JP2724815B2 - 形状記憶合金コイルばね及びその製造方法 - Google Patents
形状記憶合金コイルばね及びその製造方法Info
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- JP2724815B2 JP2724815B2 JP8068009A JP6800996A JP2724815B2 JP 2724815 B2 JP2724815 B2 JP 2724815B2 JP 8068009 A JP8068009 A JP 8068009A JP 6800996 A JP6800996 A JP 6800996A JP 2724815 B2 JP2724815 B2 JP 2724815B2
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- coil spring
- shape memory
- memory alloy
- alloy coil
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は形状記憶合金コイル
ばね及びその製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ＴｉＮｉ合金を主成分とする数種の合金
は、熱弾性型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し、また同時に超弾性特性も示し
ている。 【０００３】Ｎｉ濃度が５０．３原子パーセント（以下
ａｔ％と略す）を越えるＴｉＮｉ合金が温度変化に対し
自発的な形状変化を可逆的に示すことは特開昭５８−１
５１４４５号公報によって明らかにされている。また、
前記Ｎｉ濃度範囲のＴｉＮｉ合金が熱処理条件によって
変態温度を任意に変えることができることも知られてい
る。形状記憶合金をばねとして使用する場合、コイルば
ね、線のいづれについても均一な熱処理によってただ１
種の変態点を有する単機能を示すものが使われていた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】たとえば感温駆動素子
として形状記憶コイルばねを用いる場合、従来は単機能
のため、スナップアクションあるいは段階的な仕事をさ
せる目的には使用されていなかった。すなわち、従来は
形状記憶コイルばねに複数個の異なった温度においてそ
れぞれ異った動作をさせることができなかった。 【０００５】本発明の課題は、複数個の異なった温度に
おいてそれぞれ異った動作をさせることができる形状記
憶合金コイルばねを提供することにある。 【０００６】本発明のもう一つの課題は、複数個の異な
った温度においてそれぞれ異った動作をさせることがで
きる形状記憶合金コイルばねの製造方法を提供すること
にある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、同一組
成よりなるつぎ目のない一本の形状記憶合金線上に部分
的に互に異なる２種以上の変態温度を有することを特徴
とする形状記憶合金コイルばねが得られる。 【０００８】更に本発明によれば、前記形状記憶合金線
はＮｉの濃度が５０．３原子パーセント以上のＴｉＮｉ
を主成分とする合金からなることを特徴とする形状記憶
合金コイルばねが得られる。 【０００９】また本発明によれば、同一組成よりなるつ
ぎ目のない一本の形状記憶合金のコイルばねの複数箇所
を温度または処理時間が互に異なる複数種の処理条件に
て熱処理することにより、前記コイルばねの複数箇所に
互に異なる変態温度を有する形状記憶合金コイルばねを
得ることを特徴とする形状記憶合金コイルばねの製造方
法が得られる。 【００１０】 【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を参照して説明する。 【００１１】本発明は、Ｎｉの濃度が５０．３ａｔ％以
上のＴｉＮｉを主成分とする同一組成の形状記憶合金の
コイルばねなどにおいて複数箇所を部分的に温度または
処理時間が異なる複数種の処理条件の炉内にて熱処理す
る複数の変態点を備えた形状記憶合金のコイルばねおよ
びそれらの製造方法である。 【００１２】このように同じ線材に対して部分的に熱処
理の温度と時間を変えることにより、その部分毎に異な
る変態点を持つ記憶合金が得られるので、変態点を異に
する形状の変化を応用して換気口の開閉のようにその開
閉の量を温度の変化に応じて自動的に変えることが可能
となる。 【００１３】本発明の形状記憶合金コイルばねおよびそ
の製造方法の実施例は、図１に示すように、記憶合金材
よりなる一本のつぎ目のないコイル形状のばね材５を変
態温度が互に異なる部分が得られるようそれぞれ寸法の
異るアスベスト、レンガなどの断熱材６で部分的に覆い
同一温度の炉に入れて一定条件で熱処理する。その結
果、断熱材６の厚さなどの寸法の差によって部分的に異
る複数の変態温度を有する形状記憶合金コイルばねが得
られる。 【００１４】また他の実施例は、記憶合金材のつぎ目の
ないコイルばねを炉壁の一部に開けられた孔より部分的
に炉内に挿入し、一定条件で熱処理し、またこのコイル
ばねの他の部分を炉内に挿入し先の条件と異なる別条件
で熱処理を行なって異なる変態温度を有する形状記憶合
金コイルばねが得られる。 【００１５】さらに他の実施例は、一定温度の条件で加
熱された炉内の一方より他方に記憶合金材よりなるコイ
ルばねを移行させ、この移行速度を部分的に変えること
によって、部分的に異る複数の変態温度を有する形状記
憶合金コイルばねが得られる。 【００１６】これら実施例によって得られた２種以上の
変態温度を有する形状記憶合金コイルばねの具体例につ
いて述べる。 【００１７】第１の具体例としてＴｉ５１．０ａｔ％を
含むＮｉとのＴｉＮｉ合金よりなる直径１．０ｍｍの伸
線加工した標本を中心径６ｍｍのコイルばねに加工後、
４００℃で３０分間熱処理を行ない、さらにコイルばね
の半分５ｍｍを水冷しながら５００℃で３０分間の熱処
理を再度行なった。このようにして得られたばねの定た
わみの下で温度に対して荷重との関係を測定が行なわれ
た。この結果を図２に示す。また、Ｔｉ−５１ａｔ％Ｎ
ｉ合金線は３０〜４０％の冷間加工後、４００℃で３０
分間の熱処理温度ではその変態温度（ここでは逆変態開
始温度）は１０℃，５００℃で３０分間の熱処理では２
５℃を示す。本具体例のコイルばねの温度−荷重曲線の
結果についても図２に示すように、同様の結果が得られ
ている。 【００１８】また、本図から１０℃と２５℃で明確な荷
重変化のジャンプが認められている。 【００１９】この種のばねの用途としてたとえば２０℃
と３０℃で作動を必要とする換気口、すなわち２０℃で
は換気口は半分開き比較的ゆるやかな換気を行い、３０
℃では全開するような２段機能をもつアクチュエータの
設計ができる。 【００２０】 【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、つ
ぎ目のない一本の形状記憶合金コイルばね材を部分的に
熱処理の条件を変化させることによって複数個の変態点
を持たせた形状記憶合金コイルばねを得ることができ複
数個の異なった温度においてそれぞれ異った動作をさせ
ることができる。 【００２１】なお、本発明による合金は、ＴｉＮｉ合
金、特にＮｉが５０．５〜５１．０ａｔ％のＴｉＮｉ合
金が最も好ましいが、ＴｉＮｉ合金に第３元素Ｘを添加
したＴｉＮｉＸ合金、および熱処理によって変態温度が
調整可能な他の形状記憶合金についても同様の効果が得
られる。
ばね及びその製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ＴｉＮｉ合金を主成分とする数種の合金
は、熱弾性型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し、また同時に超弾性特性も示し
ている。 【０００３】Ｎｉ濃度が５０．３原子パーセント（以下
ａｔ％と略す）を越えるＴｉＮｉ合金が温度変化に対し
自発的な形状変化を可逆的に示すことは特開昭５８−１
５１４４５号公報によって明らかにされている。また、
前記Ｎｉ濃度範囲のＴｉＮｉ合金が熱処理条件によって
変態温度を任意に変えることができることも知られてい
る。形状記憶合金をばねとして使用する場合、コイルば
ね、線のいづれについても均一な熱処理によってただ１
種の変態点を有する単機能を示すものが使われていた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】たとえば感温駆動素子
として形状記憶コイルばねを用いる場合、従来は単機能
のため、スナップアクションあるいは段階的な仕事をさ
せる目的には使用されていなかった。すなわち、従来は
形状記憶コイルばねに複数個の異なった温度においてそ
れぞれ異った動作をさせることができなかった。 【０００５】本発明の課題は、複数個の異なった温度に
おいてそれぞれ異った動作をさせることができる形状記
憶合金コイルばねを提供することにある。 【０００６】本発明のもう一つの課題は、複数個の異な
った温度においてそれぞれ異った動作をさせることがで
きる形状記憶合金コイルばねの製造方法を提供すること
にある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、同一組
成よりなるつぎ目のない一本の形状記憶合金線上に部分
的に互に異なる２種以上の変態温度を有することを特徴
とする形状記憶合金コイルばねが得られる。 【０００８】更に本発明によれば、前記形状記憶合金線
はＮｉの濃度が５０．３原子パーセント以上のＴｉＮｉ
を主成分とする合金からなることを特徴とする形状記憶
合金コイルばねが得られる。 【０００９】また本発明によれば、同一組成よりなるつ
ぎ目のない一本の形状記憶合金のコイルばねの複数箇所
を温度または処理時間が互に異なる複数種の処理条件に
て熱処理することにより、前記コイルばねの複数箇所に
互に異なる変態温度を有する形状記憶合金コイルばねを
得ることを特徴とする形状記憶合金コイルばねの製造方
法が得られる。 【００１０】 【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を参照して説明する。 【００１１】本発明は、Ｎｉの濃度が５０．３ａｔ％以
上のＴｉＮｉを主成分とする同一組成の形状記憶合金の
コイルばねなどにおいて複数箇所を部分的に温度または
処理時間が異なる複数種の処理条件の炉内にて熱処理す
る複数の変態点を備えた形状記憶合金のコイルばねおよ
びそれらの製造方法である。 【００１２】このように同じ線材に対して部分的に熱処
理の温度と時間を変えることにより、その部分毎に異な
る変態点を持つ記憶合金が得られるので、変態点を異に
する形状の変化を応用して換気口の開閉のようにその開
閉の量を温度の変化に応じて自動的に変えることが可能
となる。 【００１３】本発明の形状記憶合金コイルばねおよびそ
の製造方法の実施例は、図１に示すように、記憶合金材
よりなる一本のつぎ目のないコイル形状のばね材５を変
態温度が互に異なる部分が得られるようそれぞれ寸法の
異るアスベスト、レンガなどの断熱材６で部分的に覆い
同一温度の炉に入れて一定条件で熱処理する。その結
果、断熱材６の厚さなどの寸法の差によって部分的に異
る複数の変態温度を有する形状記憶合金コイルばねが得
られる。 【００１４】また他の実施例は、記憶合金材のつぎ目の
ないコイルばねを炉壁の一部に開けられた孔より部分的
に炉内に挿入し、一定条件で熱処理し、またこのコイル
ばねの他の部分を炉内に挿入し先の条件と異なる別条件
で熱処理を行なって異なる変態温度を有する形状記憶合
金コイルばねが得られる。 【００１５】さらに他の実施例は、一定温度の条件で加
熱された炉内の一方より他方に記憶合金材よりなるコイ
ルばねを移行させ、この移行速度を部分的に変えること
によって、部分的に異る複数の変態温度を有する形状記
憶合金コイルばねが得られる。 【００１６】これら実施例によって得られた２種以上の
変態温度を有する形状記憶合金コイルばねの具体例につ
いて述べる。 【００１７】第１の具体例としてＴｉ５１．０ａｔ％を
含むＮｉとのＴｉＮｉ合金よりなる直径１．０ｍｍの伸
線加工した標本を中心径６ｍｍのコイルばねに加工後、
４００℃で３０分間熱処理を行ない、さらにコイルばね
の半分５ｍｍを水冷しながら５００℃で３０分間の熱処
理を再度行なった。このようにして得られたばねの定た
わみの下で温度に対して荷重との関係を測定が行なわれ
た。この結果を図２に示す。また、Ｔｉ−５１ａｔ％Ｎ
ｉ合金線は３０〜４０％の冷間加工後、４００℃で３０
分間の熱処理温度ではその変態温度（ここでは逆変態開
始温度）は１０℃，５００℃で３０分間の熱処理では２
５℃を示す。本具体例のコイルばねの温度−荷重曲線の
結果についても図２に示すように、同様の結果が得られ
ている。 【００１８】また、本図から１０℃と２５℃で明確な荷
重変化のジャンプが認められている。 【００１９】この種のばねの用途としてたとえば２０℃
と３０℃で作動を必要とする換気口、すなわち２０℃で
は換気口は半分開き比較的ゆるやかな換気を行い、３０
℃では全開するような２段機能をもつアクチュエータの
設計ができる。 【００２０】 【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、つ
ぎ目のない一本の形状記憶合金コイルばね材を部分的に
熱処理の条件を変化させることによって複数個の変態点
を持たせた形状記憶合金コイルばねを得ることができ複
数個の異なった温度においてそれぞれ異った動作をさせ
ることができる。 【００２１】なお、本発明による合金は、ＴｉＮｉ合
金、特にＮｉが５０．５〜５１．０ａｔ％のＴｉＮｉ合
金が最も好ましいが、ＴｉＮｉ合金に第３元素Ｘを添加
したＴｉＮｉＸ合金、および熱処理によって変態温度が
調整可能な他の形状記憶合金についても同様の効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の形状記憶合金コイルばねの製造方法の
実施例を説明するための断面図である。 【図２】本発明の具体例におけるせん断ひずみ１％以下
における温度と荷重との関係を示す曲線図である。 【符号の説明】 ５ ばね材 ６ 断熱材
実施例を説明するための断面図である。 【図２】本発明の具体例におけるせん断ひずみ１％以下
における温度と荷重との関係を示す曲線図である。 【符号の説明】 ５ ばね材 ６ 断熱材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
Ｆ０３Ｇ 7/06 Ｆ０３Ｇ 7/06 Ａ
Ｆ１６Ｆ 1/06 Ｆ１６Ｆ 1/06 Ａ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．同一組成よりなるつぎ目のない一本の形状記憶合金
線上に部分的に互に異なる２種以上の変態温度を有する
ことを特徴とする形状記憶合金コイルばね。 ２．前記形状記憶合金線はＮｉの濃度が５０．３原子パ
ーセント以上のＴｉＮｉを主成分とする合金からなるこ
とを特徴とする請求項１記載の形状記憶合金コイルば
ね。 ３．同一組成よりなるつぎ目のない一本の形状記憶合金
のコイルばねの複数箇所を温度または処理時間が互に異
なる複数種の処理条件にて熱処理することにより、前記
コイルばねの複数箇所に互に異なる変態温度を有する形
状記憶合金コイルばねを得ることを特徴とする形状記憶
合金コイルばねの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8068009A JP2724815B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 形状記憶合金コイルばね及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8068009A JP2724815B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 形状記憶合金コイルばね及びその製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62055130A Division JP2640461B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 医療用ガイドワイヤ及び医療用カテーテル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08232054A JPH08232054A (ja) | 1996-09-10 |
| JP2724815B2 true JP2724815B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=13361433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8068009A Expired - Lifetime JP2724815B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 形状記憶合金コイルばね及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2724815B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100478459C (zh) * | 2001-11-20 | 2009-04-15 | 北京核心动力科技有限公司 | 随温度变化记忆合金及其制作方法 |
| US9186853B2 (en) | 2009-08-07 | 2015-11-17 | Smarter Alloys Inc. | Methods and systems for processing materials, including shape memory materials |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6153467A (ja) * | 1984-08-23 | 1986-03-17 | Kanto Tokushu Seikou Kk | 形状記憶作動体 |
-
1996
- 1996-03-25 JP JP8068009A patent/JP2724815B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08232054A (ja) | 1996-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971028 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |