(57)【要約】【課題】本発明は、ファスナー材などの使用用途に求められる強度、硬度等の機械的特性を備えると共に、金属光沢性に優れ、装飾性に優れたアルミニウム合金を提供するものである。【解決手段】一般式：ＡｌａＭｇｂＭｎｃＣｒｄ（ａ、ｂ、ｃ、ｄは、質量％で、ａは残部、３．０≦ｂ≦５．６、０．０５≦ｃ≦１．０、０．０５≦ｄ≦０．７、ｃ＋ｄ＞０．２、不可避的不純物元素を含み得る）で示される組成を有し、実質的にマトリックスがアルニミウムの固溶体からなり、β相が存在しない組織構造である装飾性に優れたアルミニウム合金である。スライドファスナーの構成部品であるエレメント、止具、引手、スライダー、スナップボタン、ボタン、係止具の少なくとも１種に使用される。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式：ＡｌａＭｇｂＭｎｃＣｒｄ（ａ、ｂ、ｃ、ｄは、質量％で、ａは残部、３．０≦ｂ≦５．６、０．０５≦ｃ≦１．０、０．０５≦ｄ≦０．７、ｃ＋ｄ＞０．２、不可避的不純物元素を含み得る）で示される組成を有し、実質的にマトリックスがアルニミウムの固溶体からなり、β相が存在しない組織構造であることを特徴とする装飾性に優れたアルミニウム合金。
【請求項２】
ｂ、ｃ、ｄは、４．３≦ｂ≦５．２、０．０５≦ｃ≦０．７、０．０５≦ｄ≦０．５、ｃ＋ｄ＞０．２である上記請求項１記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
【請求項３】
ｂ、ｃ、ｄは、４．５≦ｂ≦５．０、０．２≦ｃ≦０．７、０．１≦ｄ≦０．３、ｃ＋ｄ＞０．２である上記請求項２記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
【請求項４】
さらに、ｃ＋３．２ｄ≦１．２５である上記請求項１ないし３のいずれか一項に記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
【請求項５】
粒子径が５μｍを超える化合物が存在しない上記請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
【請求項６】
平均粒子径が２００ｎｍ〜５μｍの化合物が存在するとともに１００ｎｍ以下の析出物が存在する上記請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
【請求項７】
陽極酸化処理後の陽極酸化皮膜の明るさがＪＩＳ  Ｚ  ８７２９にて規定される明るさを示すＬ＊値が、５５以上である上記請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
【請求項８】
硬度がＨｖで１２５以上である上記請求項１ないし７のいずれか一項に記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
【請求項９】
冷間据え込み率が５５％以上である上記請求項１ないし８のいずれか一項に記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
【請求項１０】
上記請求項１ないし９のいずれか一項に記載の合金がスライドファスナーの構成部品であるエレメント、止具、引手、スライダーの少なくとも１種に使用されてなる装飾性に優れたアルミニウム合金。
【請求項１１】
上記請求項１ないし９のいずれか一項に記載の合金がスナップボタン、ボタン、係止具の少なくとも１種に使用されてなる装飾性に優れたアルミニウム合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばスライドファスナーのエレメント、止具、スライダー、引手等のスライドファスナー構成部品に適用され、さらにはスナップボタン、ボタン、各種係止具などのファスナー製品及びその構成部品に適用される装飾性に優れたアルミニウム合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばスライドファスナーの構成部品として主に丹銅、真鍮等の銅−亜鉛合金、洋白等の銅−亜鉛−ニッケル合金の銅合金が使用されている。これらの合金は色調が銅色、黄金色、シルバー色と使用される材料によって色調が特定されるものである。近年、スライドファスナーは、その使用される用途からも外観意匠性が求められ、各種色調からなる部品の提供が必要になってきている。
【０００３】
一方、各種色調を備えたスライドファスナーとしては、アルミニウム又はその合金からなるエレメント（務歯）に陽極酸化処理、電解メッキ、電着塗装などの電気化学的表面処理を施すことが、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
しかしながら、既存のアルミニウム合金（例えばＪＩＳ  ５１８３等）をもとに電気化学的表面処理を行った場合、金属光沢性の乏しい各種色調のスライドファスナー用のエレメントとなり易く、金属光沢性を重視するように合金組成を調整した場合、あるいは既存のアルミニウム合金（例えば、ＪＩＳ  ５０５２、５０５６、５１５４等）を選択した場合、使用用途に求められる機械的特性、特に強度面が低下してしまい実用上の制限が生じている。
【０００５】
【特許文献１】
実用新案登録第２５８７１８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は使用用途に求められる強度、硬度等の機械的特性を備えるとともに金属光沢性に優れ、装飾性に優れたアルミニウム合金を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の構成よりなる。
（１）一般式：ＡｌａＭｇｂＭｎｃＣｒｄ（ａ、ｂ、ｃ、ｄは、質量％で、ａは残部、３．０≦ｂ≦５．６、０．０５≦ｃ≦１．０、０．０５≦ｄ≦０．７、ｃ＋ｄ＞０．２、不可避的不純物元素を含み得る）で示される組成を有し、実質的にマトリックスがアルニミウムの固溶体からなり、β相が存在しない組織構造である装飾性に優れたアルミニウム合金。
（２）ｂ、ｃ、ｄは、４．３≦ｂ≦５．２、０．０５≦ｃ≦０．７、０．０５≦ｄ≦０．５、ｃ＋ｄ＞０．２である上記（１）記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
（３）ｂ、ｃ、ｄは、４．５≦ｂ≦５．０、０．２≦ｃ≦０．７、０．１≦ｄ≦０．３、ｃ＋ｄ＞０．２である上記（２）記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
【０００８】
（４）さらに、ｃ＋３．２ｄ≦１．２５である上記（１）ないし（３）のいずれか一項に記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
（５）粒子径が５μｍを超える化合物が存在しない上記（１）ないし（４）のいずれか一項に記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
（６）平均粒子径が２００ｎｍ〜５μｍの化合物が存在するとともに１００ｎｍ以下の析出物が存在する上記（１）ないし（４）のいずれか一項に記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
（７）陽極酸化処理後の陽極酸化皮膜の明るさがＪＩＳ  Ｚ  ８７２９にて規定される明るさを示すＬ＊値が、５５以上である上記（１）ないし（６）のいずれか一項に記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
【０００９】
（８）硬度がＨｖで１２５以上である上記（１）ないし（７）のいずれか一項に記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
（９）冷間据え込み率が５５％以上である上記（１）ないし（８）のいずれか一項に記載の装飾性に優れたアルミニウム合金。
（１０）上記（１）ないし（９）のいずれか一項に記載の合金がスライドファスナーの構成部品であるエレメント、止具、引手、スライダーの少なくとも１種に使用されてなる装飾性に優れたアルミニウム合金。
（１１）上記（１）ないし（９）のいずれか一項に記載の合金がスナップボタン、ボタン、係止具の少なくとも１種に使用されてなる装飾性に優れたアルミニウム合金。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用するスライドファスナー用アルミニウム合金について説明する。
本発明において、上記一般式に示される組成とすることによって、本発明の目的を達成することができる。
Ｍｇは、マトリックスであるＡｌ中に固溶することにより合金の機械的性質（強度、硬度）を向上させる効果がある。上記範囲（３．０質量％）より少ないと機械的特性（強度、硬度）が不足する。また、上記範囲（５．６質量％）より多いと（連続）鋳造工程でβ相が形成され、電気化学的表面処理を施すと金属光沢性が失われ、装飾性の低下を招く。上記において、４．３〜５．２質量％とすることにより、より機械的特性及び金属光沢性を備えたものとすることができる。さらに、４．５〜５．０質量％とすることにより、より顕著な効果が期待できる。
【００１１】
Ｍｎは、マトリックスであるＡｌ中から析出することにより合金の機械的性質（強度、硬度）を向上させる効果がある。上記の範囲（０．０５質量％）より少ないと機械的特性（強度、硬度）が不足する。また、上記範囲（１．０質量％）より多いと電気化学的表面処理を施したときに金属光沢性が失われ、装飾性の低下を招くとともに冷間加工性が十分に確保できなくなる。上記において、０．０５〜０．７質量％とすることにより、より機械的特性を備えたものとすることができる。さらに、０．２〜０．７質量％とすることにより、より顕著な効果が期待できる。
【００１２】
Ｃｒは、マトリックスであるＡｌ中から析出することにより合金の機械的性質（強度、硬度）を向上させる効果がある。上記の範囲（０．０５質量％）より少ないと機械的特性（強度、硬度）が不足する。また、上記範囲（０．７質量％）より多いと冷間加工性が十分に確保できなくなる。上記において、０．０５〜０．５質量％とすることにより、より機械的特性及び冷間加工性を備えたものとすることができる。さらに、０．１〜０．３質量％とすることにより、より顕著な効果が期待できる。
【００１３】
また、ＭｎとＣｒとは、微細な化合物あるいは析出物が存在する組織構造とし、硬度、強度の向上をはかるため、合計量で０．２％を超える量とすることが必要である。さらに、合計量で０．３％以上とすることにより、より硬度、強度面で顕著な効果が期待できる。さらに、添加されるＭｎとＣｒとの量は、Ｍｎ量＋３．２×Ｃｒ量≦１．２５、つまりｃ＋３．２ｄ≦１．２５とすることにより、巨大晶出物の発生を抑え、加工性、特には連続鋳造後の加工性を向上させることができるため、より好ましい。
なお、上記一般式において、残部であるＡｌの一部をＦｅ、Ｓｉ等で置換しても、合金特性上なんら問題が生じないとともに、本発明の目的となる特性を備えた合金を提供することができる。
【００１４】
本発明の合金は、実質的にマトリックスがアルニミウムの固溶体からなり、β相が存在しない組織構造であることにより、電気化学的表面処理を施しても金属光沢性の良好な合金とすることができ、さらに、耐食性、応力腐食割れ性に優れた合金とすることができる。また、マトリックスであるアルミニウムの固溶体中に各種元素を固溶させることにより、機械的特性においても優れた合金とすることができる。
【００１５】
なお、形成される化合物は、粒子径が５μｍを超える化合物が存在する場合、連続鋳造後の熱間加工性や冷間加工性が十分に確保できなくなるため望ましくない。また、平均粒子径が２００ｎｍ〜５μｍの化合物とともに１００ｎｍ以下の析出物を存在させることにより、金属光沢性を維持しながら、機械的特性（強度、硬度）の向上を行うことができるため望ましい。具体的には、実質的にマトリックスがアルニミウムの固溶体からなり、前記アルニミウムの固溶体とＡｌ−（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ）系の化合物とが存在した組織構造である。
【００１６】
また、本発明の合金は、ＪＩＳ  Ｚ  ８７２９にて規定するＬ＊値、ａ＊値、ｂ＊値表色系色度図に基づいて、Ｌ＊値が５５以上であることが金属光沢性の面から好ましい。
なお、本明細書でいう色調とは、ＪＩＳ  Ｚ  ８７２９に規定される物体色の表示方法で表現した明度指数Ｌ＊（明度：エルスター）及びクロマティクス指数ａ＊（緑味〜赤味：エースター）、ｂ＊（青味〜黄味：ビースター）の値で示される。
【００１７】
さらに、硬度がＨｖで１２５以上、冷間据え込み率が５５％以上とすることにより、例えば、スライドファスナーの構成部品、スナップボタン、ボタン、各種係止具として、有効に適用できる合金を提供できる。
【００１８】
以下、本発明の合金の使用用途であるスライドファスナーを図面に基づき具体的に説明する。
図１は、スライドファスナーの概念図であり、図１に示すようにスライドファスナーは、一側端側に芯部２が形成された一対のファスナーテープ１、１とファスナーテープ１の芯部２に所定の間隔をおいて加締め固定（装着）されたエレメント３と、エレメント３の上端及び下端でファスナーテープ１の芯部２に加締め固定された上止具４及び下止具５と、対向する一対のエレメント３間に配され、エレメント３の噛合及び開離を行うための上下方向に摺動自在なスライダー６とからなる。なお、上記において、ファスナーテープ１の芯部２にエレメント３が装着されたものがスライドファスナーチェーン７である。また、図１に示すスライダー６は、図示されていないが断面矩形状の板状体からなる長尺体を多段階にてプレス加工を施し、所定間隔ごとに切断し、スライダー胴体を作製し、さらに必要に応じてスプリング及び引手を装着したものである。さらに、引手も断面矩形状の板状体から、所定形状ごとに打ち抜き、これをスライダー胴体に加締め固定したものである。なお、下止具は、蝶棒、箱棒、箱体からなる開離嵌挿具とし、スライダーの開離操作にて一対のスライドファスナーチェーンを分離できるようにしたものであっても構わない。
【００１９】
図２は、図１に示されるスライドファスナーのエレメント３、上止具４及び下止具５の製造方法及びファスナーテープ１の芯部２への取付けの仕方を示す図面である。図に示すようにエレメント３は、断面略Ｙ字状からなる異形線８を所定寸法ごとに切断し、これをプレス成形することにより、係合頭部９を形成し、その後、特許文献１に記載のような通電線入りのファスナーテープ１の芯部２へ両脚部１０を加締めることにより、装着される。また、エレメント３は、断面矩形状の矩形線（平角線）に係合頭部９を形成し、打ち抜き、これを通電線入りのファスナーテープ１の芯部２へ両脚部１０を加締めることにより、装着される。前記上止具は、断面矩形状の矩形線１１（平角線）を所定寸法ごとに切断し、曲げ加工により略断面コ字状に成形し、その後、ファスナーテープ１の芯部２へ加締めることにより、装着される。下止具は、断面略Ｘ字状からなる異形線１２を所定寸法ごとに切断し、その後、ファスナーテープ１の芯部２へ加締めることにより、装着される。なお、図においては、エレメント３、上下止具４、５が、同時にファスナーテープ１に装着されるようになっているが、実際は、ファスナーテープ１に連続的にエレメント３を取付け、まずファスナーチェーンを作製し、ファスナーチェーンの止具取付け領域のエレメント３を取り外し、この領域のエレメント３に近接して所定の止具４又は５を装着するものである。
【００２０】
以上のように製造及び取付けを行うため、スライドファスナーの構成部品となるエレメント、止具、スライダー、引手等は、冷間加工性に優れた合金とする必要性がある。
また、陽極酸化処理、電解メッキ、電着塗装などの電気化学的表面処理は、通電線入りのスライドファスナーにおいては、各処理浴内に配し、通電線よりエレメントに通電することにより、各処理が行われる。断面略Ｙ字状からなる異形線８を用いる場合には、異形線の段階で電気化学的表面処理を行い、ファスナーテープ１の芯部２へ両脚部１０を加締めることにより、装着しても構わない。さらに、断面矩形状の矩形線（平角線）に係合頭部９を形成し、打ち抜き、エレメントを作製する形態においては、多数のエレメントを治具に装着し、電気化学的表面処理を行い、その後、ファスナーテープ１の芯部２へ両脚部１０を加締めることにより、装着しても構わない。
【００２１】
具体的な陽極酸化処理、電解メッキ、電着塗装などの電気化学的表面処理方法並びにその装置としては、本出願人が先に出願した特願２００１−３９９６１０に記載の連続処理等が特に有効である。すなわち、外部通電部により電気的に直接通電する一番目の電極板を一段目の電解槽の電解液中に配し、二段目以降の電解槽に配される隣り合う一対の電極板の間を通電するための複数段の通電部を配している装置を用い、例えばファスナーチェーンを複数のローラに順次巻き掛けて、各電解槽をジグザグ状に順次移送する間に、外部通電部からファスナーチェーンの通電線を介してエレメント列に直接通電すると共に、通電部から二番目以降の２組一対の電極板の間を浴中通電する。このような手法を用いることにより、陽極酸化皮膜の不均一性を防止して、陽極酸化皮膜を任意の厚さに均一に安定して形成でき、本発明の合金を採用することにより、明度Ｌ＊値が高いことによる優れた金属光沢性を有し、各種色彩の色むら等のない安定な色調の製品を提供できる。
【００２２】
図３は、ボタンの製造方法を示す図面である。図３に示すように断面矩形状の板状体１３からなる長尺体を所定の形状ごとに打ち抜き、これをプレス成形することにより図に示すようにボタンの表面部材を成形する。ボタンの表面部材は、図に示すようにボタンの取付部材に加締め固定され、これが被服あるいはテープに縫着される。上記ボタンにおいても、断面矩形状の板状体１３からなる長尺体に電気化学的表面処理を行い、その後、打ち抜き、プレス成形、取付部材に加締め固定する。なお、スナップボタンにおいても上記表面部材に対応する部材に電気化学的表面処理を行い、同様に行える。
その他、鞄の掛け止具、ベルトの金属製アジャスタ、フック＆アイなどの係止具に適用可能である。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではないことはもとよりである。
実施例１
表１の左欄に示す組成を有するアルミニウム合金のビレット（直径４０ｍｍ）を鋳造し、このビレットを均質化処理した後、直接押出機を用いて押出加工を行い、直径８ｍｍの押出棒を作製した。この押出棒を試験材として、冷間加工性について評価した。また、この押出材を室温にて厚さ１．３６ｍｍまで圧延し、焼鈍後、さらに室温にて０．２２ｍｍまで圧延し、以下に示す基準により硬度、アルマイト皮膜（陽極酸化皮膜）色調について評価した。また、表１の左欄に示す組成を連続鋳造し、鋳造直後の熱間圧延によって熱間加工性を評価した。さらに、従来の材料（比較材）についても、同様の評価を行った。
その結果を表１右欄に示す。
【００２４】
【表１】
2004250760.tif 000002
【００２５】
１．冷間加工性
押出材からφ６ｍｍ×９ｍｍの試験片を旋盤にて作製し、評価用のサンプルとした。平滑面を有する金型間にセットし、任意の圧下率まで圧縮試験を行い、光学顕微鏡にて亀裂の有無を調べた。亀裂が発生しない最大の圧下率を限界加工率とした。
○：５５％以上
△：５０％以上、５５％未満
×：５０％未満
【００２６】
２．硬度
冷間圧延材の圧延方向に垂直な面を物理研磨によって鏡面とし、評価用サンプルとした。荷重５０ｇｆのマイクロビッカース硬度計にて硬さを測定した。
○：Ｈｖ１２５以上
△：Ｈｖ１２０以上、１２５未満
×：Ｈｖ１２０未満
【００２７】
３．アルマイト皮膜色調
冷間圧延材のロール接触面を物理研磨によって鏡面とし、評価用サンプルとした。サンプルを脱脂した後、電解浴として２ｍｏｌ／Ｌ硫酸を使用し、サンプル表面に厚さ２０μｍの皮膜が形成されるように、浴温、電圧、時間を設定して陽極酸化処理を行った。処理後、色彩計にてＬ＊値を測定した。
○：Ｌ＊値５５以上
×：Ｌ＊値５５未満
【００２８】
４．熱間加工性
連続鋳造によってワイヤーを作製し、さらに得られたワイヤーに熱間圧延を施すことにより細線を作製した。所定形状に細線化された細線は、最終的に巻き取り機により巻き取った。
巻き取り機手前に探傷機を設置し、前記所定形状に細線化された細線の表面欠陥（大きさ１ｍｍ以上）をカウントした。
〇：５０個未満
△：５０個以上１００個未満
×：１００個以上
【００２９】
５．総合判定
上記冷間加工性、硬度、アルマイト皮膜色調及び熱間加工性の総合的に判定した結果を総合判定として表１右欄に示す。
◎：冷間加工性、硬度、アルマイト皮膜色調及び熱間加工性の判定が全て○
○：冷間加工性、硬度、アルマイト皮膜色調及び熱間加工性の判定が○もしくは△
×：冷間加工性、硬度、アルマイト皮膜色調及び熱間加工性の判定に×を含む
【００３０】
６．組織観察
本発明材１〜４９について、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）観察を行った。本発明材１〜４９の全ての材料は実質的にマトリックスがアルニミウムの固溶体からなり、β相が存在しない組織構造であった。さらに、本発明材の全ての材料において、粒子径が５μｍを超える化合物が存在しないとともに、平均粒子径が２００ｎｍ〜５μｍのＡｌ−（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ）系の化合物が存在するとともに１００ｎｍ以下のＡｌ−Ｍｎ系及び／又はＡｌ−Ｃｒ系の析出物が存在した組織構造であった。
【００３１】
表１により、本発明材Ｎｏ．１、３、５〜８、１０、１３は、Ｍｇによる加工硬化と微細化合物の量が少ないため、硬度への効果が少ない。本発明材Ｎｏ．３７、３９、４２、４４、４６、４７、４９は、Ｍｇによる加工硬化と微細化合物の分散個数が多すぎるため、冷間加工性が劣る。本発明材Ｎｏ．６、７、１３、１４、２０、２１、２７、２８、３４、３５、４１、４２、４８、４９は連続鋳造時に大きな晶出物が発生するため、熱間加工性が劣る。比較材Ｎｏ．１、２、３は、ＭｇやＭｎ、Ｃｒの添加量が少ないため、硬度への効果が少ない。比較材Ｎｏ．４は微細化合物の分散個数が多すぎるため、冷間加工性が劣る。また、陽極酸化処理後のアルマイト皮膜中に多くの化合物が残存するため、Ｌ＊値が劣る。比較材Ｎｏ．５は連続鋳造法で作製した場合、Ｍｇ偏析が生じ、陽極酸化処理性を害する。また、熱間圧延で熱間脆性割れを生じやすいため、表面欠陥が多い。
以上より、本発明材は、従来の材料（比較材）よりも、硬度、冷間加工性、Ｌ＊値において優れていることが明らかになった。
【００３２】
実施例２
本発明材２５の連続鋳造材を冷間加工、焼鈍工程、異形圧延によって、図１、２に示すファスナー部品を作製した。表２に示すように、従来材よりファスナー強度が優れている。また、陽極酸化処理後の皮膜が透明で、かつＬ＊値が高いので、染料着色による装飾性に優れている。本発明材と強度的に同等な比較材は、Ｌ＊値が低いので装飾性が劣る。なお、Ｆ強度は、ファスナーテープに加締め固定されたエレメントのエレメント引抜き強度を測定した結果である。
【表２】
2004250760.tif 000003
【００３３】
【発明の効果】
本発明のアルミニウム合金によれば、使用用途に求められる強度、硬度等の機械的特性を備えるとともに金属光沢性に優れ、装飾性に優れたアルミニウム合金を提供することができる。特に、スライドファスナーのエレメント、止具、スライダー、引手等のスライドファスナー構成部品、さらにはスナップボタン、ボタン、各種係止具に適用した場合、有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するスライドファスナーの概念図である。
【図２】図１のスライドファスナーの製造法の説明図である。
【図３】ボタンの製造方法を示す説明図である。
【図１】
2004250760.tif 000004
【図２】
2004250760.tif 000005
【図３】
2004250760.tif 000006