JPH0441639A - 超弾性バネ合金の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超弾性機能を有する形状記憶合金に関し、詳
しくはバネ材等に用いられる形状記憶合金及びその製造
方法に関する。

［従来の技術］ ＴｉＮｉ合金　ＴｉＮ１Ｘ合金（但し、Ｘ−Ｆｅ、Ｃｕ
、Ｃｒ、Ｖ・・・等）合金が、熱弾性マルテンサイト変
態の逆変態に付随して顕著な形状記憶効果を示すことは
良く知られている（「金属」１９６６年２月１３日号、
４４．ｒ日本金属学会会報」第１２巻、第３号（１９７
Ｂ）１５７゜「日本金属学会誌」第３０巻、第２号（１
９７５）１７５）。

これと同時にＴｉＮｉ合金にゴムのようなしなやかさを
示す超弾性機能があることも良く知られている（ｒＪ、
Ａｐｐｌ、ｐｈｙｓ、、３４（１９６３）１４７５．東
北大学選研紮報２７（１，９７１）２４５）　　。

更１．：、ＴｉＮｉ合金にＣを添加したＴｉＮｉＣ合金
について１本発明者はＣ添加によって１本質的なＴｉＮ
ｉ合金のもつ形状記憶特性は損なわれないこと、及び形
状記憶、特に可逆形状記憶特性に役立つことを示してい
る（東北大学選研索報。

昭和５７年６月、第３８巻、特開昭６３−１１６３６号
公報） 前述したＴｉＮｉ合金の超弾性機能は、約７％の伸び変
形を与えても、荷重を解放すると同時に殆ど元に戻る。

また、変形に必要な応力が殆ど一定で、且つ変形除荷の
回復応力もほぼ一定となるため、これまでにブラジャー
用芯金、歯列矯正器具、カテーテルガイドワイヤー等主
として人体に関するバネ材とに使用されている。

［発明が解決しようとする課８］ しかし、従来のステンレス、あるいはピアノ線等のバネ
材に比べ、バネの剛性に欠ける難点があった。

これに対し１通常ＴｉＮｉ合金の超弾性機能は。

冷間加工後、４００〜５５０℃の時効処理によって付与
されるが、この方法では、優れた変形・回復挙動を示す
もののバネとしての剛性感に欠ける。

これを解決する手段として冷間加工状態でバネ材として
使用する方法が挙げられるが、剛性感の改善には若干の
効果は認められるものの１本来的に求められる超弾性機
能は損なわれる。

このように、従来のバネ材の剛性を保持できなため１人
体に係るガイドワイヤー、ブラジャー芯金、歯列矯正器
具に形状記憶合金を用いる場合において、従来と同等の
機能を持たせるためには。

用いる線は太くなり、外見上、スペース上の問題を生じ
ていた。

そこで１本発明の技術的課題は、上記難点を解決し、断
面積が小なる場合においても１本質的な超弾性機能を損
なわず高い剛性を有するバネ材等に用いられるＴｉＮｉ
Ｃ形状記憶合金及びその製造方法を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、ＴｉＮｉ系形状記憶合金において、Ｃ
を０．２０〜５．Ｏａｔ％含み、３７℃以下で超弾性特
性を有することを特徴とするＴｉＮｉＣ形状記憶合金が
得られる。

本発明によれば、前記ＴｉＮｉＣ形状記憶合金において
、Ｎｉ及びＣの含有量が総量で少なくとも５０ａ　ｔ％
以上であることを特徴とするＴｉＮｉＣ形状記憶合金が
得られる。

本発明によれば、前記ＴｉＮｉＣ形状記憶合金を製造す
る方法であって、６００’Ｃ以下の時効処理を行うこと
を特徴とするＴｉＮｉＣ形状記憶合金の製造方法が得ら
れる。

本発明によれば、前記ＴｉＮｉＣ形状記憶合金の製造方
法であって、前記時効処理は４００〜５５０℃で行うこ
とを特徴とするＴｉＮｉＣ形状記憶合金の製造方法が得
られる。

ＴｉＮｉ合金で少なくとも３７℃における超弾性特性を
得るためには、６００”Ｃ以下の温度での時効処理によ
って中間相変態が現れる必要がある。

溶体化処理後の６００℃以下の温度で時効処理がおこな
われる場合は、中間相変態が現れるためには、Ｎｉ濃度
は少なくとも５０．５ａｔ％が必要である。

また、冷間加工後に６００’Ｃ以下の温度での時効処理
が行われる場合には１合金のＮｉ濃度は４９、Ｏａｔ％
以上である。

特に、超弾性の良好なカーブを得る最適熱処理温度の５
００℃前後の時効処理では１合金のＮｉ濃度は少なくと
も５０．２ａｔ％が必要とされる。

本発明によるＴｉＮｉＣ合金についても少なくとも同様
の時効で中間相変態が出現されることが必要とされる。

しかし、Ｃの添加により剛性アップの効果と同時に変態
温度低下の効果を奏するためには合金中のＮｉ４度は、
ＴｉＮｉ合金に比べ少ない領域で可能であり１具体的に
は、Ｎｉ十Ｃの含量が５０．０ａｔ％以上であれば良い
。

本発明において、Ｃの添加効果の範囲を０．２０〜５．
Ｏａｔ％としたのは、０．２０ａｔ％未満では１変態温
度を低下させ剛性アップの効果が認め難いためであり、
５．Ｏａｔ％を越えると剛性の上昇効果は認められるも
のの、冷間加工性を極度に悪くするためである。

尚、以下に述べる実施例においては、ＴｉＮｉ合金につ
いて述べるでいるが１本発明はＴｉＮｉ合金の一部を第
３の元素Ｘ　（Ｘｌ、ｔＣｒ、　Ｖ、　Ａ　Ｉ　。

Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ等の元素）で置換したＴｉＮ１Ｘ合金に
ついても、Ｃ添加効果は十分に認められるものである。

［実施例コ 次に１本発明の実施例を図面を参照して説明する。

溶解法によって得たＴｉＮｉ合金及びＴｉＮｉＣ合金及
びＴｉＮｉＣ合金を熱間加工、冷間加工によって、直径
１．３１１ｍφまで加工し、９５０℃×１０分の溶体化
処理後、直径１，０■φまで加工し、冷間加工率４０％
の試験片を得た。

その後、５００℃で３０分間の時効処理を行い。

３７℃での引張り試験により、荷重及び除荷型サイクル
による超弾性特性の測定を行った。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例による合金とし
て＋　Ｔ　ｊ　５０−Ｘ／２Ｎ　ｉ　５０−Ｘ／２ＣＸ
合金（但し、　　Ｘ−１，２，３，）　＋　　Ｔ　ｉ　
４９．７５−Ｘ／２　　・Ｎｉ５０、２５−Ｘ／２　Ｃ
Ｘ合金（但し、Ｘ−１，２，３，）の式で表わされるＴ
ｉＮｉ合金線の５％引張りによる荷重・除荷型サイクル
結果を示している。

また、比較例として、上記合金のＸ−０の場合の合金も
夫々併せて示した。

第１図（ａ）、（ｂ）において、Ｃを添加しない（Ｘ−
０）の比較例に係るＴｉ、。Ｎｉ、。合金線は、３７℃
では超弾性を示さないが、ＣをＸ−１゜２．３の割合で
添加した実施例による合金はそれぞれ良好な超弾性特性
を示し、その応力レベルもほぼ直線的に高くなっている
。また、同様なことが（Ｔ　ｉ　４９．５−Ｘ／２Ｎ　
ｉ　５０．５−Ｘ／２ＣＸ　（Ｘ＝　１　、２゜３）合
金について言えることが判明した。

−船釣に、ＴｉＮｉ合金にＣを添加すると。

ＴｉＮｉ合金がマトリックス中のＣと反応して。

主としてＴｉＣを生成させ、この合金の変態温度を低下
させることが知られている。しかし２本発明の実施例に
おいては単にＣが合金の変態温度を低下させるだけでは
なく、加工によって、ファイバー化されたＴｉＣが１０
の添加量に共に増加し。

合金の超弾性の応力アップを導き母相でのバネの剛性ア
ップをさせる効果を導くものであることが判明した。

゛［発明の効果］ 以上説明したように１本発明によれば、少なくとも体温
（３７℃）でバネ剛性の高い超弾性を得ることかできる
ため、従来のＴｉＮｉ合金で使われていた歯列矯正器具
、ブラジャー用芯金、カテーテルガイドワイヤー等人体
に供される断面の小さなバネ材等に幅広く使われること
が期待さねる。

荷重サイクル結果を夫々示す図で、比較の為にＴ　ｉ　
５ＯＮ　ｊ　ｓｏ金合金即ち、Ｘ−０）、及びＴｉａ、
７ｓＮｉ５゜２９合金（即ち、Ｘ−０）の式で表される
ＴｉＮｉ合金線の特性も併せＣ示した。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＴｉＮｉ系形状記憶合金において、 Ｃを０．２０〜５．０ａｔ％含み、３７℃以下で超弾性
   特性を有することを特徴とするＴｉＮｉＣ形状記憶合金
   。 ２、第１の請求項記載のＴｉＮｉＣ形状記憶合金におい
   て、Ｎｉ及びＣの含有量が総量で少なくとも５０ａｔ％
   以上であることを特徴とするＴｉＮｉＣ形状記憶合金。 ３、第１又は第２の請求項記載のＴｉＮｉＣ形状記憶合
   金を製造する方法であって、６００℃以下の時効処理を
   行うことを特徴とするＴｉＮｉＣ形状記憶合金の製造方
   法。 ４、第３の請求項記載のＴｉＮｉＣ形状記憶合金の製造
   方法において、前記時効処理は４００〜５５０℃で行う
   ことを特徴とするＴｉＮｉＣ形状記憶合金の製造方法。