JPH0312138B2 - - Google Patents

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JPH0312138B2
JPH0312138B2 JP61227841A JP22784186A JPH0312138B2 JP H0312138 B2 JPH0312138 B2 JP H0312138B2 JP 61227841 A JP61227841 A JP 61227841A JP 22784186 A JP22784186 A JP 22784186A JP H0312138 B2 JPH0312138 B2 JP H0312138B2
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JP
Japan
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heat treatment
temperature
shape
shape memory
molding
Prior art date
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JP61227841A
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English (en)
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JPS6383252A (ja
Inventor
Masayuki Nakamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は形状記憶・超弾性材料の熱処理方法お
よびその装置の改良に関するものである。
(従来の技術) 形状記憶特性および超弾性特性は、共に変態温
度と逆変態温度の差の少ないマルテンサイト変態
いわゆる熱弾性形マルテンサイト変態に起因する
もので、形状記憶特性は一定の温度(As点)以
下の温度で変形した後、これを逆変態温度(Af
点)以上に加熱すると変形前の元の形状に戻る現
象である。一方超弾性特性は、温度変化によら
ず、したがつて加熱なしで4〜5%もの変形ひず
みがゴムのように弾性的に元に戻る現象である。
これは超弾性合金のAf点が室温より低いために、
荷重時に応力誘起変態による見掛け上の塑性変形
が起つても応力を除けばもともと周囲温度がAf
点以上なので、ただちに逆変態して元に戻るもの
である。
形状記憶特性および超弾性特性を有する合金は
NiTi合金の他、Cu−Al−Ni、Cu−Zn−Al、Au
−Cd、In−T1合金など十数種あるが実用化され
ているものとしてNiTi合金がある。形状記憶特
性を利用したものの用途としてコイルばね状アク
チユエーター、クランプ、パイプ接手、電気コネ
クター、整形外科用接骨板などに応用されてお
り、また超弾性特性は歯科矯正ワイヤー、眼鏡フ
レーム、高級ブラジヤーなどに使用されている。
(発明が解決しようとする問題点) 上記のように形状記憶特性および超弾性特性を
利用した用途は種々あるがこれらの用途に合わせ
て逆変態温度(Af点)を夫々調整するものであ
る。このAf点は合金の組成範囲、熱処理条件な
どにより異なるものであり、適宜選択して製造す
るものである。例えば超弾性と形状記憶を利用し
たものに眼鏡フレームのテンプルがある。眼鏡フ
レームのテンプルは、テンプル全体のばね性によ
り把持力を付与するものであり、左右のテンプル
部間を内側にゆるくわん曲させ、かつテンプルの
耳掛部においては耳に掛るように下方にわん曲さ
せて眼鏡がずれ落ちないように成形してあるもの
である。このテンプルの成形および熱処理方法
は、NiTi合金などの線材から所定形状にプレス
などにより成形されたテンプルを第2図に示すよ
うにテンプル6の耳掛部7の上下をヒーターを内
蔵した成形具8,8′でテンプルを内側にわん曲
させると共に耳掛部を下側にわん曲させるように
把持拘束した後、成形具のヒーターを加熱して、
成形と同時に熱処理を施していたものである。し
かしこの方法においては材料のスプリングバツク
により成形した形状が変形するためにスプリング
バツクを考慮した成形具を種々揃えて行う必要が
あつた。また眼鏡フレームを個人の顔に合わせる
ためには、一度成形したテンプルを各人の顔に合
わせて部分的に、形状の再調整をする必要があつ
た。
本発明は上記の問題に鑑みなされたもので形状
記憶・超弾性材料を低温に加熱しながら成形する
ことにより形状を調整する方法および装置を見出
したものであり、眼鏡フレームのテンプル、コイ
ルばね、歯列矯正ワイヤーなどの細かい材料の成
形熱処理に適するものであり、また特に一度形状
記憶処理された材料の再調整に適するものであ
る。
(問題点を解決するための手段および作用) 本発明の第1は、Ni48〜52at%、残部Tiから
なるNi−TiまたはNiもしくはTiの一部をFe、
Co、Cr、Mn、Moの内の1種もしくは、2種以
上の元素で合計が2at%以下の範囲で置換してな
るNi−Ti系形状記憶・超弾性材料に、150℃〜
500℃の温度で10分〜2時間熱処理を施し、続い
て該材料を成形しながら80℃〜200℃の温度で1
秒〜30秒間熱処理を施すことを特徴とする形状記
憶・超弾性材料の熱処理方法であり、本発明の第
2は、Ni48〜52at%残部TiからなるNi−Tiまた
はNiもしくはTiの一部をFe、Co、Cr、Mn、Mo
の内の1種もしくは2種以上の元素で合計が2at
%以下の範囲で置換してなるNi−Ti系形状記
憶・超弾性材料に、150℃〜500℃の温度で10分〜
2時間熱処理を施し、続いて該材料を成形しなが
ら80℃〜200℃の温度で1秒〜30秒間熱処理を施
し、更に150℃〜500℃の温度で10分〜2時間熱処
理を施すことを特徴とする形状記憶・超弾性材料
の熱処理方法である。また本発明の第3は、成形
ノーズと、成形ノーズを加熱する加熱部を有し、
把手によりノーズを操作して材料を成形・熱処理
することを特徴とする形状記憶・超弾性材料の成
形・熱処理装置である。しかして上記の熱処理方
法は、150℃〜500℃で10分〜2時間の熱処理(以
下Aの熱処理という)拘束または無拘束で、80℃
〜200℃で1秒〜30秒間の熱処理(以下Bの熱処
理という)を成形しながら施すものであり、Aの
熱処理を施したのちBの熱処理を施してもよく、
又Aの熱処理を施したのちBの熱処理を施し、再
度Aの熱処理を施してもよいものである。
本発明においてAの熱処理として150℃〜500℃
の温度で10分〜2時間熱処理を施すのは150℃未
満の温度では充分な記憶特性が得られず500℃を
超えると材料が必要以上に軟化してしまい必要な
強度が得られないためである。
またBの熱処理として80℃〜200℃の温度で1
秒〜30秒間熱処理を施すのは、Bの熱処理はAの
熱処理の後の調整成形処理あるいはAの熱処理の
予備成形処理としての作用をなすものであり、こ
のために或る程度の加熱(80〜200℃)を必要と
するもので80℃未満では成形材料に歪が入るおそ
れがあり200℃を超えると弾性の高いものが得ら
れないからである。また上記のAの熱処理時間を
10分〜2時間としたのは温度との関係で高温なら
ば短時間で低温ならば長時間を要するが必要な強
度を持たせるためには上記の時間が好ましい。ま
た上記のBの熱処理時間を1秒〜30秒間としたの
は、1秒未満では良好な成形加熱ができず、30秒
を超えると弾性の高いものが得られないからであ
る。
しかして本発明におけるAの熱処理は、主とし
て充分な形状記憶効果を得るための熱処理である
が、Bの熱処理は材料を低温において加熱成形す
ることにより、材料のスプリングバツクを阻止す
ると共に、成形した形状に記憶させる作用をする
ものである。このためAの熱処理において形状を
記憶させた材料を、Bの成形熱処理を施すと前の
形状が消失してBの熱処理時の形状が記憶される
のである。この際に記憶される特性(変態温度、
発生力、温度ヒステリシス等)は、Aの熱処理で
決まり、回復形状はBの熱処理で決まるものであ
る。したがつてBの熱処理はAの熱処理を施す前
後の形状の調整に適用することができるものであ
る。例えばAの熱処理後Bの熱処理を施す場合は
Aの熱処理は拘束されて成形されている場合でも
無拘束でもよいが、無拘束の場合は大幅な形状の
調整が必要となる。
更にAの熱処理を施した後、Bの熱処理を行い
再度Aの熱処理を施すこともできる。この場合は
Aの熱処理は拘束または無拘束でもよくBの熱処
理において形状を調整して、再度Aの記憶処理を
施すものである。
この際Aの前後の熱処理温度を変えることによ
り、記憶温度の変更も可能である。
しかして一般に熱処理を施すには例えば眼鏡フ
レームのテンプルやコイルばねのフツク部など細
かい部品などの場合にはスプリングバツクのため
に一回の拘束熱処理では成形することが困難であ
り調整が必要となる。そこで本発明は、更に形状
記憶・超弾性材料を用いた細かい部品の形状の調
整ないし成形を加熱しながら行うのに適した装置
を提供するものである。この装置は第1図に示す
ように成形ノーズ1とヒーター2などからなる加
熱部を有する開閉の際の支点3と把手4と加熱温
度を調節するためのコントローラー5とからなる
ものである。この装置は成形ノーズをヒーターに
より加熱して、加熱した状態で材料をはさみ、曲
げたり、伸ばしたりして成形するものでノーズの
形状は成形する材料の形に合わせて適宜変更する
ことができるものである。本装置はコンパクトで
軽量なために、例えば眼鏡フレームのテンプルの
形状の調整など店頭において作業を行う場合に便
利である。
なお本発明において形状記憶・超弾性材料と
は、Ni48〜52at%残部TiからなるNi−Ti、また
はNiもしくはTiの一部をFe、Co、Cr、Mn、Mo
の内の1種もしくは2種以上の元素で合計が2at
%以下の範囲で置換してなるNi−Ti系合金であ
る。上記のNi−TiのNiが48〜52at%であるのは
Niがこの範囲外では形状記憶・超弾性の特性が
劣るからであり、またこれにFe、Co、Cr、Mn、
Moの内の1種もしくは2種以上の元素で合計が
2at%以下の範囲で置換するのは、これらの元素
は上記の特性および加工性を損なわず、耐食性、
強度などを向上させる効果があるが2at%を超え
ると加工性および形状記憶・超弾性を低下させる
からである。
(実施例) 以下に本発明の一実施例について説明する。
Ni50、3at%残部TiのNiTi合金を冷間伸線、
スウエージング加工、ヘツダー加工およびプレス
加工により第2図6に示す形状の直線状のテンプ
ル材を作成した。
次にテンプルの耳掛部7を下方に約25゜の角度
にわん曲させると共にヒーターを有する成形具
8,8′で拘束しながらテンプル全体が400℃にな
るように10分間加熱してAの熱処理を施した。次
に第1図に示す装置を用いて成形ノーズを150℃
に加熱させ上記のテンプルを更に10゜の角度に下
方にわん曲して角度を調整し、この形状で5秒間
保持してBの熱処理を施した。このテンプルは常
温で耳掛部を直線に変形を加えても熱湯に入れる
とBの成形熱処理を行つた35゜の角度に戻つた。
(効果) 本発明によれば形状記憶・超弾性材料の形状の
調整を容易に行うことができるのでこの種の材料
の用途を著しく拡大するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置の一実施例を示す斜視
図、第2図は従来の熱処理方法を示す説明図であ
る。 1……成形ノーズ、2……ヒーター、3……支
点部、4……把手、5……温度コントローラー、
6……テンプル、7……耳掛部、8,8′……成
形具。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Ni48〜52at%残部TiからなるNi−Tiまたは
    NiもしくはTiの一部をFe、Co、Cr、Mn、Moの
    内の1種もしくは2種以上の元素で合計が2at%
    以下の範囲で置換してなるNi−Ti系形状記憶・
    超弾性材料に、150℃〜500℃の温度で10分〜2時
    間熱処理を施し、続いて該材料を成形しながら80
    ℃〜200℃の温度で1秒〜30秒間熱処理を施すこ
    とを特徴とする形状記憶・超弾性材料の熱処理方
    法。 2 Ni48〜52at%残部TiからなるNi−Tiまたは
    NiもしくはTiの一部をFe、Co、Cr、Mn、Moの
    内の1種もしくは2種以上の元素で合計が2at%
    以下の範囲で置換してなるNi−Ti系形状記憶・
    超弾性材料に、150℃〜500℃の温度で10分〜2時
    間熱処理を施し、続いて該材料を成形しながら80
    ℃〜200℃の温度で1秒〜30秒間熱処理を施し、
    更に150℃〜500℃の温度で10分〜2時間熱処理を
    施すことを特徴とする形状記憶・超弾性材料の熱
    処理方法。 3 成形ノーズと成形ノーズを加熱する加熱部を
    有し、把手によりノーズを操作して材料を成形・
    熱処理することを特徴とする形状記憶・超弾性材
    料の成形・熱処理装置。
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JP23868589A JPH02277752A (ja) 1986-09-26 1989-09-14 形状記憶・超弾性材料の熱処理方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5928548A (ja) * 1982-08-06 1984-02-15 Kazuhiro Otsuka 超弾性、非可逆形状記憶性Ni−Ti基合金材とその製造方法

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