JPS61210141A

JPS61210141A - 耐衝撃性に優れたＮｉＴｉ合金及びその製造方法

Info

Publication number: JPS61210141A
Application number: JP5103485A
Authority: JP
Inventors: Toru Degawa; 出川　通; Takashi Sato; 敬佐藤; Makoto Ebata; 江端　誠
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1985-03-14
Publication date: 1986-09-18
Also published as: JPH0429726B2

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］Ｎ　ｉ　Ｔ　ｉ合金のうち、Ｎｉ　５５重量％、Ｔｉ４
５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、従って、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、上記従来法のうち、アーク溶解による方
法は、均質な合金が得られにくく、しかも、精密形状の
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Ｎ　ｉ　Ｔ　
を合金を製造するのは困難であった。

一方、Ｎ　ｉ　Ｔ　ｉ合金の機械的硅質や形状記憶効果
が、合金の酸素（以下、０と略記する。）含有量によっ
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含有量の少ないものが得られない、即ち、
従来法では、不純物含有量の小さい高純度のＮｉ及びＴ
ｔ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１１０００ｐｐ、特殊な場合でも５００　ｐ　ｐｍ以
下に保つことはきわめて困難である。

上記問題点のうち、ＮｌＴｆ合全中のＣ混入の問題につ
いては、カルシア（Ｃａｂ）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、Ｃ混入の問題
は解決されていない。

従って、従来より、ＮｉＴｉ合金中のＣ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１本格的な努力はなされてお
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０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
るものであって、カルシウム及び／又はマグネシウムを５〜２００ｐｐｍ
含むことを特徴とす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ＮＬを溶解した後、金属カルシウ
ム及び／又は金属マグネシ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って、冷却固化後にカ
ルシウム及びマグネシウムを合量で５〜２００ｐｐｍ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の組成比は特に制
限はないが、とりわけ本発明は、ＭＬ５５％、Ｔｉ４５
％（±１〜２％）のＮｉＴｉ形状記憶合金に適用するの
が有利である。

本発明のＮｉＴｉ合金は、合金中に金属カルシウム（Ｃ
ａ）及び／又は金属マグネシウム（Ｍｇ）を５〜２００
ｐｐｍ含有する０合金中にＣ＆及び／又はＭｇが５〜２
００ｐｐｍ含有されたＮｌＴｔ合金は、Ｃａ及び／又は
Ｍｇの存在により、合金中に混入したＯがＣａＯ又はＭ
ｇＯとなるため、０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ＣａＯやＭｇＯはスラ
グや炉壁耐火材に吸収される。）合金中のＣａ及び／又
はＭｇ含有量が５ｐｐｍ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Ｃａ及び／又はＭｇ含有量が２００ｐｐｍより
も多いと、Ｃａ及び／又はＭｇ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Ｃａ及び／又はＭｇの含有
量は５０〜１５０ｐｐｍ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、Ｃａ及び／又はＭｇを添加して
脱酸処理する。このときのＣａ及び／又はＭｇ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５〜２００ｐｐｍ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
Ｃａ、Ｍｇ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。

Ｃａ、Ｍｇ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。ただし
、Ｃａ、Ｍｇは蒸気圧が高いので、蒸発を防ぐような方
法が好適である。このような方法としては、例えば、Ｃ
ａやＭｇをＮｉと合金化しておいて添加する方法、溶湯
中にガスと共にインジェクションする方法などが挙げら
れる。

なお、Ｃａ及び／又はＭｇを添加した後は、十分に攪拌
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、Ｃａ及び／又はＭｇのＮ
ｉ溶湯への添加に先立って、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
。

Ｃａ及び／又はＭｇを添加した後、引き続いて溶湯にＴ
ｉ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１本発明においては、後工程で添加するＣａ及
び／又はＭｇの脱酸作用により０含有量を低減できるこ
とから、０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（Ｃａｂ）、ラ
ルナイト（安定化２ＣａＯｅ　Ｓ　ｉ　Ｏ２）　、　　
メルウィナイト　（３ＣａＯ・Ｍ　ｇ　Ｏ・２　Ｓ　ｉ
　Ｏ２）　、　　アノルサイト　（ＣａｂｓＡＪ１２０
３＊　２Ｓ　１ｏ２）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、ＮｉＴ
ｉ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Ｃａ及び／又はＭｇを５〜１１００ｐ
ｐ含有させることにより１合金中に混入したＯがＣａＯ
及び／又はＭｇＯの形で除かれ１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ｃ７）Ｃａ、
ＭｇはＣａＯｌＭｇＯを還元することはなく、０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０含有量を通常で
２００ｐｐｍ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電解ニッケル（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、ｌ溶解あたり含量で０．８Ｋｇとなるように配
合し、Ｎｉ５５％、Ｔ　ｉ　４５％のＮｉＴｉ形状記憶
合金の製造を行った。

使用に供したＣａＯ坩堝（内径的５０ｍｍ）は、−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９
００℃、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。

第　　１　　表Ｎｉ原料をＣａＯ坩堝に入れ、これを出力１ＯＫＷ、周
波数７０ＫＨｚの内熱式誘導炉に入れ。

１Ｏ−２Ｐａの減圧下でまずＮｉを溶解し、次いでＣａ
、Ｍｇを、冷却固化した合金中の含有量がＯ〜３００ｐ
ｐｍの間の所定の値となるような量で種々変更して添加
し、脱酸処理を行った。引き続き、高純度アルゴンガス
を５Ｘ１０３Ｐａまで導入し、Ｔｉの添加を行った。そ
の後、カルシア製鋳型に鋳込み、１　ＯｍｍＸ　Ｉ　Ｏ
ｍｍＸ　１６０ｍｍの角棒試料を鋳造した。

得られた試料から０分析用試料を切出し、不活性ガス搬
送溶解−熱伝導度法で０の定量を行った。この結果得ら
れた合金中のＣａ、Ｍｇの含有量とＯ含有量との関係を
第１図に示す。

また、前記角棒試料を、各々、長さ５５ｍｍに切断し、
鋳肌のままでシャルピー衝撃試験を行い、Ｃａ、Ｍｇ含
有量と耐衝撃性との関係を求めた。結果を第２図に示す
。

第２図よりＮｉＴｉ合金中のＣａ、Ｍｇ含有量が５ｐｐ
ｍ以上であると耐衝撃特性が大幅に向上することが認め
られる。これは第１図から明らかなように、合金中のＣ
ａ含有量が５ｐｐｍ以上であると、０含有量が極めて少
なくなるためと推察される。また、Ｃａ含有量が２００
　ｐ　ｐｍを超えると耐衝撃特性が低下するが、これは
、Ｃａ分が合金の粒界に偏析するなどして脆くなるため
と推察される。

［効果］以上詳述した通り、本発明のＮｉＴｉ合金は、カルシウ
ム及び／又はマグネシウムを５〜２００ｐｐｍ含むもの
であり、Ｃａ及び／又はＭｇの０吸収効果により、合金
中の０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Ｎ　ｉ　Ｔ
　ｉ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、
Ｃａ及び／又はＭｇ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φ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Ｔ１Ｎｉ合金を容易
に得ることができる。

■　従って、得られる合金は極めて耐＃＃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。

従って、本発明は、特に優れたＮ　ｉ　Ｔ　ｉ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Ｃａ含有量とＯ含有量
との関係を示し、第２図は合金中のＣａ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）カルシウム及び／又はマグネシウムを５〜２００
ｐｐｍ含むことを特徴とす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、金属カ
ルシウム及び／又は金属マグネシ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って、冷却固化
後にカルシウム及びマグネシウムを合量で５〜２００ｐ
ｐｍ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。