JPH05311435A - 形状記憶合金 - Google Patents
形状記憶合金Info
- Publication number
- JPH05311435A JPH05311435A JP11503592A JP11503592A JPH05311435A JP H05311435 A JPH05311435 A JP H05311435A JP 11503592 A JP11503592 A JP 11503592A JP 11503592 A JP11503592 A JP 11503592A JP H05311435 A JPH05311435 A JP H05311435A
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- JP
- Japan
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- shape memory
- memory alloy
- corrosion resistance
- iron
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐食性向上を目的とした表面処理方法を行っ
た形状記憶合金を提供する。 【構成】 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、
Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうちの１種または２種以上の
元素、またはそれに加えてＣ、Ｐ、Ｎのうちの１種また
は２種以上の元素のイオン注入を行ったことを特徴とす
る鉄基形状記憶合金。
た形状記憶合金を提供する。 【構成】 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、
Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうちの１種または２種以上の
元素、またはそれに加えてＣ、Ｐ、Ｎのうちの１種また
は２種以上の元素のイオン注入を行ったことを特徴とす
る鉄基形状記憶合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性を向上させた鉄
基形状記憶合金に関するものである。
基形状記憶合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】形状記憶合金は結晶組織のマルテンサイ
ト変態の利用によって形状記憶効果を得ることができる
金属材料である。そのなかでも鉄基形状記憶合金と称さ
れる鉄を基成分とする形状記憶合金は、広く一般に知ら
れているＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金と比較して成分元素
の価格が安く、また一般の製鉄設備を使った鋳込み・成
形ができるため、コストが非常に低いという長所を持
つ。
ト変態の利用によって形状記憶効果を得ることができる
金属材料である。そのなかでも鉄基形状記憶合金と称さ
れる鉄を基成分とする形状記憶合金は、広く一般に知ら
れているＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金と比較して成分元素
の価格が安く、また一般の製鉄設備を使った鋳込み・成
形ができるため、コストが非常に低いという長所を持
つ。
【０００３】鉄基形状記憶合金は形状記憶効果という機
能は持ってはいるが、耐食性は必ずしも充分ではない。
一般に、耐食性が低い材料を腐食が問題となる環境で用
いるときには塗装・メッキ・コーティング等の表面被覆
処理が施される。しかし材料が形状記憶合金の場合に
は、母材の形状記憶効果が発現して寸法が変化したとき
に処理を行った表面被覆は剥離してしまう可能性が高い
ために、塗装・メッキ・コーティング等といった従来技
術である表面被覆処理方法では必ずしも充分ではない。
特開昭６１−２０１７６１号公報にはＣｒ、Ｎｉおよび
Ｃｏなどを添加して形状記憶特性を損なわずに耐食性を
向上させる提案も成されているが、こうした元素の添加
は圧延などの加工性や溶接性などの劣化を招くなどとい
った問題点が多いのに加えて、コストの上昇を伴う。
能は持ってはいるが、耐食性は必ずしも充分ではない。
一般に、耐食性が低い材料を腐食が問題となる環境で用
いるときには塗装・メッキ・コーティング等の表面被覆
処理が施される。しかし材料が形状記憶合金の場合に
は、母材の形状記憶効果が発現して寸法が変化したとき
に処理を行った表面被覆は剥離してしまう可能性が高い
ために、塗装・メッキ・コーティング等といった従来技
術である表面被覆処理方法では必ずしも充分ではない。
特開昭６１−２０１７６１号公報にはＣｒ、Ｎｉおよび
Ｃｏなどを添加して形状記憶特性を損なわずに耐食性を
向上させる提案も成されているが、こうした元素の添加
は圧延などの加工性や溶接性などの劣化を招くなどとい
った問題点が多いのに加えて、コストの上昇を伴う。
【０００４】高い耐食性を持ち、加工や溶接に困難がな
く、種々の形状の製品にも適用でき、かつ耐食性が形状
記憶効果による形状変化によっても、処理の剥離等によ
って劣化しない鉄基形状記憶合金が求められている。
く、種々の形状の製品にも適用でき、かつ耐食性が形状
記憶効果による形状変化によっても、処理の剥離等によ
って劣化しない鉄基形状記憶合金が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐食性が高
くかつ母材の形状記憶効果による寸法変化を生じた場合
にも耐食性の劣化がない鉄基形状記憶合金を提供するも
のである。
くかつ母材の形状記憶効果による寸法変化を生じた場合
にも耐食性の劣化がない鉄基形状記憶合金を提供するも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高い耐食
性を持つ鉄基形状記憶合金材料を得ることに対して鋭意
研究を重ねた結果、本発明を構成したもので、その要旨
とするところは下記のとおりである。 （１） Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎ
ｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうちの１種または２種以上の元
素のイオン注入を行ったことを特徴とする鉄基形状記憶
合金。
性を持つ鉄基形状記憶合金材料を得ることに対して鋭意
研究を重ねた結果、本発明を構成したもので、その要旨
とするところは下記のとおりである。 （１） Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎ
ｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうちの１種または２種以上の元
素のイオン注入を行ったことを特徴とする鉄基形状記憶
合金。
【０００７】（２） Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうちの１種または
２種以上の元素に加えて、Ｃ、Ｐ、Ｎのうちの１種また
は２種以上の元素のイオン注入を行ったことを特徴とす
る鉄基形状記憶合金。本発明によれば、任意の形状にお
いて高い耐食性を持ちながら、母材の寸法変化に対して
も剥離が全くない鉄基形状記憶合金を提供することがで
きる。
Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうちの１種または
２種以上の元素に加えて、Ｃ、Ｐ、Ｎのうちの１種また
は２種以上の元素のイオン注入を行ったことを特徴とす
る鉄基形状記憶合金。本発明によれば、任意の形状にお
いて高い耐食性を持ちながら、母材の寸法変化に対して
も剥離が全くない鉄基形状記憶合金を提供することがで
きる。
【０００８】
【作用】イオン注入処理は母材表面下への元素添加によ
る表面処理法であり、処理表層から母材にかけて元素組
成は傾斜的に変化していくために、塗装・メッキ等の母
材表面上に被覆をかぶせる表面処理とは処理の原理が根
本的に異なる。本発明の合金は、処理層と母材との間に
応力が集中するような不連続な界面が存在しないめに、
母材に大きな寸法変化が生じた場合にも処理層の剥離が
原理的にない。
る表面処理法であり、処理表層から母材にかけて元素組
成は傾斜的に変化していくために、塗装・メッキ等の母
材表面上に被覆をかぶせる表面処理とは処理の原理が根
本的に異なる。本発明の合金は、処理層と母材との間に
応力が集中するような不連続な界面が存在しないめに、
母材に大きな寸法変化が生じた場合にも処理層の剥離が
原理的にない。
【０００９】イオン注入処理により耐食性向上を施した
鉄基形状記憶合金を考えたとき、イオン注入元素として
クロムを用いたものは、ステンレス鋼表層でのクロム酸
化層による耐食効果の類推から耐食性向上効果はある程
度は想像ができる。クロムイオン注入を行った鉄基形状
記憶合金の３．５％塩水中での測定では、注入を行う前
と比較して孔食電位が上昇するという耐食性向上効果が
得られる。しかし、本発明者らはより優れた耐食性改善
効果を求めて研究開発を推進してきた結果、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、
Ｃｕのうちの１種または２種以上の元素、またはＴｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐ
ｔ、Ｃｕのうちの１種または２種以上の元素に加えて、
Ｃ、Ｐ、Ｎのうちの１種または２種以上の元素を、エネ
ルギーが１０keV 以上３MeV 以下で、注入量が５×１０
16以上１×１０19ions/cm2以下でイオン注入することに
より大きな改善効果が得られることを見出した。
鉄基形状記憶合金を考えたとき、イオン注入元素として
クロムを用いたものは、ステンレス鋼表層でのクロム酸
化層による耐食効果の類推から耐食性向上効果はある程
度は想像ができる。クロムイオン注入を行った鉄基形状
記憶合金の３．５％塩水中での測定では、注入を行う前
と比較して孔食電位が上昇するという耐食性向上効果が
得られる。しかし、本発明者らはより優れた耐食性改善
効果を求めて研究開発を推進してきた結果、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、
Ｃｕのうちの１種または２種以上の元素、またはＴｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐ
ｔ、Ｃｕのうちの１種または２種以上の元素に加えて、
Ｃ、Ｐ、Ｎのうちの１種または２種以上の元素を、エネ
ルギーが１０keV 以上３MeV 以下で、注入量が５×１０
16以上１×１０19ions/cm2以下でイオン注入することに
より大きな改善効果が得られることを見出した。
【００１０】Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｄ、Ｐ
ｔ、ＣｕはＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ等といったステンレス鋼の
成分として一般に添加される元素ではないため、ステン
レス鋼の類推からは容易には予想されない添加元素であ
る。それにも拘らず、本発明者らはイオン注入法という
非熱平衡処理で元素添加を行った場合には、塩水中の孔
食電位の上昇や温塩水噴霧試験の結果でも大きな耐食性
向上の効果が得られることを明らかにした。さらにこれ
ら元素の２種以上を合わせて注入することにより各々を
単独に注入したいずれの場合よりも高い効果も得られ
る。
ｔ、ＣｕはＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ等といったステンレス鋼の
成分として一般に添加される元素ではないため、ステン
レス鋼の類推からは容易には予想されない添加元素であ
る。それにも拘らず、本発明者らはイオン注入法という
非熱平衡処理で元素添加を行った場合には、塩水中の孔
食電位の上昇や温塩水噴霧試験の結果でも大きな耐食性
向上の効果が得られることを明らかにした。さらにこれ
ら元素の２種以上を合わせて注入することにより各々を
単独に注入したいずれの場合よりも高い効果も得られ
る。
【００１１】イオン注入により元素の添加がなされるの
は表面近傍の極く薄い層のみであるので、耐食性向上の
効果が得られた後にも形状記憶効果の減退はなく、さら
に形状記憶効果により寸法が変化した後にも処理層の剥
離はなく、向上した耐食性にも変化はない。
は表面近傍の極く薄い層のみであるので、耐食性向上の
効果が得られた後にも形状記憶効果の減退はなく、さら
に形状記憶効果により寸法が変化した後にも処理層の剥
離はなく、向上した耐食性にも変化はない。
【００１２】
１．質量％でＦｅ−２８Ｍｎ−６Ｓｉ−５Ｃｒの組成を
持つ鉄基形状記憶合金の平板に対して、１００keV のチ
タンイオンビームを５×１０17ions/cm2のドーズ量で注
入を行った後に、３．５％塩水中で孔食電位を測定し
た。結果の一部を表１に示す。表１によれば、Ｔｉのイ
オン注入によって鉄基形状記憶合金は注入前と比較して
孔食電位の上昇を示す。
持つ鉄基形状記憶合金の平板に対して、１００keV のチ
タンイオンビームを５×１０17ions/cm2のドーズ量で注
入を行った後に、３．５％塩水中で孔食電位を測定し
た。結果の一部を表１に示す。表１によれば、Ｔｉのイ
オン注入によって鉄基形状記憶合金は注入前と比較して
孔食電位の上昇を示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】２．質量比でＭｎおよびＳｉをそれぞれ３
０％および６％含有し、残部がＦｅと不可避な不純物よ
りなる鉄基形状記憶合金の板材に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃ、Ｐのうちの１種または２
種以上の元素をイオン注入した。用いた母材のサイズは
６０mm×２０mm、厚み２mmであった。また、耐食性を評
価する面は鏡面加工を行った後にイオン注入を行った。
試験にあたっては同一注入条件の試験体を各々二体製作
し、一体はイオン注入の後に形状回復のための加熱に相
当する熱処理を行った。
０％および６％含有し、残部がＦｅと不可避な不純物よ
りなる鉄基形状記憶合金の板材に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃ、Ｐのうちの１種または２
種以上の元素をイオン注入した。用いた母材のサイズは
６０mm×２０mm、厚み２mmであった。また、耐食性を評
価する面は鏡面加工を行った後にイオン注入を行った。
試験にあたっては同一注入条件の試験体を各々二体製作
し、一体はイオン注入の後に形状回復のための加熱に相
当する熱処理を行った。
【００１５】このようにして得られた試験体についてＪ
ＩＳ Ｚ２３７１に準拠した方法で塩水噴霧試験を施し
た。７２０時間の噴霧の後、試験体を取り出しイオン注
入を行った鏡面における発錆面積の比を測定した。その
結果を表２に示す。
ＩＳ Ｚ２３７１に準拠した方法で塩水噴霧試験を施し
た。７２０時間の噴霧の後、試験体を取り出しイオン注
入を行った鏡面における発錆面積の比を測定した。その
結果を表２に示す。
【００１６】
【表２】
【００１７】
【発明の効果】このように本発明によれば、高い耐食性
を持ちかつその耐食性が形状記憶効果による寸法変化に
対しても失われることのない鉄基形状記憶合金を提供す
ることができる。
を持ちかつその耐食性が形状記憶効果による寸法変化に
対しても失われることのない鉄基形状記憶合金を提供す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 忠克 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうちの１種または２種以
上の元素のイオン注入を行ったことを特徴とする鉄基形
状記憶合金。 - 【請求項２】 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうちの１種または２種以
上の元素に加えて、Ｃ、Ｐ、Ｎのうちの１種または２種
以上の元素のイオン注入を行ったことを特徴とする鉄基
形状記憶合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11503592A JPH05311435A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 形状記憶合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11503592A JPH05311435A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 形状記憶合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05311435A true JPH05311435A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=14652596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11503592A Pending JPH05311435A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 形状記憶合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05311435A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101914757A (zh) * | 2010-07-21 | 2010-12-15 | 北京航空航天大学 | 一种表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金及其制备方法 |
| CN102828157A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-12-19 | 北京航空航天大学 | 一种Nb离子注入沉积对医用TiNi形状记忆合金进行表面改性的方法 |
| CN109023249A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-12-18 | 南京航空航天大学 | 一种提高粉末冶金齿轮表面耐磨性能合金层及其制备方法 |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP11503592A patent/JPH05311435A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101914757A (zh) * | 2010-07-21 | 2010-12-15 | 北京航空航天大学 | 一种表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金及其制备方法 |
| CN102828157A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-12-19 | 北京航空航天大学 | 一种Nb离子注入沉积对医用TiNi形状记忆合金进行表面改性的方法 |
| CN109023249A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-12-18 | 南京航空航天大学 | 一种提高粉末冶金齿轮表面耐磨性能合金层及其制备方法 |
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