JPH0678577B2

JPH0678577B2 - 形状記憶合金

Info

Publication number: JPH0678577B2
Application number: JP1148456A
Authority: JP
Inventors: 芳彦礒部
Original assignee: NIPPON KOGYO GINKO KK
Current assignee: NIPPON KOGYO GINKO KK
Priority date: 1989-06-13
Filing date: 1989-06-13
Publication date: 1994-10-05
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPH0313535A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は貴金属、特に金を母材とする形状記憶合金の
提供に関し、より詳細には金・カドミウム合金に代る金
−アルミニウム系合金からなるAu基形状記憶合金の提供
に関する。

［従来の技術］形状記憶合金は、いわゆる機能材料として工業用素材、
機械要素、電子部品ないし日用品の構成素材等として用
いられている。

特に、熱弾性型マルテンサイト変態をもつ合金の応用範
囲は広く、その用目的に合せた形状記憶合金が種々開発
されている。

その典型的な合金としてチタン50対ニッケル50の形状記
憶合金がある。このチタン50対ニッケル50の金属間化合
物は、その引張り強さが60〜75kg/mm²と強く、所期変形
への回復力が特に良好であり、種々の目的に向けた利用
がなされている。

又、これ以外にも代表的な熱弾性型マルテンサイト変態
をもつ形状記憶合金として、Ag−Cd、Au−Cd、Cu−Al−
Ni、Cu−Au−Zn、Cu−Sn、Cu−Zn、Cu−Zn−Ｘ、In−T
l、Ni−Al、Ti−Ni等が形状記憶効果をもつ合金として
開発されるにいたっている。

［発明が解決しようとする課題］かゝる形状記憶合金は主としてニッケル−チタン合金等
のように工業的に用いられるものが多く、装飾的機能を
主眼としたものが少なかった。

又、ニッケル−チタン合金は成形性、加工性が悪く、機
能性の割にコスト高とされる難があった。

又、比較的良好な引張り変形挙動を示し、しかも装飾的
機能をも合せ有する金−カドミウム系合金では、カドミ
ウムによる公害発生の問題があり形状記憶合金として必
ずしも満足し得るものではなかった。

かかる点から熱弾性型マルテンサイト変態をもつ金−ア
ルミニウム系合金の開発が試みられている。

特に金−アルミニウムの二元合金では、３〜４重量％ア
ルミニウム域にマルテンサイト相が存在することが認め
られている。

しかしながら、この金−アルミニウムの二元合金で３〜
４重量％のアルミニウム域に生ずるβ相では同時にAu₄A
lの金属間化合物を供出し、合金としては非常に脆く実
用に供し得るものではなかった。

本発明では、特に装飾的機能にも優れているAu基形状記
憶合金の提供を目的とし、安定な熱弾性型マルテンサイ
ト変態をもつ二方向性の、しかも超弾性を有するAu基形
状記憶合金の提供を目的としている。

［課題を解決するための手段］本発明にかゝる形状記憶合金は、前記の目的を達成する
ものとして、金73〜77重量％、銅21〜23重量％と、アルミニウム２〜４重量％との成分組成からなるAu基合
金、又は、金73〜77重量％と、銅11〜13重量％及び銀９〜11重量％と、アルミニウム２〜４重量％との成分組成からなるAu基合
金、として形状記憶効果に優れたAu基合金とする。

次いで請求項２の発明では、前記の成分組成に略0.05重
量％のイリジウムを含ませて形状記憶効果に優れたAu基
合金とする。

［実施例］以下本発明にかゝる典型的な形状記憶合金について詳細
に説明する。

先ず、Au−Cu−Al系合金、好ましくは金73〜77重量％、
銅21〜23重量％、アルミニウム２〜４重量％の成分組成
からなるAu基合金、さらに好ましくは金75重量％、銅22
重量％、アルミニウム３重量％の合金を得た。この合金
を700℃で１時間以上加熱した後、20℃以下の水で急冷
し、更に400℃で1.5時加熱したところβ相（マルテンサ
イト相）を晶出した。

尚、前記の組成範囲外のAu基合金では良好な形状記憶効
果及び超弾性が認められなかった。

次いでAu−Cu−Al系合金にイリジウムを添加した合金、
好まくは金73〜77重量％、銅21〜23重量％、アルミニウ
ム２〜４重量％に微量イリジウム、さらに好ましくは金
75重量％、銅21.95重量％、アルミニウム３重量％と0.0
5重量％のイリジウムを含ませた成分組成からなるAu基
合金を得た。この合金を700℃で１時間以上加熱した
後、20℃以下の水で急冷し、更に400℃で1.5時間加熱し
たところβ相（マルテンサイト相）を晶出した。

更に、Au−Cu−Ag−Al系合金、好ましくは金73〜77重量
％、銅11〜13重量％、銀９〜11重量％、アルミニウム２
〜４重量％の成分組成からなるAu基合金、さらに好まし
くは金75重量％、銅12重量％、銀10重量％、アルミニウ
ム３重量％の合金を得た。この合金を700℃で１時間以
上加熱した後20℃以下に急冷し、更に400℃で1.5時間加
熱したところβ相（マルテンサイト相）を晶出した。

このようにして得られた合金は、前記成分組成外の合金
に比較して顕著な超弾性が認られると共に、二方向の形
状記憶効果を有し、いわゆる熱弾性機能を有することが
認められた。

そこで、前記で得られ且つ特性形状を記憶した合金に曲
げ加工を施し、これを再加熱たところ、前記合金中のマ
ルテンサイト相が消失し、加工前の特性形状に回復し
た。

又、この加工前の特定形状に復帰した合金を冷却したと
ころ、この特定形状から前記の加工状態の形状に再変形
した、しかも、その回復性が良好であった。

かゝる超弾性を有する形状記憶合金では、銅−アルミニ
ウム系合金で、10〜15重量％のアルミニウム域にβ相
（マルテンサイト相）が存在し、しかも同時に銅のアル
ミニウム固溶限が金に比較して広いことから、Au₄Alの
晶出が効果的に抑制されるものと考えられる。

このようにして得られた金−銅−アルミニウムからなる
三元合金は前記の形状記憶効果を示すと共に充分な加工
特性を有してた。

次いで、金−銅−アルミニウムの三元合金に微量のイリ
ジウムを含ませた前記の合金では、結晶組織が密で、ロ
ール加工等の加工性に優れていた。

更に、金−銅−銀−アルミニウムの成分組成からなる合
金においても前記の金−銅−アルミニウムの三元合金と
同様の加工特性を示し、この三元合金より稍々劣る形状
記憶効果を示した。

このようにして得られた形状記憶合金は、形状記憶後の
合金に対する加熱に際し、略80℃前後から、形状変化が
認められ、その回復性が良好であった。又、低温域では
20℃以下の温度で最も強いエネルギーでの回復が認めら
れた。

又、このようにして得られた形状記憶合金の色調は、稍
々白味を帯びた黄色であって、装飾品等に用いるのに適
していた。

実施例１金75重量％、銅21.95重量％、アルミニウム３重量％、
イリジウム0.05重量％の組成からなる合金線材を溶製
（鋳造）して10mm径の線状合金を得た。

この線状合金を、炉壁温度を700℃に設定した恒温マッ
スル炉中で１時間加熱し、ロール、ダイス加工により0.
6mm径の丸線とし、更に、700℃で１時間加熱した後20℃
以下の水で急冷し、更に400℃で1.5時間加熱した後20℃
以下の水で急冷してマルテンサイト相を有する試料を得
た。

この0.6mmの試料を第１図の形状に折曲げた。この試料
は、折曲げ端間ａを12mmとし、折曲げ頂点を線端の距離
ｂを50mmとして円弧を呈するように折曲げて用いた。

第２図は、この試料を90℃の熱水中に浸漬して該試料の
加熱をなした復元状態を示すものであり、ａ寸法が15mm
であり、復元寸法が3mmであった。

第３図は、この試料を150℃に保持された炉を用いて加
熱した際の該試料の復元状態を示すものであって、ａ寸
法が17mm、復元寸法が5mmであった。

第４図は、この試料の加熱温度を200℃に保って加熱し
た際の該試料の復元状態を示すものであって、ａ寸法が
25mm、復元寸法が13mmであった。

第５図は、この試料の加熱温度を250℃に保って加熱し
た際の該試料の復元状態を示すものであって、ａ寸法が
27mm、復元寸法が15mmであった。

前記の90℃、150℃、200℃、250℃で加熱した各試料を1
6℃に冷却した。

この冷却された各試料は、いずれもａ寸法が12mm、ｂ寸
法が50mmであった。

実施例２試料となる線状合金を金75重量％、銅12重量％、銀10重
量％、アルミニウム３重量％の成分組成とした以外の条
件を実施例１と同一にして試料を用意し、これを加熱し
たところ、250℃でａ寸法が17mmで復元寸法は5mmであっ
た。

又、この250℃で加熱した試料を16℃に冷却したところ
試料のａ寸法が12mm、ｂ寸法が50mmであった。

比較例１金97重量％、アルミニウム３重量％の成分組成のAu基合
金を得た。この得られた合金は極めて脆く実用に用いる
ことができなかった。

［効果］本発明にかゝる形状記憶合金は叙上の特長ある構成から
加工性に優れたAu基形状記憶合金とされた。

又、この形状記憶合金における復元性は良好であり、常
温域で安定なマルテンサイト相を有するAu基形状記憶合
金とされた。

更に、弾性歪み量が大きく、優れた超弾性を有するAu基
形状記憶合金とされた。

特に、銅又は銀を形状記憶合金の組成々分として用いる
ことによって、チタン−ニッケル系の形状記憶合金ない
しは他のAu基形状記憶合金に比較して低廉なコストによ
るAu基形状記憶合金の提供が可能とされた。

かゝる点から本発明にかゝる形状記憶合金はネックレス
等の止め金具、装身用貴金属類の構成部品、スプリング
等の一般的な用途に向けた使用並びに形状の変化を楽し
む装飾品類として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の形状記憶合金の一実施例である線状合
金の正面図、第２図〜第５図は該線状合金の加熱復元状
態を示す正面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金73〜77重量％、銅21〜23重量％、又は銅11〜13重量％と銀９〜11重量
％、アルミニウム２〜４重量％とからなる形状記憶合金。
【請求項２】イリジウムを略0.05重量％含む請求項１記
載の形状記憶合金。