JP3141328B2 - 超弾性バネ合金の製造方法 - Google Patents
超弾性バネ合金の製造方法Info
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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TiNi系合金に関し、詳
しくは、超弾性バネ合金の製造方法に関する。
しくは、超弾性バネ合金の製造方法に関する。
［従来の技術］ TiNi合金,TiNiX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,「日本金属学会会報」第12
巻，第３号（1973）157,「日本金属学会誌」第30巻，第
２号（1975）175）。
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,「日本金属学会会報」第12
巻，第３号（1973）157,「日本金属学会誌」第30巻，第
２号（1975）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知られている（「J.Appl.phy
s.,34（1963）1475,東北大学選研彙報27（1971）24
5）。
す超弾性機能があることも知られている（「J.Appl.phy
s.,34（1963）1475,東北大学選研彙報27（1971）24
5）。
更に、TiNi合金にＣを添加したTiNiC合金について、
本発明者はＣ添加によって、本質的なTiNi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
研彙報，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。
本発明者はＣ添加によって、本質的なTiNi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
研彙報，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題］ 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。
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、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。
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、剛性感の改善には弱酸
の効果は認められるものの、本来的に求められる超弾性
機能は損なわれる。
て使用する方法が挙げられるが、剛性感の改善には弱酸
の効果は認められるものの、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、
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、従来の同等
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。
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、従来の同等
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、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、本質的な超弾性機能を
損なわず高い剛性を有する超弾性バネ合金の製造方法を
提供することにある。
断面積が小なる場合においても、本質的な超弾性機能を
損なわず高い剛性を有する超弾性バネ合金の製造方法を
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、Ｃを0.20〜5.0at％含み、Ni及びＣ
の含有量が、少なくとも50at％以上であるTiNiCからな
る超弾性バネ合金を製造する方法において、前記合金の
断面積を冷間加工によって減少させる工程と、前記合金
を制御された400〜600℃の温度で時効処理（所望の形状
に機械的に拘束して行う場合を除く）する工程とを備
え、前記合金は、37℃（体温近傍）において、超弾性と
TiNi合金に比較してより大きな降伏点とを備えているこ
とを特徴とする超弾性バネ合金の製造方法が得られる。
の含有量が、少なくとも50at％以上であるTiNiCからな
る超弾性バネ合金を製造する方法において、前記合金の
断面積を冷間加工によって減少させる工程と、前記合金
を制御された400〜600℃の温度で時効処理（所望の形状
に機械的に拘束して行う場合を除く）する工程とを備
え、前記合金は、37℃（体温近傍）において、超弾性と
TiNi合金に比較してより大きな降伏点とを備えているこ
とを特徴とする超弾性バネ合金の製造方法が得られる。
また、本発明によれば、前記超弾性バネ合金の製造方
法において，前記合金は、熱間加工及び冷間加工と、そ
れに続く、断面積を減少させる加工前の950℃、10分間
の溶体化処理によって直径1.3mmのワイヤーに加工され
ることを特徴とする超弾性バネ合金の製造方法が得られ
る。
法において，前記合金は、熱間加工及び冷間加工と、そ
れに続く、断面積を減少させる加工前の950℃、10分間
の溶体化処理によって直径1.3mmのワイヤーに加工され
ることを特徴とする超弾性バネ合金の製造方法が得られ
る。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの超弾性バ
ネ合金の製造方法において、前記断面積減少加工は、前
記合金を直径1.0mmのワイヤーに加工する工程であり、
前記合金の時効処理は500℃で、30分間行われることを
特徴とする超弾性バネ合金の製造方法が得られる。
ネ合金の製造方法において、前記断面積減少加工は、前
記合金を直径1.0mmのワイヤーに加工する工程であり、
前記合金の時効処理は500℃で、30分間行われることを
特徴とする超弾性バネ合金の製造方法が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれかの超弾性バネ合
金の製造方法において、Ni及びＣの総量は、50〜52at％
であることを特徴とする超弾性バネ合金の製造方法が得
られる。
金の製造方法において、Ni及びＣの総量は、50〜52at％
であることを特徴とする超弾性バネ合金の製造方法が得
られる。
ここで、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℃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60
0℃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。
性を得るためには、600℃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60
0℃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℃以下の温度での時効処理が
行われる場合には、合金のNi濃度は49.0at％以上であ
る。
行われる場合には、合金のNi濃度は49.0at％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
500℃前後の時効処理では、合金のNi濃度は少なくとも5
0.2at％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。
500℃前後の時効処理では、合金のNi濃度は少なくとも5
0.2at％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Ni濃度は、
TiNi合金に比べ少ない領域で可能であり、具体的には、
Ni＋Ｃの含量が50.0at％以上であれば良い。
態温度低下の効果を奏するためには合金中のNi濃度は、
TiNi合金に比べ少ない領域で可能であり、具体的には、
Ni＋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0.20〜5.0at
％としたのは、0.20at％未満では、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、5.0at％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。
％としたのは、0.20at％未満では、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、5.0at％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
て述べるているが、本発明はTiNi合金の一部を第３の元
素Ｘ（ＸはCr,V,Al,Nb,Ta,W等の元素）で置換したTiNiX
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。
て述べるているが、本発明はTiNi合金の一部を第３の元
素Ｘ（ＸはCr,V,Al,Nb,Ta,W等の元素）で置換したTiNiX
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］ 次に、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1.3mmφまで
加工し、950℃×10分の溶体化処理後、直径1.0mmφまで
加工し、冷間加工率40％の試験片を得た。
合金を熱間加工、冷間加工によって、直径1.3mmφまで
加工し、950℃×10分の溶体化処理後、直径1.0mmφ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、荷重及び除荷重サイクルによる超弾
性特性の測定を行った。
引張り試験により、荷重及び除荷重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、Ti50−X/2Ni50−X/2CX合金（但し、Ｘ＝1,2,
3,）、Ti49.75−X/2・Ni50.25−X/2CX合金（但し、Ｘ＝
1,2,3,）の式で表わされるTiNi合金線の５％引張りによ
る荷重・除荷重サイクル結果を示している。
して、Ti50−X/2Ni50−X/2CX合金（但し、Ｘ＝1,2,
3,）、Ti49.75−X/2・Ni50.25−X/2CX合金（但し、Ｘ＝
1,2,3,）の式で表わされるTiNi合金線の５％引張りによ
る荷重・除荷重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。
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Ti50Ni50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。即ち、超弾
性の開始する点である降伏点が次第に高くなっている。
また、同様なことが（Ti49.5−X/2Ni50.5−X/2CX（Ｘ＝
1,2,3）合金について言えることが判明した。
＝０）の比較例に係るTi50Ni50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。即ち、超弾
性の開始する点である降伏点が次第に高くなっている。
また、同様なことが（Ti49.5−X/2Ni50.5−X/2CX（Ｘ＝
1,2,3）合金について言えることが判明した。
一般的に、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、本発明の実施例において単に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、Ｃ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。
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、本発明の実施例において単に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、Ｃ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、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ができる
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
待される。
温（37℃）でバネ剛性の高い超弾性を得ることができる
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
待される。
第１図（ａ），（ｂ）は本発明の実施例に係るTi
50−X/2Ni50−X/2CX合金（但し、Ｘ＝1,2,3,）、及びTi
49.75−X/2Ni50.25−X/2CX合金（但し、Ｘ＝1,2,3,）の
式で表されるTiNi合金線の５％引張りによる荷重・除荷
重サイクル結果を夫々示す図で、比較の為にTi50Ni50合
金（即ち、Ｘ＝０）、及びTi49.75Ni50.25合金（即ち、
Ｘ＝０）の式で表されるTiNi合金線の特性も併せて示し
た。
50−X/2Ni50−X/2CX合金（但し、Ｘ＝1,2,3,）、及びTi
49.75−X/2Ni50.25−X/2CX合金（但し、Ｘ＝1,2,3,）の
式で表されるTiNi合金線の５％引張りによる荷重・除荷
重サイクル結果を夫々示す図で、比較の為にTi50Ni50合
金（即ち、Ｘ＝０）、及びTi49.75Ni50.25合金（即ち、
Ｘ＝０）の式で表されるTiNi合金線の特性も併せて示し
た。
フロントページの続き (72)発明者 高荒 秀男 宮城県仙台市太白区郡山６丁目７番１号 株式会社トーキン内 (56)参考文献 特開 平２−38547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−150047（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−11637（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22F 19/03 C22F 1/10,1/18
Claims (4)
- 【請求項１】Ｃを0.20〜5.0at％含み、Ni及びＣの含有
量が、少なくとも50at％以上であるTiNiCからなる超弾
性バネ合金を製造する方法において、 前記合金の断面積を冷間加工によって減少させる工程
と、前記合金を制御された400〜600℃の温度で時効処理
（所望の形状に機械的に拘束して行う場合を除く）する
工程とを備え、前記合金は、37℃（体温近傍）におい
て、超弾性とTiNi合金に比較してより大きな降伏点とを
備えていることを特徴とする超弾性バネ合金の製造方
法。 - 【請求項２】請求項１記載の超弾性バネ合金の製造方法
において， 前記合金は、熱間加工及び冷間加工と、それに続く、断
面積を減少させる加工前の950℃、10分間の溶体化処理
によって直径1.3mmのワイヤーに加工されることを特徴
とする超弾性バネ合金の製造方法。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の超弾性バネ合金の製
造方法において、 前記断面積減少加工は、前記合金を直径1.0mmのワイヤ
ーに加工する工程であり、前記合金の時効処理は500℃
で、30分間行われることを特徴とする超弾性バネ合金の
製造方法。 - 【請求項４】請求項１乃至３の内のいずれかに記載の超
弾性バネ合金の製造方法において、Ni及びＣの総量は、
50〜52at％であることを特徴とする超弾性バネ合金の製
造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02147325A JP3141328B2 (ja) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | 超弾性バネ合金の製造方法 |
| DE1991623084 DE69123084T2 (de) | 1990-06-07 | 1991-06-07 | Pseudoelastische Ti-Ni-C-Formgedächtnislegierung mit einer höheren Elastizitätsgrenze |
| EP19910109349 EP0460695B1 (en) | 1990-06-07 | 1991-06-07 | Ti-Ni-C shape memory alloy with a pseudoelasticity and a wide elasticity range |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02147325A JP3141328B2 (ja) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | 超弾性バネ合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0441639A JPH0441639A (ja) | 1992-02-12 |
| JP3141328B2 true JP3141328B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=15427633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02147325A Expired - Fee Related JP3141328B2 (ja) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | 超弾性バネ合金の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0460695B1 (ja) |
| JP (1) | JP3141328B2 (ja) |
| DE (1) | DE69123084T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2007147549A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Hugle Electronics Inc | 計測データ表示方法および計測データ表示装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4533411A (en) * | 1983-11-15 | 1985-08-06 | Raychem Corporation | Method of processing nickel-titanium-base shape-memory alloys and structure |
| JPH0665742B2 (ja) * | 1987-01-08 | 1994-08-24 | 株式会社ト−キン | 形状記憶ＴｉＮｉＶ合金の製造方法 |
-
1990
- 1990-06-07 JP JP02147325A patent/JP3141328B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-06-07 DE DE1991623084 patent/DE69123084T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-07 EP EP19910109349 patent/EP0460695B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0460695B1 (en) | 1996-11-13 |
| DE69123084D1 (de) | 1996-12-19 |
| JPH0441639A (ja) | 1992-02-12 |
| EP0460695A1 (en) | 1991-12-11 |
| DE69123084T2 (de) | 1997-04-03 |
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| Date | Code | Title | Description |
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