JPH0429727B2

JPH0429727B2 -

Info

Publication number: JPH0429727B2
Application number: JP60051035A
Authority: JP
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1985-03-14
Publication date: 1992-05-19
Also published as: JPS61210142A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は耐衝撃性に優れたNiTi合金及びその
製造方法に係り、特にNiTi形状記憶合金として
有用な耐衝撃性に優れたNiTi合金及びその製造
方法に関する。〔従来の技術〕 NiTi合金のうち、Ni55重量％、Ti45重量％
（±１〜２重量％）合金は形状記憶効果を示すこ
とから、近年注目を集めている。 NiTi合金は、Tiが極めて高活性であることか
ら、通常の耐火物容器を用いた溶解では良好な合
金は得られない。従つて、NiTi合金の製造方法
としては、従来よりアーク溶解による方法、ある
いは黒鉛坩堝を用いた高周波溶解等が実施されて
いる。〔発明が解決しようとする問題点〕しかしながら、上記従来のうち、アーク溶解に
よる方法は、均質な合金が得られず、しかも、鋳
物を得ることができないという欠点を有する。ま
た黒鉛坩堝による方法においては、合金中に炭素
（以下、Ｃと略記する。）が混入し易く、高純度の
NiTi合金を製造するのは困難であつた。一方、NiTi合金の機械的性質や形状状記憶効
果が、合金の酸素（以下、Ｏと略記する。）含有
量によつて著しく影響を受けることは以前から知
られていることである。しかるに、前記従来の方
法は、いずれの場合においても、Ｏ含有量のない
ものが得られない。即ち、従来法では不純物含有
量が少ない高純度のNi及びTi原料を用いて溶解
しても、得られる合金のＯ含有率は通常1000ppm
以下に保つことは困難である。上記問題点のうち、NiTi合金中のＣ混入の問
題については、カルシア（CaO）坩堝を用いるこ
とにより、Ｃの混入を容易に低減できる旨の報告
がなされているが、カルシア坩堝を用いた場合に
おいても、Ｏ混入の問題は解決されていない。従つて、従来より、NiTi合金中のＯ混入量を
低減することは、高特性のNiTi合金を得るため
の重要な改良点とされているが、現時点において
は、原料の吟味や溶解炉の選択などを除いて、本
外的な劣力はなされておらず、十分満足し得る対
策は提案されていない。〔問題点を解決するための手段〕本発明は上記従来の問題点を解決し、Ｃ及びＯ
の含有量が極めて少ないNiTi合金及びその製造
方法を提供するものであつて、ニツケル53〜57重量％、チタン43〜47重量％及
びイツトリウム50〜800ppmよりなる耐衝撃性に
優れたNiTi合金、及び内面がカルシア質炉材で構成された容器中に
て、真空又はアルゴン雰囲気下でNiを溶解した
後、イツトリウムを添加して脱酸処理し、しかる
後Tiを添加する方法であつて、冷却固化後にイ
ツトリウムを50〜800ppm残留させるように添加
することを特徴とする耐衝撃性に優れたNiTi合
金の製造方法。を要旨とするものである。以下に本発明につき詳細に説明する。なお、本明細書において「％」は、「重量％」
を表す。本発明のNiTi合金のNi及びTiの組成比は、
Ni53〜57％、Ti43〜47％、即ちNi55％、Ti45％
（±１〜２％）のNiTi形状記憶合金組成とする。本発明のNiTi合金は、合金中にイツトリウム
を50〜800ppm含有する。合金中にイツトリウム
が50〜800ppm含有されたNiTi合金は、イツトリ
ウムの存在により、合金中に混入したＯがY₂O₃
といつたイツトリウム酸化物となるため、Ｏ含有
量が極めて低減され、その耐衝撃性が大幅に向上
する。（生じたイツトリウム酸化物はスラグや炉
壁耐火材に吸収される。）合金中のイツトリウム含有量が50ppmより少な
いと、十分なＯ含有量低減効果が発揮されず、耐
衝撃性の高い合金が得られない。またイツトリウ
ム含有量が800ppmよりも多いと、イツトリウム
が合金の結晶粒界に偏析するなどして、合金が脆
くなるため、耐衝撃性が低下することとなる。特
に好ましいイツトリウムの含有量は100〜700ppm
である。さらに好ましくは、100〜500ppmであ
る。次に、このような本発明のNiTi合金の製造方
法について説明する。本発明の製造方法においては、内面がカルシア
質炉材で構成された容器中にて、真空又はアルゴ
ン雰囲気下で、まずNiを溶解した後、イツトリ
ウムを添加して脱酸処理する。このときのイツト
リウムの添加量は、後工程でTiを添加した後に
冷却・凝固せしめたときの残留量が合量で50〜
800ppmとなるような量である。この添加量は、
例えば、繰り返し実験しておいて、用いるイツト
リウムの歩留りを予め求めておき、これに基いて
決定しても良い。イツトリウムの添加方法は、特に限定はなく、
従来より接種等に用いられている各種の方法が用
いられる。なお、イツトリウムを添加した後は、十分に撹
拌を行うようにするのが好ましい。また、本発明方法においては、イツトリウムの
Ni溶湯への添加に先立つて、Ni溶湯中にアルゴ
ンガスを吹込み、介在物を除去するようにするの
も有用である。イツトリウムを添加した後、引き続いて溶湯に
Tiを添加する。 Ni、Ti原料としては、高純度のものを用いる
のが好ましいが、本発明においては、後工程で添
加するイツトリウムの脱酸作用によりＯ含有量を
低減できることから、Ｏ含有量の比較的高い原料
をも用いることができる。本発明において、合金の溶融に用いる容器の内
面を構成するカルシア質炉材としては、カルシア
（CaO）、ラルナイト（安定化2CaO・SiO₂）、メ
ルウイナイト（3CaO・MgO・2SiO₂）、アノルサ
イト（CaO・Al₂O₃・2SiO₂）ならびにCaOを富
化したドロマイト等が挙げられる。このようなカルシア質炉材は、そのCaO含有率
が20％以上、特に40％以上のものが好ましい。
CaO含有量の高いカルシア質炉材は酸化物と反応
し易く、NiTi合金溶湯中の酸化物を吸収し、酸
化物介在量を大幅に減少させることができ、ま
た、Ti等に対する安定性が高いので、高温溶解
が可能となる。〔作用〕 NiTi合金中にイツトリウムを50〜800ppm含有
させることにより、合金中に混入したＯがイツト
リウム酸化物として除かれ、合金のＯ含有量を大
幅に低減することができる。しかも、合金中のイ
ツトリウムはイツトリウム酸化物を還元すること
はなく、Ｏ含有量は極めて確実に低減される。本発明では、得られるNiTi合金のＯ含有量を
通常で800ppm以下とすることが可能である。〔実施例〕以下に本発明を実施例により更に具体的に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の
実施例に限定されるものではない。実施例１電解ニツケル（公称純度99.9％）及びスポンジ
チタン（酸素含有量0.07％及び0.042％の２種類）
を用い、１溶解あたり合量で0.8Kgとなるように
配合し、Ni55％、Ti45％のNiTi形状記憶合金の
製造を行つた。使用に供したCaO坩堝（内径約50mm）は、一級
試薬のCaOを原料とし、これを20メツシユに粉砕
後、坩堝型中へ入れてよくつき固め、固められた
坩堝を約900℃、４時間電気抵抗炉中で仮焼する
ことにより作成した。CaO坩堝の組成は第１表に
示す通りである。

〔効果〕

以上詳述した通り、本発明のNiTi合金は、イ
ツトリウムを50〜800ppm含むものであり、イツ
トリウムのＯ吸収効果により、合金中のＯ含有量
が著しく低減されるため、低酸素NiTi合金とな
る。しかして、このような本発明のNiTi合金は、
内面がカルシア質炉材で構成された容器を用い、
真空又はアルゴン雰囲気下でNiを溶解した後、
イツトリウムを添加して脱酸処理し、次いでTi
を添加して溶融させた後、冷却・固化させる本発
明の方法により、容易に製造される。本発明によれば、低酸素で、かつ低炭素含有量のTiNi合金を
容易に得ることができる。従つて、得られる合金は極めて耐衝撃特性に
優れる。極めて均質な組成の合金が得られる。１回の溶融操作で良い。原料は高酸素含有量のものでも良く、安価な
原料で製造し得る。，より合金の製造コストを低廉化するこ
とができる。鋳物として鋳造することができる。等の様々な効果が奏され、工業的に極めて有利で
ある。従つて、本発明は、特に優れたNiTi形状記憶
合金を製造するに極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は実施例１で得られた試験結
果を示すグラフであり、第１図は合金中のＹ含有
量とＯ含有量との関係を示し、第２図は合金中の
Ｙ含有量と耐衝撃特性との関係を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１ニツケル53〜57重量％、チタン43〜47重量％
及びイツトリウム50〜800ppmよりなる耐衝撃性
に優れたNiTi合金。２内面がカルシア質炉材で構成された容器中に
て、真空又はアルゴン雰囲気下でNiを溶解した
後、イツトリウムを添加して脱酸処理し、しかる
後Tiを添加する方法であつて、冷却固化後にイ
ツトリウムを50〜800ppm残留させるように添加
することを特徴とする耐衝撃性に優れたNiTi合
金の製造方法。