JPH02115362A - 黄金色を呈するＮｉ−Ｔｉ形状記憶合金およびその製造方法 - Google Patents
黄金色を呈するＮｉ−Ｔｉ形状記憶合金およびその製造方法Info
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- JPH02115362A JPH02115362A JP63267671A JP26767188A JPH02115362A JP H02115362 A JPH02115362 A JP H02115362A JP 63267671 A JP63267671 A JP 63267671A JP 26767188 A JP26767188 A JP 26767188A JP H02115362 A JPH02115362 A JP H02115362A
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- alloy
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
本発明は、装飾的な分野、例えばメガネフレーム、プレ
スレッド用金具、歯科用矯正ワイヤーなどに好適な黄金
色を呈するＮｉ−Ｔｉ形状記憶合金およびその製造方法
に関するものである。
スレッド用金具、歯科用矯正ワイヤーなどに好適な黄金
色を呈するＮｉ−Ｔｉ形状記憶合金およびその製造方法
に関するものである。
Ｎ１−Ｔｊ茶系形記憶合金は記憶効果および熱サイクル
特性が優れていることから工業用品や家庭用品まで広（
使用されている。そして主として機能部品として工業的
に利用されているものであり、構成部品の一部であるこ
とが多いため、その表面の色彩については殆ど問題にな
らなかった。
特性が優れていることから工業用品や家庭用品まで広（
使用されている。そして主として機能部品として工業的
に利用されているものであり、構成部品の一部であるこ
とが多いため、その表面の色彩については殆ど問題にな
らなかった。
ところで最近、装飾的な分野、例えばメガネフレーム、
プレスレッド、歯科用矯正ヤイヤーなどに使用されるよ
うになってＮｉ−Ｔｉ合金の呈する色彩が問題となって
来た。
プレスレッド、歯科用矯正ヤイヤーなどに使用されるよ
うになってＮｉ−Ｔｉ合金の呈する色彩が問題となって
来た。
Ｎｉ−Ｔｉ合金の色彩は、本来は銀灰色であるが、材料
の製造工程や材料保管中に生じる酸化膜により黒灰色を
呈することがある。このため上記のような美感を要する
用途の場合は、メツキやイオンブレーティング等の表面
処理が必要であった。
の製造工程や材料保管中に生じる酸化膜により黒灰色を
呈することがある。このため上記のような美感を要する
用途の場合は、メツキやイオンブレーティング等の表面
処理が必要であった。
従来から金属材料の表面処理方法として、ＴｉをＮ雰囲
気中で蒸気化、イオン化して、イオンプレーティングに
よりＴｉＮを付着させて表面を黄色にする技術は公知で
あり、実用化されている。
気中で蒸気化、イオン化して、イオンプレーティングに
よりＴｉＮを付着させて表面を黄色にする技術は公知で
あり、実用化されている。
しかし形状記憶合金材料は、その性質上、３〜５にの変
形の繰り返し応力が常に負荷されるため表面コーティン
グに微細なりランクが発生し、さらに繰り返し応力が加
えられると剥離する問題がある。
形の繰り返し応力が常に負荷されるため表面コーティン
グに微細なりランクが発生し、さらに繰り返し応力が加
えられると剥離する問題がある。
また、ＴＩ原子を含有する金属を窒素雰囲気中で熱処理
することにより黄色表面を得ることも知られている。し
かし発明者の試みによれば上記の方法は雰囲気中の窒素
と母材中のＴｉとを結合するために高温において熱処理
が必要となり、この結果、Ｎｉ−Ｔｉ合金の場合におい
ては形状記憶材料の記憶特性が喪失してしまう問題が生
じた。
することにより黄色表面を得ることも知られている。し
かし発明者の試みによれば上記の方法は雰囲気中の窒素
と母材中のＴｉとを結合するために高温において熱処理
が必要となり、この結果、Ｎｉ−Ｔｉ合金の場合におい
ては形状記憶材料の記憶特性が喪失してしまう問題が生
じた。
このように従来のＴｉの表面処理技術を応用してＮｉ−
Ｔｉ形状記憶合金に黄金色を呈する表面を形成すること
は困難であることが判明した。
Ｔｉ形状記憶合金に黄金色を呈する表面を形成すること
は困難であることが判明した。
本発明は上記の問題について検討の結果、コーティング
原料として工業的に安価で入手し易い窒素を使用して、
材料の伸縮作用にも剥離しない、かつ形状記憶特性を損
なうことのない、美麗な黄金色を呈するＮｉ−Ｔｉ形状
記憶合金とその製造方法を開発したものである。
原料として工業的に安価で入手し易い窒素を使用して、
材料の伸縮作用にも剥離しない、かつ形状記憶特性を損
なうことのない、美麗な黄金色を呈するＮｉ−Ｔｉ形状
記憶合金とその製造方法を開発したものである。
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明はＮｉ
〜４０〜６０ａｔ％含み残部がＴｉと通常の不純物とか
らＮ ｉ −Ｔ ｉ合金の表面にＴＩＮからなる黄金色
の化合物層を形成してなる黄金色を呈するＮｉ−Ｔｉ形
状記憶合金であり、またＮｉ〜４０〜６０ａｔ％含み残
部がＴｉと通常の不純物とからなるＮ１−Ｔ４合金の表
面にイオン注入法により窒素を注入した後、真空または
不活性ガス中において４５０〜５５０℃で０．５〜３．
５時間熱処理を施すことを特徴とする黄金色を呈するＮ
ｉ−Ｔｉ形状記憶合金の製造方法である。
〜４０〜６０ａｔ％含み残部がＴｉと通常の不純物とか
らＮ ｉ −Ｔ ｉ合金の表面にＴＩＮからなる黄金色
の化合物層を形成してなる黄金色を呈するＮｉ−Ｔｉ形
状記憶合金であり、またＮｉ〜４０〜６０ａｔ％含み残
部がＴｉと通常の不純物とからなるＮ１−Ｔ４合金の表
面にイオン注入法により窒素を注入した後、真空または
不活性ガス中において４５０〜５５０℃で０．５〜３．
５時間熱処理を施すことを特徴とする黄金色を呈するＮ
ｉ−Ｔｉ形状記憶合金の製造方法である。
すなわち本発明は予め形状記憶処理した上記組成のＮｉ
−Ｔｉ合金の表面に窒素をイオン化して加速し、注入処
理を行ない、Ｎｉ−Ｔｉ母材の中に窒素原子を浸入させ
、表層から深さ方向に０．５−程度の間に分布させる。
−Ｔｉ合金の表面に窒素をイオン化して加速し、注入処
理を行ない、Ｎｉ−Ｔｉ母材の中に窒素原子を浸入させ
、表層から深さ方向に０．５−程度の間に分布させる。
注入された窒素原子の多くはＮｉ−Ｔｉ母材中では浸入
型で存在して化合物ＴｉＮとなるものが少ない、このた
め窒素の注入量を増加しても母材の表面色はＴｉＮ特有
の黄金色は呈さないか、または呈色しても僅かである。
型で存在して化合物ＴｉＮとなるものが少ない、このた
め窒素の注入量を増加しても母材の表面色はＴｉＮ特有
の黄金色は呈さないか、または呈色しても僅かである。
そこで上記の窒素イオン注入した材料を真空または、ア
ルゴン、窒素などの不活性ガス中で４５０〜５５０℃で
０．５〜３．５時間熱処理を施すことにより美麗な黄金
色を呈するＴｉＮの化合物層が母材表面に形成されるも
のである。
ルゴン、窒素などの不活性ガス中で４５０〜５５０℃で
０．５〜３．５時間熱処理を施すことにより美麗な黄金
色を呈するＴｉＮの化合物層が母材表面に形成されるも
のである。
しかして本発明においてはＮｉ−Ｔｉ合金の組成をＮｉ
４０〜６０ａｔ％としたのは、この範囲を外れると良好
な記憶効果を示さな（なるからである、但しＮｉが４０
〜６０ａｔ％の範囲であればＮｌおよびＴ１の通常の不
純物の混入は差支えない。
４０〜６０ａｔ％としたのは、この範囲を外れると良好
な記憶効果を示さな（なるからである、但しＮｉが４０
〜６０ａｔ％の範囲であればＮｌおよびＴ１の通常の不
純物の混入は差支えない。
さらにＮｉとＴｉの何れか一方または双方の一部をＦｅ
、Ｃ０％Ｃｕ、Ｃｒ等の他元素で置換したＮ ｉ −Ｔ
Ｉ系合金にも適用できる。
、Ｃ０％Ｃｕ、Ｃｒ等の他元素で置換したＮ ｉ −Ｔ
Ｉ系合金にも適用できる。
また上記の黄金色のＴｉＮ化合物層の厚さは１μ以下と
することが望ましい、これは前記の窒素イオンをＮ ｉ
−Ｔ ｉ合金の表面に注入する際に１−以上の深さま
で窒素原子を浸入させるのが困難であり、経済的に好ま
しいからである。またあまりＴｉＮの化合物層が薄過ぎ
ると黄金色を呈さなくなる。したがってＴｉ化合物の範
囲は０．２〜１μとすることが好ましい。
することが望ましい、これは前記の窒素イオンをＮ ｉ
−Ｔ ｉ合金の表面に注入する際に１−以上の深さま
で窒素原子を浸入させるのが困難であり、経済的に好ま
しいからである。またあまりＴｉＮの化合物層が薄過ぎ
ると黄金色を呈さなくなる。したがってＴｉ化合物の範
囲は０．２〜１μとすることが好ましい。
また本発明の製造方法において窒素イオンを注入した材
料を真空または不活性ガス中において４５０〜５５０℃
の温度で０．５〜３．５時間熱処理を施すのは、注入さ
れた窒素とＮｉ−Ｔｉ母材中のＴｌとの結合を促進させ
て美麗な黄金色を得るためであるが、４５０″Ｃ未満で
は黄金色が得られず、５５０℃を越えると形状記憶特性
が劣化する。また上記の温度範囲においても熱処理時間
が０．５時間未満では黄金色の程度が少なく、３．５時
間を越えると形状記憶特性が劣化し易くなる。
料を真空または不活性ガス中において４５０〜５５０℃
の温度で０．５〜３．５時間熱処理を施すのは、注入さ
れた窒素とＮｉ−Ｔｉ母材中のＴｌとの結合を促進させ
て美麗な黄金色を得るためであるが、４５０″Ｃ未満で
は黄金色が得られず、５５０℃を越えると形状記憶特性
が劣化する。また上記の温度範囲においても熱処理時間
が０．５時間未満では黄金色の程度が少なく、３．５時
間を越えると形状記憶特性が劣化し易くなる。
本発明は上記のように形状記憶処理したＮｉ−Ｔ１合金
の表面に窒素イオンを注入し、この材料に形状記憶材料
の記憶特性を阻害しない範囲の熱処理を施すことにより
ＴＬＮの結合を促進せしめて美麗な黄金色を呈するＮｉ
−Ｔｉ形状記憶合金を得たものである。
の表面に窒素イオンを注入し、この材料に形状記憶材料
の記憶特性を阻害しない範囲の熱処理を施すことにより
ＴＬＮの結合を促進せしめて美麗な黄金色を呈するＮｉ
−Ｔｉ形状記憶合金を得たものである。
以下に本発明の一実施例について説明する。
４９．６ａｔ％Ｎｉ ５０．４ａｔ％ＴｉからなるＮ
ｉ−Ｔｉ合金の０．８ ｍφの長さ１００鵬の線材に予
めＭＳ点−１７℃、Ａ１点３５℃に形状記憶処理を施し
た試料を用意した。その表面は酸化膜を剥離するために
研磨を行ない、材料特有の銀灰色を呈しているものであ
る。
ｉ−Ｔｉ合金の０．８ ｍφの長さ１００鵬の線材に予
めＭＳ点−１７℃、Ａ１点３５℃に形状記憶処理を施し
た試料を用意した。その表面は酸化膜を剥離するために
研磨を行ない、材料特有の銀灰色を呈しているものであ
る。
この試料について下記の条件によりイオン注入処理と、
イオン注入処理後熱処理を施したものを作製した。
イオン注入処理後熱処理を施したものを作製した。
イオン注入処理：
■注入装置槽内の真空度Ｉ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ■試
料保持台は注入イオン源に対して直角にセットして試料
を線径の円周方向に回転すると共に長さ方向に約５０１
１Ｉ１１スライドする繰り返し運動をさせた。
料保持台は注入イオン源に対して直角にセットして試料
を線径の円周方向に回転すると共に長さ方向に約５０１
１Ｉ１１スライドする繰り返し運動をさせた。
■イオン注入条件、フリーマン型イオン源を使用して３
条件により作製した。
条件により作製した。
試料Ｎａｌ １００ＫｅＶ １ｍＡで３ Ｘ Ｉ Ｏ
”１ｏｎｓ／ｄのＮイオンを注入。
”１ｏｎｓ／ｄのＮイオンを注入。
試料Ｎａ２ １００ＫｅＶ １ｍＡで５ Ｘ ｌ Ｏ”
ｔｏｎｓ／ｃｄのＮイオンを注入。
ｔｏｎｓ／ｃｄのＮイオンを注入。
試料ｍ３ １００ＫｅＶ １＋Ａで２．５Ｘ１０”１ｏ
ｎｓ／ｃｊのＮイオンを注入。
ｎｓ／ｃｊのＮイオンを注入。
熱処理：上記の試料階２について下記の条件により熱処
理した。
理した。
試料に４ ４００“Ｃで２時間真空中で熱処理。
試料Ｎ１１５ ４５０℃で１時間真空中で熱処理。
試料Ｔｈ６ ５００℃で２時間真空中で熱処理。
試料ＮＱ７ ５００℃で２時間Ａｒガス中で熱処理。
試料Ｎα８５５０’Ｃで０．５時間真空中で熱処理。
試料に９ ６００℃で２時間真空中で熱処理。
上記の各試料について、形状記憶を顕示する組織である
マルテンサイト変態開始点（ＭＳ点）を測定して形状記
憶特性を、また目視により材料の表面色を観察して色調
を判定した。これらの結果を第１表に示す。
マルテンサイト変態開始点（ＭＳ点）を測定して形状記
憶特性を、また目視により材料の表面色を観察して色調
を判定した。これらの結果を第１表に示す。
第１表から明らかなように形状記憶合金材料で窒素イオ
ン注入を行なう前の試料表面は銀灰色であったのに比し
て、イオン注入処理を行なった試料Ｎａ１〜患３は表面
色は、ややうすい黄色を呈するが、イオン注入量を３Ｘ
１０”〜２．５Ｘ１０”Ｉｏｎｓ／ｃ４と変化させても
黄金色は呈さない、これに対して本発明の条件である胤
５〜に８はイオン注入後４００〜５５０℃の温度で熱処
理を施したものをは黄金色を呈し、また、ＭＳ点も変ら
ないことが判る。また熱処理温度の低い石４は黄金色に
ならず、熱処理温度の高い？Ｊｌ１９は黄金色は呈する
がＭＳ点が消失してしまう。
ン注入を行なう前の試料表面は銀灰色であったのに比し
て、イオン注入処理を行なった試料Ｎａ１〜患３は表面
色は、ややうすい黄色を呈するが、イオン注入量を３Ｘ
１０”〜２．５Ｘ１０”Ｉｏｎｓ／ｃ４と変化させても
黄金色は呈さない、これに対して本発明の条件である胤
５〜に８はイオン注入後４００〜５５０℃の温度で熱処
理を施したものをは黄金色を呈し、また、ＭＳ点も変ら
ないことが判る。また熱処理温度の低い石４は黄金色に
ならず、熱処理温度の高い？Ｊｌ１９は黄金色は呈する
がＭＳ点が消失してしまう。
以上に説明したように本発明によれば、比較的容易にＮ
ｉ−Ｔｉ形状記憶合金の記憶特性を阻害せずに美麗な黄
金色を呈するＮｉ−Ｔｉ形状記憶合金が得られるもので
工業上顕著な効果を奏するものである。
ｉ−Ｔｉ形状記憶合金の記憶特性を阻害せずに美麗な黄
金色を呈するＮｉ−Ｔｉ形状記憶合金が得られるもので
工業上顕著な効果を奏するものである。
Claims (3)
- （１）Ｎｉ４０〜６０ａｔ％含み残部がＴｉと通常の不
純物とからなるＮｉ−Ｔｉ合金の表面にＴｉＮからなる
黄金色の化合物を形成してなる黄金色を呈するＮｉ−Ｔ
ｉ形状記憶合金。 - （２）化合物層の厚さが１μｍ以下であることを特徴と
する請求項１記載のＮｉ−Ｔｉ形状記憶合金。 - （３）Ｎｉ４０〜６０ａｔ％含み残部がＴｉと通常の不
純物とからなるＮｉ−Ｔｉ合金の表面にイオン注入法に
より窒素を注入した後、真空または不活性ガス中におい
て４５０〜５５０℃で０．５〜３．５時間熱処理を施す
ことを特徴とする黄金色を呈するＮｉ−Ｔｉ形状記憶合
金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63267671A JPH02115362A (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 黄金色を呈するＮｉ−Ｔｉ形状記憶合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63267671A JPH02115362A (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 黄金色を呈するＮｉ−Ｔｉ形状記憶合金およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02115362A true JPH02115362A (ja) | 1990-04-27 |
Family
ID=17447911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63267671A Pending JPH02115362A (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 黄金色を呈するＮｉ−Ｔｉ形状記憶合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02115362A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004108983A3 (de) * | 2003-06-05 | 2005-05-26 | Rossendorf Forschzent | Verfahren zur herstellung einer nickelarmen oberfläche auf nitinol |
| US6910273B2 (en) * | 1999-12-23 | 2005-06-28 | Tmi Technologies, Inc. | Manufacturing method for jewelry including shape memory alloy elements |
| WO2008064517A1 (en) * | 2006-11-27 | 2008-06-05 | Lifetech Scientific (Shenzhen) Co., Ltd. | Method for preparing a coating on the surface of medical devices made of nickel-titanium alloy |
| US7704073B2 (en) | 2004-03-29 | 2010-04-27 | National Tsing Hua University | Orthodontic archwires of various colors and their preparation methods |
| CN104294233A (zh) * | 2005-01-13 | 2015-01-21 | 港大科桥有限公司 | 经表面处理的形状记忆材料及其制造方法 |
| JP2019505683A (ja) * | 2016-01-20 | 2019-02-28 | ケルテック | 着色金属を製造するために一価または多価ガスイオンのビームを使用する処理方法 |
-
1988
- 1988-10-24 JP JP63267671A patent/JPH02115362A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6910273B2 (en) * | 1999-12-23 | 2005-06-28 | Tmi Technologies, Inc. | Manufacturing method for jewelry including shape memory alloy elements |
| WO2004108983A3 (de) * | 2003-06-05 | 2005-05-26 | Rossendorf Forschzent | Verfahren zur herstellung einer nickelarmen oberfläche auf nitinol |
| US7704073B2 (en) | 2004-03-29 | 2010-04-27 | National Tsing Hua University | Orthodontic archwires of various colors and their preparation methods |
| CN104294233A (zh) * | 2005-01-13 | 2015-01-21 | 港大科桥有限公司 | 经表面处理的形状记忆材料及其制造方法 |
| WO2008064517A1 (en) * | 2006-11-27 | 2008-06-05 | Lifetech Scientific (Shenzhen) Co., Ltd. | Method for preparing a coating on the surface of medical devices made of nickel-titanium alloy |
| JP2019505683A (ja) * | 2016-01-20 | 2019-02-28 | ケルテック | 着色金属を製造するために一価または多価ガスイオンのビームを使用する処理方法 |
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