JPH03100157A - 形状記憶合金の製造方法 - Google Patents

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、形状記憶合金の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、形状記憶合金は溶解法、及び粉末冶金法等によっ
て製造されている。溶解法によって、例えばＴｉ−Ｎｉ
合金のような実用材を製造する場合は、溶解→鋳造→熱
間加工→冷間加工→成形加工及び形状記憶処理の多数の
工程がとられていた。

しかし、Ｔ　ｉ　−Ｎ　ｉ系合金は加工硬化が大きく、
形状記憶性があるため、冷間加工において多数の中間焼
鈍を行う必要があり、複雑な形状を形成加工することは
困難であった。また、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系形状記憶合金
の場合も、溶解鋳造法によってインゴットを得る際の結
晶粒の粗大化に起因する熱間加工および冷間加工におけ
る困難性が問題であった。

これに対して、粉末冶金法では上記の溶解法における成
形加工性の問題がなく、所望の形状をもった形状記憶合
金を得ることができる。しかし、超高圧下での熱間等方
圧加工（ＨＩ　Ｐ）処理等の煩雑な工程を必要とし、ま
た焼結が高温（約１０００℃）で行われることから結晶
粒が粗大化し、機械特性が劣化するという問題があった
。

上述したような問題を解決する形状記憶合金の製造方法
として、プラズマ溶射による形状記憶合金の製造方法が
開示されている（特開昭６３−１４００７２号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のプラズマ溶射による形状記憶合金
の製造方法では、バルクの状態で形状記憶性をもつ金属
粉末を使用するため、予め形状記憶合金粉末を何らかの
製造方法に従って製造して準備する必要があり、最終製
品までの製造工程が多く、作業効率が低く、また生産コ
ストが高いといった問題があった。

さらに、上述の溶解法、粉末冶金法及びプラズマ溶射に
よる形状記憶合金の製造方法では、形状記憶合金の成分
比率は合金全域において一定であり、形状記憶合金の変
態温度は合金の成分比率によってほとんど決定されるた
め、連続的または段階的に異なった変態温度を有する形
状記憶合金の製造は、従来の製造方法ではほとんど不可
能であった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、所望の製品形状が容易に得られ、かつ製造工
程及び生産コストが少なく、機械加工性及び形状記憶性
に優れた形状記憶合金の製造方法を提供することを目的
とする。

また、作業工程を増加させることなく連続的または段階
的に異なった変態温度を有する形状記憶合金の製造方法
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を解決するために、本発明は形状記憶合金の成
分元素からなる二種以上の金属粉末を所定の比率で混合
した混合粉末をプラズマ溶射装置に供給して、または前
記二種以上の金属粉末を所定の供給比率で同時に前記プ
ラズマ溶射装置に供給して、所望の形状を有する心型上
に溶射被膜を形成し、この溶射被膜を熱処理して合金化
する構成とした。

また、前記二種以上の金属粉末を連続的または段階的に
変化する供給比率で同時に前記プラズマ溶射装置に供給
して、所望の形状を有する心型上に溶射被膜を形成し、
この溶射被膜を熱処理して合金化する構成とした。

〔作用〕

予め形状記憶合金の成分元素からなる二種以上の金属粉
末を所定の比率で混合して調製された混合粉末がプラズ
マ溶射装置に供給されて所望の形状を有する心型上に溶
射被膜が形成され、または前記二種以上の金属粉末が所
定の供給比率で同時にプラズマ溶射装置に供給されて所
望の形状を有する心型上に溶射被膜が形成され、このよ
うに形成された溶射被膜は前記二種以上の金属粉末が均
一に混合され、かつその被膜密度は従来の製造方法によ
って得られたバルク形状の形状記憶合金とほぼ等しく、
この溶射被膜を真空で熱処理することにより合金化がな
され、前記６型に対応した複雑な形状の形状記憶合金が
得られる。さらに、前記二種以上の金属粉末が連続的ま
たは段階的に変化する供給比率で同時にプラズマ溶射装
置に供給されて所望の形状を有する心型上に溶射被膜が
形成され、この溶射被膜を真空で熱処理することにより
合金化がなされ、上記の供給比率に対応して連続的また
は段階的に異なった変態温度を有する形状記憶合金が得
られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明の形状記憶合金の製造方法を説明する
ためのプラズマ溶射装置の概略構成図である。第１図に
おいて、プラズマ溶射ガン１は粉末供給装置２のノズル
２ａから供給される金属粉末を銅製の管状心型３の表面
にプラズマ溶射するためのものである。

プラズマ溶射ガン１と銅製の管状心型３は、雰囲気調整
可能なチャンバー（図示せず）内に配設されており、チ
ャンバー内は先ず１０’ＴＯＲＲ程度まで真空に引かれ
た後、アルゴンガスを流入しながら排気を続けることに
よって、酸素分圧が低く保たれている。このようなチャ
ンバー内雰囲気としては、例えば約５０ＴＯＲＲの減圧
アルゴンガス雰囲気とすることができる。このように、
水素ガスを使用せずにアルゴンガス単独とすることによ
って、後述するＴ　ｉ　−Ｎ　ｉ糸形状記憶合金を製造
する場合、Ｔｉ粉末の水素脆性の発現を防止することが
できる。

粉末供給装置２から供給される金属粉末は、目的とする
形状記憶合金の成分元素からなる二種以上の金属粉末を
所定の比率で混合した混合粉末である。例えば、Ｔ　ｉ
　−Ｎ　ｉ糸形状記憶合金を製造する場合、Ｔｉ粉とＮ
ｉ粉とを重量比が４５＝５５となるように正確の秤量し
た後、充分の攪拌混合した混合粉末を用いることができ
る。使用する金属粉末の粒径は５〜１０５μｍ程度、好
ましくは１０〜７４μｍ程度である。

粉末供給装置２から供給される上述の金属粉末をプラズ
マ溶射ガン１によって銅製の管状６型３の表面にプラズ
マ溶射して、所望の厚さの溶射被膜が形成されたところ
でプラズマ溶射が中止される。

プラズマ溶射によって溶射被膜が形成された銅製の管状
６型３は、酸（硝酸）処理による溶解除去、または機械
加工による切削除去が行われ、管状のＴ　ｉ　−Ｎ　ｉ
混合溶射被膜が得られる。

このような減圧雰囲気プラズマ溶射によって得られる溶
射被膜は、Ｔｉ粉とＮｉ粉とが均一に混合されており、
大気中で行われるプラズマ溶射によって得られる溶射被
膜に比べて空隙が極めて少なく、その被膜密度は従来の
製造方法によって得られたバルク形状の形状記憶合金と
ほぼ等しい密度（９９％以上）である。さらに、アルゴ
ンガス雰囲気中でのプラズマ溶射によるため、溶射中の
酸素混入によるＴｉ粉、Ｎｉ粉の酸化が防止される。

このようにして得られた溶射被膜は、拡散熱処理によっ
て合金化が行われる。拡散熱処理は、例えば、溶射波膜
を真空下で１０００℃に１０時間加熱保持することによ
って行われる。

第２図は、本発明の他の実施例を説明するためのプラズ
マ溶射装置の概略構成図である。第２図において、プラ
ズマ溶射ガン１１は粉末供給装置１２のノズル１２ａ及
び粉末供給装置１３のノズル１３ａから供給される金属
粉末を銅製の平板状６型１４の表面にプラズマ溶射する
ためのものである。

上述した実施例と同様に、プラズマ溶射ガン１１と銅製
の平板状６型１４は、雰囲気調整可能なチャンバー（図
示せず）内に配設されている。

そして、二つの粉末供給装置１２．１３は、例えばＴｉ
−Ｎｉ系形状記憶合金を製造する場合、Ｔｉ粉とＮｉ粉
とを別個に、かつ同時にプラズマ溶射ガン１１に供給す
る。このときの供給比率は、上述の実施例に従えば、Ｔ
ｉ粉とＮｉ粉との重量比が４５：５５となるような比率
である。このように、目的とする形状記憶合金の成分元
素からなる二種以上の金属粉末をそれぞれ所定の供給比
率で同時にプラズマ溶射装置に供給することによって、
要求される形状記憶合金の変態温度に応じて容易に合金
組成を変えることができる。なお、使用する金属粉末の
粒径は５〜１０５μｍ程度、好ましくは１０〜７４μｍ
程度である。

このようにして得られる溶射被膜は、Ｔｉ粉とＮｉ粉と
が均一に混合されており、上述の実施例と同様に空隙が
極めて少なく、高い被膜密度を有するものである。

さらに、本発明では第２図に示されるプラズマ溶射装置
において、二つの粉末供給装置１２゜１３からプラズマ
溶射ガン１１に供給されるＴｉ粉とＮｉ粉の供給比率を
連続的に、または段階的に変化させることもできる。第
３図は、第２図に示されるプラズマ溶射装置においてＴ
ｉ粉とＮｉ粉の供給比率を連続的にＴｉ粉量が多くなる
ように変化させて形成された平板状の溶射被膜１５を示
す図である。この溶射波膜１５の面１５ａは銅製の平板
状６型１４の表面に接していた面であり、この面Ｌ５ａ
から、反対側の面１５ｂ方向に溶射被膜１５は厚みＸを
有している。また、第４図は、第３図に示される平板状
の溶射被膜１５の面１５ａから面１５ｂ方向へのＴｉ−
Ｎｉ組成の変化を示す図である。第４図において、面１
５ａではＴｉ　：Ｎ１＝３５　：６５であり、面１５ｂ
ではＴｉ：Ｎ１＝６５：３５となっている。−般にＴｉ
−Ｎｉ系形状記憶合金では、Ｎｉ量が０．１ａｔ％増す
ことにより変態温度が約１０℃低下するので、この溶射
被膜１５の面１５ａは面１５ｂより約３００℃低い変態
温度を有する。

第４図ではＴｉ量が多くなるように供給比率が連続的に
変化しているが、ＴＩ量が段階的に多くなるようにして
もよく、また厚さＸのほぼ中央でＴｉ量が最大となるよ
うにしてもよく、供給比率の変化には特に制限はない。

このように、本発明では溶射成膜方向で変態温度の異な
る形状記憶合金を容易に製造することができる。

上述の各実施例では、Ｔｉ−Ｎｉ系形状記憶合金を例に
説明したが、他の二成分系、または三成分系以上の多成
分系の形状記憶合金であっても同様に本発明を実施する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上詳述しとことから明らかなように、本発明によれば
、形状記憶合金の成分元素からなる金属粉末を用いてプ
ラズマ溶射によって形状記憶合金を製造するため、生産
コストの低減、製造工程の簡略化が可能であり、また得
られる形状記憶合金は所望の形状とすることができ、さ
らに作業工程を増加させることなく連続的または段階的
に異なった変態温度を有する形状記憶合金の製造が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の形状記憶合金の製造方法を説明するた
めのプラズマ溶射装置の概略構成図、第２図は本発明の
他の実施例を説明するためのプラズマ溶射装置の概略構
成図、第３図は第２図に示されるプラズマ溶射装置にお
いてＴｉ粉とＮｉ粉の供給比率を連続的にＴｉ粉量が多
くなるように変化させて形成された平板状の溶射被膜を
示す図、第４図は第３図に示される平板状の溶射被膜の
厚さ方向のＴｉ−Ｎｉ組成の変化を示す図である。 １．１１・・・プラズマ溶射ガン、２．１２゜１３・・
・粉末供給装置、２　ａ、　　１２　ａ、　　１３　ａ
・・・ノズル、３．１４・・・６型、１５・・・溶射被
膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　形状記憶合金の成分元素からなる二種以上の金属
   粉末を所定の比率で混合した混合粉末をプラズマ溶射装
   置に供給して、または前記二種以上の金属粉末を所定の
   供給比率で同時に前記プラズマ溶射装置に供給して、所
   望の形状を有する心型上に溶射被膜を形成し、この溶射
   被膜を熱処理して合金化することを特徴とする形状記憶
   合金の製造方法。
2. ２．　前記二種以上の金属粉末を連続的または段階的に
   変化する供給比率で同時に前記プラズマ溶射装置に供給
   することを特徴とする請求項１記載の形状記憶合金の製
   造方法。