左右方向之尺寸)5 mm×長度(壓延方向之尺寸)之試驗片。

另，對所得之各試驗片以其剖面照片觀察上面附近區域之銅鋅合金之組織。此時，如圖8所示，針對試驗片25，觀察對壓延面29正交且與壓延方向正交之切斷面26、對壓延面29正交且與壓延方向平行之切斷面27、及與壓延面29平行之切斷面28中銅鋅合金之組織。又同時測定切斷面27中觀察到之β相之結晶粒之短邊長度與長邊長度，求得長邊長度相對於短邊長度之比率(長邊長度/短邊長度之值)。

又，對實施例及比較例之各試驗片如下進行耐時期破裂性、耐應力腐蝕破裂性、冷加工性及強度之評估。

對於耐時期破裂性之評估，係以基於JBMA-T301(日本伸銅協會技術標準)之促進試驗方法評估，將氨暴露後產生之時期破裂(龜裂)之長度為150 μm以下者評估為「○」，超過150 μm者評估為「×」。

對於耐應力腐蝕破裂性之評估，首先，藉由將各試驗片分別保持於三點彎曲治具上，而從下面側支撐試驗片之長度方向兩端部，且從上面側向下方按壓長度方向之中央部，對各實驗片施加特定應力。進而，將保持於三點彎曲治具狀態之試驗片基於日本伸銅協會技術標準JBMA-01，於乾燥器內實施氨暴露。然後，比較暴露前後之拉伸強度，將強度下降率50%以上之試料評估為耐應力腐蝕破裂性「○」，不滿50%之試料評估為耐應力腐蝕破裂性「×」。

對於冷加工性之評估，目視觀察以特定加工率實施冷間壓延之試驗片時，將破裂(龜裂)不產生者評估為「○」，破裂(龜裂)產生者評估為「×」。對於強度之評估，進行維氏硬度測定，結果將硬度為Hv80以上者評估為「○」，硬度不滿Hv80者評估為「×」。

下述表1及表2係顯示實施例及比較例之各試驗片之製作條件，及β相之結晶粒中長邊長度相對於短邊長度之比率之求得結果、以及耐時期破裂性、耐應力腐蝕破裂性、冷加工性及強度之評估結果。再者，對於實施例2之試驗片，將利用掃描式電子顯微鏡觀察前述切斷片26~28中銅鋅合金之組織之照片之摹本分別顯示於圖9~圖11。另，圖9~圖11所示之照片摹本中，陰影附著之部份表示β相之結晶粒。

如上述表1所示，實施例1~實施例4之試驗片之鋅含量都大於35 wt%，因此可期待由銅鋅合金中銅含量減少之成本削減效果。又，實施例1~實施例4之試驗片不實施退火處理，以50%以上之加工率進行冷間壓延，但於試驗片表面觀察不到龜裂，可知冷加工性優良。

另，對實施例1~實施例4之試驗片，以前述切斷面26及切斷面27觀察壓接面附近區域之組織，結果如圖9及圖10所示，可確認任一試驗片中扁平狀β相之結晶都配置成層狀。又，亦確認實施例1~實施例4之試驗片其時期破裂性、耐應力腐蝕破裂性及強度亦充分優良。

再者又於Lab表色系中判斷實施例1~實施例4之試驗片之色調，結果任一試驗片L值都為60以上90以下，a值為0以上5以下，b值為15以上35以下，可確認具備與先前之鍊齒相同之色彩。

另一方面，如上述表2所示，比較例1之試驗片中，鋅含量調整至特定範圍，但銅鋅合金中β相之比率為10%以下。因此，比較例1之試驗片中，確認無法充分獲得由扁平狀β相之結晶粒所得之耐時期破裂性之提高效果。

比較例2之試驗片因鋅含量大於43 wt%，故銅鋅合金中存在較多β相，β相之比率成40%以上。如此因β相之比率變大而銅鋅合金之冷加工性下降，確認由10%左右加工率之冷加工而於銅鋅合金中產生龜裂(脆性破壞)。

再者，由於比較例2之試驗片無法進行50%以上加工率之冷加工，因此無法將β相之結晶粒壓扁成扁平狀，β相之結晶粒中長邊長度相對於短邊長度之比率小於2。因此，無法充分獲得由扁平狀β相之結晶粒所得之耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性之提高效果。

比較例3之試驗片係以與先前一般製造之鍊齒大致相同條件製成之試驗片。關於該比較例3之試驗片之耐時期破裂性、耐應力腐蝕破裂性、冷加工性及強度，雖可承受拉鍊之使用，但因鋅含量小、銅含量大，而有材料成本變高之問題。

比較例4~比較例5之試驗片都具有α相之單相組織，係耐時期破裂性、耐應力腐蝕破裂性、及強度之任一性質都較差者。

接著，按照上述表1所示之實施例1及實施例4之條件，以及表2所示之比較例3及5之條件，製造鍊齒，對所得之各鍊齒進行耐時期破裂性、耐應力腐蝕破裂性、冷加工性及強度之評估。

具體言之，首先溶解以表1及表2所示之特定組成稱量之銅與鋅而鑄造坯料，藉由於常溫下進行伸線加工而製成長條線材。接著對長條線材實施熱處理，控制銅鋅合金中β相之比率成表1及表2所示之值。

接著，使所製成之長條線材通過複數之壓延滾筒，藉由以線材之橫剖面成大致Y形狀之方式於常溫下加工，而成形Y棒20，其後，將所得之Y棒20以特定厚度切割，對該切割成之鍊齒材料21利用衝壓成形與成形模具而進行加壓加工，製成鍊齒10。

接著，以剖面照片觀察實施例1、4及比較例3、5之鍊齒10中腳部內側面10d附近區域之組織。又，對實施例1、4及比較例3、5之鍊齒10，使用上述方法進行耐時期破裂性、耐應力腐蝕破裂性、冷加工性及強度之評估。

此處，對於實施例1之鍊齒10，將利用掃描式電子顯微鏡觀察腳部內側面10d附近區域之組織、叉部內側面10e附近區域之組織之照片摹本分別顯示於圖12與圖13。另，圖12及圖13所示之照片摹本中，觀察為黑色之部份係β相之結晶粒。

實施例1及實施例4之鍊齒10在由坯料製造鍊齒10時，不實施退火處理地以50%以上加工率進行冷加工而塑性變形，但於鍊齒10表面觀察不到龜裂，可知與試驗片之評估結果相同，冷加工性優良。

另，對於實施例1及實施例4之鍊齒10，觀察腳部內側面10d附近區域及叉部內側面10e附近區域之組織，結果如圖12及圖13所示，可確認任一鍊齒10中扁平狀β相之結晶粒都配置成層狀。又，實施例1及實施例4之鍊齒10與試驗片之評估結果相同，亦可確認耐時期破裂性、耐應力腐蝕破裂性及強度充分優良。

另一方面，比較例3之鍊齒與試驗片之評估結果相同，耐時期破裂性、耐應力腐蝕破裂性、冷加工性及強度上可承受拉鍊之使用，但由於鋅含量小，銅含量大而有材料成本變高之問題。

比較例5之鍊齒具有α相之單相組織，係耐時期破裂性及耐應力腐蝕破裂性較差者。

1．．．拉鍊

2．．．鍊帶

3．．．鍊布

3a．．．芯帶部

4．．．鍊齒排

5．．．上止擋

5a．．．平角材

6．．．下止擋

6a．．．異形線材

7．．．滑件

10．．．鍊齒

10a．．．嚙合頭部

10b．．．本體部

10c．．．腳部

10d．．．腳部內側面

10e．．．叉部內側面

10f．．．外側面

10g．．．前端面

15．．．β相之結晶粒

20．．．線材(Y棒)

21．．．鍊齒材料

22．．．與壓延面正交之方向

23．．．與壓延面平行之方向

24．．．相對壓延方向正交之方向

25．．．試驗片(合金片)

26．．．切斷面

27．．．切斷面

28．．．切斷面

29．．．壓延面

31~36．．．β相之結晶粒

圖1係拉鍊之正視圖。

圖2係說明鍊齒及上下止擋對鍊布之安裝之說明圖。

圖3係模式化顯示扁平狀β相之結晶粒之配置位置之模式圖。

圖4係模式化顯示形成於鍊齒之叉部內側面之表層部之β相之結晶粒之模式圖。

圖5係說明β相之各結晶粒中長邊長度與短邊長度之說明圖。

圖6係模式化顯示形成於鍊齒之腳部內側面之表層部之β相之結晶粒之模式圖。

圖7係說明β相之各結晶粒中長邊長度與短邊長度之說明圖。

圖8係概念化說明相對壓延方向之與外面正交之方向、與外面平行之方向、各切斷面之方向之說明圖。

圖9係觀察相對實施例2之試驗片之壓延面正交且與壓延方向正交之切斷面之組織之光學顯微鏡照片之摹本。

圖10係觀察相對實施例2之試驗片之壓延面正交且與壓延方向平行之切斷面之組織之光學顯微鏡照片之摹本。

圖11係觀察與實施例2之試驗片之壓延面平行之切斷面之組織之光學顯微鏡照片之摹本。

圖12係觀察實施例1之鍊齒之腳部內側面附近之組織之光學顯微鏡照片之摹本。

圖13係觀察實施例1之鍊齒之叉部內側面附近之組織之光學顯微鏡照片之摹本。

10‧‧‧鍊齒

10a‧‧‧嚙合頭部

10b‧‧‧本體部

10c‧‧‧腳部

10d‧‧‧腳部內側面

10e‧‧‧叉部內側面

10f‧‧‧外側面

10g‧‧‧前端面

15‧‧‧β相之結晶粒

Claims (15)

1. 一種銅鋅合金製品，其特徵在於：其係包含含有大於35 wt%且於43 wt%以下之鋅，且具有α相與β相之2相組織之銅鋅合金者；前述銅鋅合金之β相之比率控制在大於10%且未滿40%；前述α相及β相之結晶粒藉由冷加工而壓扁成扁平狀，配置為層狀；其中扁平狀之前述β相之結晶粒在相對由殘留應力所產生之時期破裂或應力腐蝕破裂產生之龜裂進展方向交叉之方向上形成層狀。
2. 如請求項1之銅鋅合金製品，其中扁平狀之前述α相及β相之結晶粒係沿著前述銅鋅合金製品之外面配置。
3. 如請求項2之銅鋅合金製品，其中扁平狀之前述β相之結晶粒形成為於剖面觀察，與前述外面平行方向之長邊長度相對於與前述外面正交方向之短邊長度之比率為2以上。
4. 如請求項1之銅鋅合金製品，其中前述銅鋅合金製品為中間製品(5a、6a、20)。
5. 如請求項1之銅鋅合金製品，其中前述銅鋅合金製品為拉鍊構成零件(5、6、10)。
6. 如請求項5之銅鋅合金製品，其中前述拉鍊構成零件係具有嚙合頭部(10a)、從前述嚙合頭部(10a)延設之本體部(10b)、從前述本體部(10b)分歧而延設之一對腳部(10c) 之鍊齒(10)；沿著一對前述腳部(10c)之對向之腳部內側面(10d)，配置扁平狀之前述α相及β相。
7. 如請求項6之銅鋅合金製品，其中於前述本體部(10b)配置從前述腳部內側面(10d)連續之叉部內側面(10e)；沿著前述本體部(10b)之前述叉部內側面(10e)配置扁平狀之前述α相及β相。
8. 如請求項5之銅鋅合金製品，其中前述拉鍊構成零件係安裝於拉鍊(1)之鍊布(3)上之止擋(5、6)；沿著前述止擋(5、6)之與前述鍊布(3)接觸之內側面配置扁平狀之前述α相及β相。
9. 種銅鋅合金製品之製造方法，其特徵在於包含：將含有大於35 wt%且於43 wt%以下之鋅，且具有α相與β相之2相組織之銅鋅合金中前述β相之比率控制在大於10%且未滿40%之步驟；對於前述β相之比率經控制之前述銅鋅合金，以50%以上之加工率實施冷加工之步驟；及利用前述冷加工，將扁平狀之前述β相之結晶粒在相對由殘留應力所產生之時期破裂或應力腐蝕破裂產生之龜裂進展方向交叉之方向上形成層狀。
10. 如請求項9之銅鋅合金製品之製造方法，其中於控制前述β相之比率之步驟中，包含對前述銅鋅合金實施熱處理。
11. 如請求項9之銅鋅合金製品之製造方法，其中包含利用 前述冷加工，使前述β相之結晶粒形成為於剖面觀察，與前述銅鋅合金製品之外面平行方向之長邊長度較與前述外面正交方向之短邊長度大。
12. 如請求項11之銅鋅合金製品之製造方法，其中包含使前述β相之結晶粒形成為於剖面觀察，以前述長邊長度相對於前述短邊長度之比率成2以上。
13. 如請求項9之銅鋅合金製品之製造方法，其中包含製造中間製品(5a、6a、20)作為前述銅鋅合金製品。
14. 如請求項9之銅鋅合金製品之製造方法，其中包含從前述銅鋅合金形成長條線材(20)或板材，藉由將前述線材(20)或前述板材切斷或沖孔，而製造拉鍊構成零件(5、6、10)作為前述銅鋅合金製品。
15. 如請求項14之銅鋅合金製品之製造方法，其中包含製造鍊齒(10)或止擋(5、6)作為前述拉鍊構成零件(5、6、10)。