JP2019518135A - 酸化物介在物が低減されたニッケル−チタン−イットリウム合金 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国特許法第119条(e)に基づき、2016年4月20日出願の米国特許仮出願第62/325,283号、発明の名称「NICKEL−TITANIUM−YTTRIUM ALLOYS WITH REDUCED OXIDE INCLUSIONS」の利益を主張し、その開示全体を参照により本願に明示的に援用する。
本明細書で使用するとき、「ワイヤー」又は「ワイヤー製品」は、連続的に製造され、後で分与及び使用するためにスプール上に巻き取られていてもよい、連続ワイヤー又はワイヤー製品、例えば、円形の断面を有するワイヤー及びフラットワイヤー又はリボンなどの非円形の断面を有するワイヤーなどを包含する。「ワイヤー」又は「ワイヤー製品」は、ストランド、ケーブル、コイル、管材などのその他のワイヤーベースの製品も包含し、これらは、具体的な用途に応じて、特定の長さで製造されてもよい。いくつかの例示的実施形態では、本開示によるワイヤー又はワイヤー製品は、最大で2.5mmの直径を有する。本開示の原理は、ワイヤー及びワイヤー製品に加え、2.5mmを超え20mmまでの直径を有するロッド材料などの他の材料形態の製造に使用できる。薄い材料のシートも製造できる。例示的な管材構造は、内径が0.5mm〜4.0mmの範囲であり、壁厚が0.100mm〜1.00mmの範囲であるワイヤー形態又はロッド形態であってもよい。「微細ワイヤー」は、外径が1mm未満のワイヤーを指す。
上で図1A(目盛9の縮尺で描かれている)に関して記載したように、 酸化物介在物が、インゴット1の微小構造内に生成し得る。かかる介在物は、従来の二元NiTi合金の疲労寿命に悪影響を及ぼす可能性があるという認識の下、本開示により製造される材料を、製造及び試験して、かかる変動性に対する解決策の提示及び/又は材料の機械的特性の強化を行った。かかる材料の具体例は、以下の実施例に記載されている。
−0.01重量%〜0.02重量%のイットリウム;
−0.01重量%〜0.03重量%のイットリウム;
−0.01重量%〜0.08重量%のイットリウム;
−0.01重量%〜0.12重量%のイットリウム;
−0.01重量%〜0.15重量%のイットリウム;
−0.02重量%〜0.03重量%のイットリウム;
−0.02重量%〜0.08重量%のイットリウム;
−0.02重量%〜0.12重量%のイットリウム;
−0.02重量%〜0.15重量%のイットリウム;
−0.03重量%〜0.08重量%のイットリウム;
−0.03重量%〜0.12重量%のイットリウム;
−0.03重量%〜0.15重量%のイットリウム;
−0.08重量%〜0.12重量%のイットリウム;
−0.08重量%〜0.15重量%のイットリウム;又は
−0.12重量%〜0.15重量%のイットリウムである。
−50重量%〜52重量%;
−50重量%〜54.5重量%;
−50重量%〜57重量%;
−50重量%〜58.5重量%;
−50重量%〜60重量%;
−52重量%〜54.5重量%;
−52重量%〜57重量%;
−52重量%〜58.5重量%;
−52重量%〜60重量%;
−54.5重量%〜57重量%;
−54.5重量%〜58.5重量%;
−54.5重量%〜60重量%;
−57重量%〜58.5重量%;
−57重量%〜60重量%;又は
−58.5重量%〜60重量%である。
−等量のニッケルの代わりに1重量%〜10重量%の銅;
−等量のチタンの代わりに−1重量%〜15重量%のニオブ;
−等量のチタンの代わりに0.5重量%〜50重量%のハフニウム;
−等量のチタンの代わりに0.5重量%〜35重量%のジルコニウム;
−等量のチタン、ニッケル、又はチタン及びニッケルの組み合わせの代わりに0.1重量%〜5重量%のコバルト;
−等量のチタンの代わりに0.1重量%〜1重量%のクロム;及び/又は
−等量のチタン、ニッケル、又はチタン及びニッケルの組み合わせの代わりに0.1重量%〜10重量%の鉄。
例示的な実施形態の1つでは、本開示に従って製造されたNiTiY材料は、図6に示すような、微細な医療グレードワイヤー730、731に成形されてもよい。このワイヤー730、731を、次に、編んで総直径DSを有するステント700するなど、医療機器に成形又は統合してもよい。ワイヤー730、731はそれぞれ、例えば、1mm未満のワイヤー外径DWを有し得る。
上に詳述したように、本発明のNiTiY合金の疲労耐久性は、合金に添加するイットリウムの濃度に応じて強化できる。例えば、下の実施例1からわかるように、NiTiYワイヤーは、制御可能な外部要因(例えば、微小構造の欠陥につながる引抜きダイの欠陥、又は製造むら)不在下で、0.1%の歪み振幅で107サイクルの「ランアウト」疲労寿命を示し得る。本開示の目的で、「ランアウト」疲労とは、その数を超えると、対象材料が、いかなる数の追加サイクルでも疲労破壊を起こさないと予想される疲労サイクルの数である。
Claims (15)
- 50重量%のニッケル〜60重量%のニッケル;
40重量%のチタン〜50重量%のチタン;及び
0.01重量%のイットリウム〜0.15重量%のイットリウム
を含む、ニッケル−チタン(NiTi)合金。 - 0.01〜0.1重量%のイットリウムを含む、請求項1に記載のNiTi合金。
- 平均横断方向介在物寸法が2μm未満であるTiリッチな酸化物を有する、請求項1に記載のNiTi合金。
- 平均横断方向介在物寸法が1μm未満であるTiリッチな酸化物を有する、請求項1に記載のNiTi合金。
- 1%の歪み振幅で100万サイクルに耐えるような疲労耐久性を有するワイヤー製品として成形された、請求項1に記載のNiTi合金。
- それぞれ最大0.05重量%の1種以上の不純物をさらに含む、請求項1に記載のNiTi合金。
- 少なくとも20重量%のニッケル;
35重量%のチタン〜55重量%のチタン;
0.01重量%のイットリウム〜0.15重量%のイットリウム;並びに
次のうちの少なくとも1つ:
1重量%〜10重量%の銅を、等量のニッケルの代わりに;
1重量%〜15重量%のニオブを、等量のチタンの代わりに;
0.5重量%〜50重量%のハフニウムを、等量のチタンの代わりに;
0.5重量%〜35重量%のジルコニウムを、等量のチタンの代わりに;
0.1重量%〜5重量%のコバルトを、等量のチタン、ニッケル、又はチタンとニッケルとの組み合わせの代わりに;
0.1重量%〜1重量%のクロムを、等量のチタンの代わりに;及び
0.1重量%〜10重量%の鉄を、等量のチタン、ニッケル、又はチタンとニッケルとの組み合わせの代わりに;
含む、ニッケル−チタン(NiTi)合金。 - ニッケル−チタン(NiTi)合金の製造方法であって、
50重量%のニッケル〜60重量%のニッケルを提供すること;
40重量%のチタン〜50重量%のチタンを提供すること;
0.01重量%のイットリウム〜0.15重量%のイットリウムを提供すること;及び
前記ニッケル、前記チタン及び前記イットリウムを含むインゴットを形成すること、
を含む、製造方法。 - 前記インゴットを、最大1mmの直径を有する微細ワイヤーに成形すること、をさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 前記インゴットを、反復する冷間成形及び焼なましサイクルによって、ロッド、ワイヤー、管、シート又はプレートのうちの1つを含む中間構造物に成形すること、をさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 前記中間構造物を、最大1mmの直径を有する微細ワイヤーに成形すること、をさらに含む、請求項10に記載の方法。
- ニッケル−チタン(NiTi)合金の製造方法であって、
少なくとも20重量%のニッケルを提供すること;
35重量%のチタン〜55重量%のチタンを提供すること;
0.01重量%のイットリウム〜0.15重量%のイットリウムを提供すること;
次のうちの少なくとも1つを提供すること:
1重量%〜10重量%の銅を、等量のニッケルの代わりに;
1重量%〜15重量%のニオブを、等量のチタンの代わりに;
0.5重量%〜50重量%のハフニウムを、等量のチタンの代わりに;
0.5重量%〜35重量%のジルコニウムを、等量のチタンの代わりに;
0.1重量%〜5重量%のコバルトを、等量のチタン、ニッケル、又はチタンとニッケルとの組み合わせの代わりに;
0.1重量%〜1重量%のクロムを、等量のチタンの代わりに;及び
0.1重量%〜10重量%の鉄を、等量のチタン、ニッケル、又はチタンとニッケルとの組み合わせの代わりに;並びに
前記ニッケル、前記チタン及び前記イットリウムを含むインゴットを成形することであって、前記インゴットは、前記銅、前記ニオブ、前記ハフニウム、前記ジルコニウム、前記コバルト、前記クロム及び前記鉄のうちの少なくとも1つをさらに含む、方法。 - 前記インゴットを、最大1mmの直径を有する微細ワイヤーに成形すること、をさら含む、請求項12に記載の方法。
- 前記インゴットを、反復する冷間成形及び焼なましサイクルによって、ロッド、ワイヤー、管、シート又はプレートのうちの1つを含む中間構造物に成形すること、をさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記中間構造物を、最大1mmの直径を有する微細ワイヤーに成形すること、をさらに含む、請求項14に記載の方法。
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