JP3239382B2 - 超弾性材料及びその製造方法 - Google Patents
超弾性材料及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば眼鏡フレーム，
ブラジャー，カテーテルガイドワイヤー，歯列矯正用ア
ーチワイヤー等に使用される超弾性材料及びその製造方
法に関する。
ブラジャー，カテーテルガイドワイヤー，歯列矯正用ア
ーチワイヤー等に使用される超弾性材料及びその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば眼鏡フレーム等の金属
材料としては、軽量で優れた弾性がありしかも強度が大
きな性質が要求されており、そのためＮｉ−Ｔｉ合金等
の各種の材料が使用されている。
材料としては、軽量で優れた弾性がありしかも強度が大
きな性質が要求されており、そのためＮｉ−Ｔｉ合金等
の各種の材料が使用されている。
【０００３】このＮｉ−Ｔｉ合金は、加工方法によって
超弾性（一定の応力状態の下で変形が進行し、応力除去
に伴って変形歪みが消失する現象）を備えることができ
るので、眼鏡フレーム等の金属材料として注目されてい
る。ところが、この超弾性は、変態温度Ａｆ以上の温度
で出現するものの、完全に焼鈍した状態では、変形中に
発生する転位等の欠陥によって超弾性特性が劣化してく
る。そのため、一般にＮｉ−Ｔｉ合金では、超弾性特性
を改善するために、冷間加工を付与し低温焼鈍（４００
〜５００℃）することによって加工組織を残存し、変形
抵抗を高めている。尚、超弾性特性とは無関係に、Ｎｉ
−Ｔｉ合金に、強冷間加工を付与した組織とし、ばね特
性を出現させることによって、超弾性の代替えとしてい
る場合もある。
超弾性（一定の応力状態の下で変形が進行し、応力除去
に伴って変形歪みが消失する現象）を備えることができ
るので、眼鏡フレーム等の金属材料として注目されてい
る。ところが、この超弾性は、変態温度Ａｆ以上の温度
で出現するものの、完全に焼鈍した状態では、変形中に
発生する転位等の欠陥によって超弾性特性が劣化してく
る。そのため、一般にＮｉ−Ｔｉ合金では、超弾性特性
を改善するために、冷間加工を付与し低温焼鈍（４００
〜５００℃）することによって加工組織を残存し、変形
抵抗を高めている。尚、超弾性特性とは無関係に、Ｎｉ
−Ｔｉ合金に、強冷間加工を付与した組織とし、ばね特
性を出現させることによって、超弾性の代替えとしてい
る場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記材料か
らなる超弾性材料では、必ずしも眼鏡フレーム等の材料
として十分ではなかった。つまり、従来のＮｉ−Ｔｉ合
金からなる超弾性材料は、温度の低下に伴って超弾性の
性質が消失するので、低温時には十分な弾性を保持する
ことができなかった。従って、低温時に変形すると元に
戻り難く、また低温時の大きな変形に対する耐破壊性能
が十分ではない問題という問題があった。特に、従来の
材料では、例えば眼鏡フレームに使用した場合には、低
温時の装着感が悪いという問題があった。
らなる超弾性材料では、必ずしも眼鏡フレーム等の材料
として十分ではなかった。つまり、従来のＮｉ−Ｔｉ合
金からなる超弾性材料は、温度の低下に伴って超弾性の
性質が消失するので、低温時には十分な弾性を保持する
ことができなかった。従って、低温時に変形すると元に
戻り難く、また低温時の大きな変形に対する耐破壊性能
が十分ではない問題という問題があった。特に、従来の
材料では、例えば眼鏡フレームに使用した場合には、低
温時の装着感が悪いという問題があった。
【０００５】その上、前記問題の対策として、十分な強
度を確保するために、部材の径を大きくすると、軽量化
ができないという別な問題が生じてしまう。本発明は上
記課題を解決するためになされ、低温においても十分に
超弾性を発揮し、耐破壊性能が大きくしかも軽量化が実
現できる超弾性材料及びその製造方法を提供することを
目的とする。
度を確保するために、部材の径を大きくすると、軽量化
ができないという別な問題が生じてしまう。本発明は上
記課題を解決するためになされ、低温においても十分に
超弾性を発揮し、耐破壊性能が大きくしかも軽量化が実
現できる超弾性材料及びその製造方法を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの、請求項１の発明は、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｏ合金におい
て、Ｎｉ／Ｔｉ比が重量比で１．２以上１．３以下であ
り、Ｃｏ合金の濃度が１．０重量％以上５．０重量％以
下であり、更に、変態温度Ａｆが４℃以下で、且つ、超
弾性降伏応力σｙが８３ｋｇｆ／ｍｍ 2 以上であること
を特徴とする超弾性材料を要旨とする。
めの、請求項１の発明は、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｏ合金におい
て、Ｎｉ／Ｔｉ比が重量比で１．２以上１．３以下であ
り、Ｃｏ合金の濃度が１．０重量％以上５．０重量％以
下であり、更に、変態温度Ａｆが４℃以下で、且つ、超
弾性降伏応力σｙが８３ｋｇｆ／ｍｍ 2 以上であること
を特徴とする超弾性材料を要旨とする。
【０００７】また、請求項２の発明は、Ｎｉ／Ｔｉ比が
重量比で１．２以上１．３以下であり、Ｃｏ合金の濃度
が１．０重量％以上５．０重量％以下のＮｉ−Ｔｉ−Ｃ
ｏ合金を、６００℃以上７５０℃以下の温度にて焼鈍処
理と冷間加工とを繰り返し、最終的に冷間加工を受けた
材料を４００℃以上６００℃以下の温度にて１５分から
１時間の保持時間で形状記憶処理を行なうことを特徴と
する超弾性材料の製造方法を要旨とする。
重量比で１．２以上１．３以下であり、Ｃｏ合金の濃度
が１．０重量％以上５．０重量％以下のＮｉ−Ｔｉ−Ｃ
ｏ合金を、６００℃以上７５０℃以下の温度にて焼鈍処
理と冷間加工とを繰り返し、最終的に冷間加工を受けた
材料を４００℃以上６００℃以下の温度にて１５分から
１時間の保持時間で形状記憶処理を行なうことを特徴と
する超弾性材料の製造方法を要旨とする。
【０００８】ここで、焼鈍処理と冷間加工とを６００℃
以上７５０℃以下の温度にて行なうのは、６００℃未満
では焼鈍処理が十分に行えないからであり、７５０℃を
超えると合金の酸化の問題が発生するからである。尚、
焼鈍処理と冷間加工との繰り返し回数は、５〜６回程度
が好適である。
以上７５０℃以下の温度にて行なうのは、６００℃未満
では焼鈍処理が十分に行えないからであり、７５０℃を
超えると合金の酸化の問題が発生するからである。尚、
焼鈍処理と冷間加工との繰り返し回数は、５〜６回程度
が好適である。
【０００９】また、最終的に冷間加工を受けた材料を４
００℃以上６００℃以下の温度にて加熱するのは、４０
０℃未満では形状を記憶させることができないからであ
り、６００℃を超えると結晶組織が成長して超弾性特性
が劣化するからである。
００℃以上６００℃以下の温度にて加熱するのは、４０
０℃未満では形状を記憶させることができないからであ
り、６００℃を超えると結晶組織が成長して超弾性特性
が劣化するからである。
【００１０】
【作用】請求項１の発明では、変態温度Ａｆが４℃以下
で、超弾性降伏応力σｙが８３ｋｇｆ／ｍｍ 2 以上であ
る。よって、超弾性を発揮する温度の範囲が広く、耐破
壊強度が高い。また、上記構成を有する請求項１の超弾
性材料を、請求項２の製造方法によって製造することに
よって、加工性を低下させることなく、超弾性材料の変
態温度Ａｆを下げる。それによって、超弾性を発揮する
温度の範囲を広げるとともに、降伏応力を増大させて耐
破壊強度を向上させる。
で、超弾性降伏応力σｙが８３ｋｇｆ／ｍｍ 2 以上であ
る。よって、超弾性を発揮する温度の範囲が広く、耐破
壊強度が高い。また、上記構成を有する請求項１の超弾
性材料を、請求項２の製造方法によって製造することに
よって、加工性を低下させることなく、超弾性材料の変
態温度Ａｆを下げる。それによって、超弾性を発揮する
温度の範囲を広げるとともに、降伏応力を増大させて耐
破壊強度を向上させる。
【００１１】つまり、通常では、Ｎｉ−Ｔｉ合金は、Ｎ
ｉ濃度の増加とともに変態温度Ａｆは低下するが、４５
０〜６００℃の記憶熱処理を行った場合、Ａｆ＝５０℃
より低くなることはない。ところが、本発明の様に、Ｎ
ｉ−Ｔｉ合金にＣｏを添加した場合には、変態温度はＣ
ｏ濃度の増加とともに低下する。例えばＮｉ／Ｔｉ＝
１．２６，Ｃｏ；２．０５重量％では、Ａｆ＝０℃を示
し、Ｎｉ／Ｔｉ＝１．２８，Ｃｏ；４．５重量％では、
Ａｆ＝−２８℃を示す。
ｉ濃度の増加とともに変態温度Ａｆは低下するが、４５
０〜６００℃の記憶熱処理を行った場合、Ａｆ＝５０℃
より低くなることはない。ところが、本発明の様に、Ｎ
ｉ−Ｔｉ合金にＣｏを添加した場合には、変態温度はＣ
ｏ濃度の増加とともに低下する。例えばＮｉ／Ｔｉ＝
１．２６，Ｃｏ；２．０５重量％では、Ａｆ＝０℃を示
し、Ｎｉ／Ｔｉ＝１．２８，Ｃｏ；４．５重量％では、
Ａｆ＝−２８℃を示す。
【００１２】尚、Ｎｉ−Ｔｉ合金にＣｏを添加した場
合、Ｃｏ濃度の増加とともに冷間加工性は低下する。こ
のため、冷間加工を行なう場合には、焼鈍処理を施すこ
とが必須の条件となる。
合、Ｃｏ濃度の増加とともに冷間加工性は低下する。こ
のため、冷間加工を行なう場合には、焼鈍処理を施すこ
とが必須の条件となる。
【００１３】
【実施例】次に、本発明に係る超弾性材料及びその製造
方法の実施例について説明する。 （実施例 １）材料として、Ｎｉ；５４．１重量％，Ｃ
ｏ；１．６０重量％，残部Ｔｉ，Ｎｉ／Ｔｉ＝１．２２
の組成のものを使用する。
方法の実施例について説明する。 （実施例 １）材料として、Ｎｉ；５４．１重量％，Ｃ
ｏ；１．６０重量％，残部Ｔｉ，Ｎｉ／Ｔｉ＝１．２２
の組成のものを使用する。
【００１４】そして、この材料を、まず９００℃の熱間
の鍛造，圧延，伸線工程によって、φ３．０mmに加工し
た後、冷間伸線と６８０℃の焼鈍を繰り返し、最終的に
φ１．０mmの冷間加工線材を製造する。更に、この線材
を、真空雰囲気にて５００℃で３０分間加熱して、記憶
熱処理を施す。
の鍛造，圧延，伸線工程によって、φ３．０mmに加工し
た後、冷間伸線と６８０℃の焼鈍を繰り返し、最終的に
φ１．０mmの冷間加工線材を製造する。更に、この線材
を、真空雰囲気にて５００℃で３０分間加熱して、記憶
熱処理を施す。
【００１５】この様にして、製造された線材の変態温度
は、Ａｆ＝４℃であり、超弾性降伏応力は、室温にてσ
y＝８３kgf／mm2であった。 （実施例 ２）材料として、Ｎｉ；５４．６重量％，Ｃ
ｏ；２．０５重量％，残部Ｔｉ，Ｎｉ／Ｔｉ＝１．２６
の組成のものを使用する。
は、Ａｆ＝４℃であり、超弾性降伏応力は、室温にてσ
y＝８３kgf／mm2であった。 （実施例 ２）材料として、Ｎｉ；５４．６重量％，Ｃ
ｏ；２．０５重量％，残部Ｔｉ，Ｎｉ／Ｔｉ＝１．２６
の組成のものを使用する。
【００１６】そして、この材料を、まず９００℃の熱間
の鍛造，圧延，伸線工程によって、φ３．０mmに加工し
た後、冷間伸線と７００℃の焼鈍を繰り返し、最終的に
φ１．０mmの冷間加工線材を製造する。更に、この線材
を、真空雰囲気にて５００℃で３０分間加熱して、記憶
熱処理を施す。
の鍛造，圧延，伸線工程によって、φ３．０mmに加工し
た後、冷間伸線と７００℃の焼鈍を繰り返し、最終的に
φ１．０mmの冷間加工線材を製造する。更に、この線材
を、真空雰囲気にて５００℃で３０分間加熱して、記憶
熱処理を施す。
【００１７】この様にして、製造された線材の変態温度
は、Ａｆ＝０℃であり、超弾性降伏応力は、室温にてσ
y＝９４kgf／mm2であった。 （実施例 ３）材料として、Ｎｉ；５３．６重量％，残
部Ｔｉ，Ｎｉ／Ｔｉ＝１．２８の組成のものを使用す
る。
は、Ａｆ＝０℃であり、超弾性降伏応力は、室温にてσ
y＝９４kgf／mm2であった。 （実施例 ３）材料として、Ｎｉ；５３．６重量％，残
部Ｔｉ，Ｎｉ／Ｔｉ＝１．２８の組成のものを使用す
る。
【００１８】そして、この材料を、まず９００℃の熱間
の鍛造，圧延，伸線工程によって、φ３．０mmに加工し
た後、冷間伸線と７３０℃の焼鈍を繰り返し、最終的に
φ１．０mmの冷間加工線材を製造する。更に、この線材
を、真空雰囲気にて５００℃で３０分間加熱して、記憶
熱処理を施す。
の鍛造，圧延，伸線工程によって、φ３．０mmに加工し
た後、冷間伸線と７３０℃の焼鈍を繰り返し、最終的に
φ１．０mmの冷間加工線材を製造する。更に、この線材
を、真空雰囲気にて５００℃で３０分間加熱して、記憶
熱処理を施す。
【００１９】この様にして、製造された線材の変態温度
は、Ａｆ＝−２８℃であり、超弾性降伏応力は、室温に
てσy＝１２６kgf／mm2であった。 （比較例 １）材料として、Ｎｉ；５６．２重量％，残
部Ｔｉ，Ｎｉ／Ｔｉ＝１．２８の組成のものを使用す
る。
は、Ａｆ＝−２８℃であり、超弾性降伏応力は、室温に
てσy＝１２６kgf／mm2であった。 （比較例 １）材料として、Ｎｉ；５６．２重量％，残
部Ｔｉ，Ｎｉ／Ｔｉ＝１．２８の組成のものを使用す
る。
【００２０】そして、この材料を、まず９００℃の熱間
の鍛造，圧延，伸線工程によって、φ８．５mmに加工し
た後、冷間伸線と焼鈍を繰り返し、最終的にφ１．０mm
の冷間加工線材を製造する。次いで、この線材を、真空
雰囲気にて５００℃で３０分間加熱して、記憶熱処理を
施す。
の鍛造，圧延，伸線工程によって、φ８．５mmに加工し
た後、冷間伸線と焼鈍を繰り返し、最終的にφ１．０mm
の冷間加工線材を製造する。次いで、この線材を、真空
雰囲気にて５００℃で３０分間加熱して、記憶熱処理を
施す。
【００２１】この様にして、製造された線材の変態温度
は、Ａｆ＝４６℃であり、室温での超弾性は十分でな
く、残留歪みが存在する。この場合の超弾性降伏応力
は、室温にてσy＝３５kgf／mm2であった。ここで、前
記実施例１〜３及び比較例１をまとめて下記表１に記
す。
は、Ａｆ＝４６℃であり、室温での超弾性は十分でな
く、残留歪みが存在する。この場合の超弾性降伏応力
は、室温にてσy＝３５kgf／mm2であった。ここで、前
記実施例１〜３及び比較例１をまとめて下記表１に記
す。
【００２２】
【表１】
【００２３】この表１から明かな様に、本実施例１〜３
では、Ｎｉ／Ｔｉ比が重量比で１．２２以上１．２８以
下で、Ｃｏ合金の濃度が１．６重量％以上４．５重量％
以下の範囲のＮｉ−Ｔｉ−Ｃｏ合金を、６８０℃以上７
３０℃以下の温度範囲にて焼鈍処理と冷間加工とを繰り
返し、最終的に冷間加工を受けた材料を５００℃にて３
０分の保持時間で形状記憶処理を行なって、超弾性材料
を製造しているので、変態温度はＡｆ≦４℃と極めて低
く、低温でも優れた超弾性を有している。
では、Ｎｉ／Ｔｉ比が重量比で１．２２以上１．２８以
下で、Ｃｏ合金の濃度が１．６重量％以上４．５重量％
以下の範囲のＮｉ−Ｔｉ−Ｃｏ合金を、６８０℃以上７
３０℃以下の温度範囲にて焼鈍処理と冷間加工とを繰り
返し、最終的に冷間加工を受けた材料を５００℃にて３
０分の保持時間で形状記憶処理を行なって、超弾性材料
を製造しているので、変態温度はＡｆ≦４℃と極めて低
く、低温でも優れた超弾性を有している。
【００２４】更に、常温での超弾性降伏応力は、σy≧
８３kgf／mm2であるので、耐破壊強度が大きく、それに
よって、部材の軽量化を促進できる。従って、本実施例
の合金を、例えば図１に示す様な眼鏡フレーム１のテン
プル２，やま３，あし４或はわたり５等の材料に用いる
と、装着感にも優れ、弾性及び強度も十分であるので好
適である。
８３kgf／mm2であるので、耐破壊強度が大きく、それに
よって、部材の軽量化を促進できる。従って、本実施例
の合金を、例えば図１に示す様な眼鏡フレーム１のテン
プル２，やま３，あし４或はわたり５等の材料に用いる
と、装着感にも優れ、弾性及び強度も十分であるので好
適である。
【００２５】それに対して、比較例のものは、変態温度
がＡｆ＝４６℃と高いので、通常の室温では十分にその
超弾性の特徴を発揮できず、しかも超弾性降伏応力はσ
y＝３５kgf／mm2と小さいので、耐破壊強度が小さく望
ましくない。尚、本発明は、上記実施例に何等限定され
ず、本発明の要旨の範囲内において各種の態様で実施で
きることは勿論である。
がＡｆ＝４６℃と高いので、通常の室温では十分にその
超弾性の特徴を発揮できず、しかも超弾性降伏応力はσ
y＝３５kgf／mm2と小さいので、耐破壊強度が小さく望
ましくない。尚、本発明は、上記実施例に何等限定され
ず、本発明の要旨の範囲内において各種の態様で実施で
きることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】以上詳述した様に、請求項１の超弾性材
料は前述の組成からなり、変態温度Ａｆが４℃以下で、
超弾性降伏応力σｙが８３ｋｇｆ／ｍｍ 2 以上である。
よって、超弾性を発揮する温度の範囲が広く、耐破壊強
度が高い。 また、請求項１の超弾性材料は、請求項２の
製造方法にて製造することができるので、材料の加工性
を損なうことなく、超弾性材料の変態温度を下げること
ができる。それによって、超弾性を発揮する温度の範囲
を広げることができ、また降伏応力が増大するので耐破
壊強度が向上する。つまり、低温時にも十分な弾性を保
持するとともに、低温時の耐破壊性能を十分に確保する
ことができ、しかも例えば眼鏡フレーム等に使用した場
合には、装着感が良いという利点がある。
料は前述の組成からなり、変態温度Ａｆが４℃以下で、
超弾性降伏応力σｙが８３ｋｇｆ／ｍｍ 2 以上である。
よって、超弾性を発揮する温度の範囲が広く、耐破壊強
度が高い。 また、請求項１の超弾性材料は、請求項２の
製造方法にて製造することができるので、材料の加工性
を損なうことなく、超弾性材料の変態温度を下げること
ができる。それによって、超弾性を発揮する温度の範囲
を広げることができ、また降伏応力が増大するので耐破
壊強度が向上する。つまり、低温時にも十分な弾性を保
持するとともに、低温時の耐破壊性能を十分に確保する
ことができ、しかも例えば眼鏡フレーム等に使用した場
合には、装着感が良いという利点がある。
【００２７】更に、強度を確保するために、前記材料か
らなる部材の径を大きくする必要がないので、部材の軽
量化ができるという効果がある。
らなる部材の径を大きくする必要がないので、部材の軽
量化ができるという効果がある。
【図１】 本実施例の適用例である眼鏡フレームを示す
斜視図である。
斜視図である。
１…眼鏡フレーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−268835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−127187（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−26648（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−157935（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−152577（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−121629（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−170443（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 19/03 C22F 1/10
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｏ合金において、 Ｎｉ／Ｔｉ比が重量比で１．２以上１．３以下であり、
Ｃｏ合金の濃度が１．０重量％以上５．０重量％以下で
あり、 更に、変態温度Ａｆが４℃以下で、且つ、超弾性降伏応
力σｙが８３ｋｇｆ／ｍｍ 2 以上である ことを特徴とす
る超弾性材料。 - 【請求項２】 Ｎｉ／Ｔｉ比が重量比で１．２以上１．
３以下であり、Ｃｏ合金の濃度が１．０重量％以上５．
０重量％以下のＮｉ−Ｔｉ−Ｃｏ合金を、６００℃以上
７５０℃以下の温度にて焼鈍処理と冷間加工とを繰り返
し、最終的に冷間加工を受けた材料を４００℃以上６０
０℃以下の温度にて１５分から１時間の保持時間で形状
記憶処理を行なうことを特徴とする超弾性材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21395891A JP3239382B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 超弾性材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21395891A JP3239382B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 超弾性材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0551682A JPH0551682A (ja) | 1993-03-02 |
| JP3239382B2 true JP3239382B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=16647879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21395891A Expired - Lifetime JP3239382B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 超弾性材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3239382B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5799836B2 (ja) * | 2012-01-31 | 2015-10-28 | 新日鐵住金株式会社 | コイルばね及びその製造方法 |
| CN105986322B (zh) * | 2015-03-03 | 2018-10-19 | 中国科学院物理研究所 | 一种磁相变材料 |
-
1991
- 1991-08-26 JP JP21395891A patent/JP3239382B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0551682A (ja) | 1993-03-02 |
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