JP3345851B2 - 複数のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細線の同時製造方法 - Google Patents
複数のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細線の同時製造方法Info
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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、複数のＮｉ−Ｔｉ
系形状記憶合金細線の同時製造方法に関するもので、具
体的には複数本の細線を同時に、引抜伸線加工（細径化
加工）、焼鈍、直線記憶処理する製造方法で、この製造
方法により、表面の酸化の少ない良質のＮｉ−Ｔｉ系形
状記憶合金細線を安価に供給することが可能となる。
系形状記憶合金細線の同時製造方法に関するもので、具
体的には複数本の細線を同時に、引抜伸線加工（細径化
加工）、焼鈍、直線記憶処理する製造方法で、この製造
方法により、表面の酸化の少ない良質のＮｉ−Ｔｉ系形
状記憶合金細線を安価に供給することが可能となる。
【０００２】
【従来の技術】近年、Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細線
（例えば外径２０〜１２０μｍの細線）は、その形状記
憶特性若しくは超弾性特性を利用して、ＦＲＰ（Fiber
Reinforced Plastics)、ＦＲＭ（Fiber Reinforced Met
als)等の複合材の芯材としての使用が期待されるように
なってきた。しかしながら、Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金
は、加工性が悪い。特に冷間加工における加工が困難
で、冷間伸線時に焼鈍を必要とする冷間加工率（減面
率）は、３０％以下で低く、伸線工程において、多くの
焼鈍と伸線を繰り返しながら、１パス当たり８〜１５％
程度の加工率で伸線を行い、所定の径の線とする。従っ
て、大量生産が困難であり、高価となる問題がある。
（例えば外径２０〜１２０μｍの細線）は、その形状記
憶特性若しくは超弾性特性を利用して、ＦＲＰ（Fiber
Reinforced Plastics)、ＦＲＭ（Fiber Reinforced Met
als)等の複合材の芯材としての使用が期待されるように
なってきた。しかしながら、Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金
は、加工性が悪い。特に冷間加工における加工が困難
で、冷間伸線時に焼鈍を必要とする冷間加工率（減面
率）は、３０％以下で低く、伸線工程において、多くの
焼鈍と伸線を繰り返しながら、１パス当たり８〜１５％
程度の加工率で伸線を行い、所定の径の線とする。従っ
て、大量生産が困難であり、高価となる問題がある。
【０００３】また、焼鈍回数が多くなると線材表面の酸
化膜が厚くなり、表面に傷が付きやすく断線の原因とな
るため、途中で数回の酸洗工程も必要であった。以上の
ように、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の細線は、その加工性、歩留
り等が悪く、安価で良質のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細
線の製造は、困難であった。
化膜が厚くなり、表面に傷が付きやすく断線の原因とな
るため、途中で数回の酸洗工程も必要であった。以上の
ように、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の細線は、その加工性、歩留
り等が悪く、安価で良質のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細
線の製造は、困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
で述べた問題点を解決することであり、具体的には、伸
線工程において、焼鈍で生じる線材表面の酸化を防止
し、且つ複数本の細線を同時に伸線加工することによ
り、安価で酸化の少ない良質の細線の製造方法を見出す
ことである。また、本発明の他の課題は、Ｎｉ−Ｔｉ系
合金の特性に合致し、上記製造目的に適合する、具体的
な細線の製造方法を見出すことである。
で述べた問題点を解決することであり、具体的には、伸
線工程において、焼鈍で生じる線材表面の酸化を防止
し、且つ複数本の細線を同時に伸線加工することによ
り、安価で酸化の少ない良質の細線の製造方法を見出す
ことである。また、本発明の他の課題は、Ｎｉ−Ｔｉ系
合金の特性に合致し、上記製造目的に適合する、具体的
な細線の製造方法を見出すことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の前記課題を解決
するための請求項１の発明は、予め直線記憶処理が施さ
れたＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線の複数本を、その素
線の変態点より高い温度の状態に保持しながら、金属製
の外装材で被覆して複合体素線を形成し、続いてその複
合体素線の冷間縮径加工と焼鈍を繰り返して細径化して
所定の細線サイズに到達した後、直線記憶処理を施し、
しかる後に外装材を除去することを特徴とする複数のＮ
ｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細線の同時製造方法である。
するための請求項１の発明は、予め直線記憶処理が施さ
れたＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線の複数本を、その素
線の変態点より高い温度の状態に保持しながら、金属製
の外装材で被覆して複合体素線を形成し、続いてその複
合体素線の冷間縮径加工と焼鈍を繰り返して細径化して
所定の細線サイズに到達した後、直線記憶処理を施し、
しかる後に外装材を除去することを特徴とする複数のＮ
ｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細線の同時製造方法である。
【０００６】また、請求項２の発明は、前記Ｎｉ−Ｔｉ
系形状記憶合金素線は、Ｎｉ４９．５〜５１．５ａｔ
％、残ＴｉからなるＮｉ−Ｔｉ合金、及び前記Ｎｉ−Ｔ
ｉ合金におけるＮｉまたは／およびＴｉの一部をＶ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌの１種又は２種以上で、且つその
合計量を０．１〜３．０ａｔ％の範囲で置換したＮｉ−
Ｔｉ系合金、若しくは前記Ｎｉ−Ｔｉ合金あるいはＮｉ
−Ｔｉ系合金におけるＮｉまたは／およびＴｉの一部を
Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｂのいずれかで且つその量が５〜１０ａ
ｔ％の範囲で置換したＮｉ−Ｔｉ系合金からなることを
特徴とする請求項１に記載の複数のＮｉ−Ｔｉ系形状記
憶合金細線の同時製造方法であり、
系形状記憶合金素線は、Ｎｉ４９．５〜５１．５ａｔ
％、残ＴｉからなるＮｉ−Ｔｉ合金、及び前記Ｎｉ−Ｔ
ｉ合金におけるＮｉまたは／およびＴｉの一部をＶ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌの１種又は２種以上で、且つその
合計量を０．１〜３．０ａｔ％の範囲で置換したＮｉ−
Ｔｉ系合金、若しくは前記Ｎｉ−Ｔｉ合金あるいはＮｉ
−Ｔｉ系合金におけるＮｉまたは／およびＴｉの一部を
Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｂのいずれかで且つその量が５〜１０ａ
ｔ％の範囲で置換したＮｉ−Ｔｉ系合金からなることを
特徴とする請求項１に記載の複数のＮｉ−Ｔｉ系形状記
憶合金細線の同時製造方法であり、
【０００７】請求項３の発明は、前記Ｎｉ−Ｔｉ系形状
記憶合金素線が、予めその表面が清浄にされている素線
であることを特徴とする請求項１に記載の複数のＮｉ−
Ｔｉ系形状記憶合金細線の同時製造方法であり、
記憶合金素線が、予めその表面が清浄にされている素線
であることを特徴とする請求項１に記載の複数のＮｉ−
Ｔｉ系形状記憶合金細線の同時製造方法であり、
【０００８】さらに請求項４の発明は、前記外装材が、
軟鋼材若しくはＣｕ−Ｎｉ系合金材からなることを特徴
とする請求項１に記載の複数のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合
金細線の同時製造方法である。
軟鋼材若しくはＣｕ−Ｎｉ系合金材からなることを特徴
とする請求項１に記載の複数のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合
金細線の同時製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、前記各発明について、詳細
に説明する。まず請求項１の発明について説明する。請
求項１の発明は、予め直線記憶処理が施されたＮｉ−Ｔ
ｉ系形状記憶合金素線の複数本を、その素線の変態点よ
り高い温度の状態に保持しながら、金属製の外装材で被
覆して複合体素線を形成し、続いてその複合体素線の冷
間縮径加工と焼鈍を繰り返して細径化して所定の細線サ
イズとした後、直線記憶処理を施し、しかる後に外装材
を除去する複数の細線の同時製造方法である。
に説明する。まず請求項１の発明について説明する。請
求項１の発明は、予め直線記憶処理が施されたＮｉ−Ｔ
ｉ系形状記憶合金素線の複数本を、その素線の変態点よ
り高い温度の状態に保持しながら、金属製の外装材で被
覆して複合体素線を形成し、続いてその複合体素線の冷
間縮径加工と焼鈍を繰り返して細径化して所定の細線サ
イズとした後、直線記憶処理を施し、しかる後に外装材
を除去する複数の細線の同時製造方法である。
【００１０】本発明は、外装材例えば軟鋼管（ＪＩＳ規
格Ｇ３４５４１）内に、直線記憶処理したＮｉ−Ｔｉ系
形状記憶合金素線の複数本を、平行状態に挿入して複合
体素線を形成し、その複合体素線について、冷間伸線と
焼鈍を繰り返し行うことにより、外装材内部の細線例え
ば径５０μｍ以下のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細線を、
同時に多数本製造するものである。即ち、本発明は、直
線記憶処理した素線を互いに平行な状態で、外装材であ
る被覆管に挿入して、複合体素線を作製し、その複合体
素線について加工（伸線）と焼鈍を繰り返して縮径して
複合体伸線材とした場合、、外装材に挿入されている１
本１本のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金線が、例えば径５０
μｍ相当の太さの細線になっても、断線することも、太
さの極端な変動もなく、表面に酸化物のない良質の細線
が得られるものである。ここで、前記の冷間縮径加工
（冷間伸線）には、再結晶温度以下の温間加工、即ち５
００℃以下での加工が含まれる。温度を上げることで、
焼鈍間の加工を大きくできるし、上記温度範囲では線同
志の結合は、生じないことが判っている。
格Ｇ３４５４１）内に、直線記憶処理したＮｉ−Ｔｉ系
形状記憶合金素線の複数本を、平行状態に挿入して複合
体素線を形成し、その複合体素線について、冷間伸線と
焼鈍を繰り返し行うことにより、外装材内部の細線例え
ば径５０μｍ以下のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細線を、
同時に多数本製造するものである。即ち、本発明は、直
線記憶処理した素線を互いに平行な状態で、外装材であ
る被覆管に挿入して、複合体素線を作製し、その複合体
素線について加工（伸線）と焼鈍を繰り返して縮径して
複合体伸線材とした場合、、外装材に挿入されている１
本１本のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金線が、例えば径５０
μｍ相当の太さの細線になっても、断線することも、太
さの極端な変動もなく、表面に酸化物のない良質の細線
が得られるものである。ここで、前記の冷間縮径加工
（冷間伸線）には、再結晶温度以下の温間加工、即ち５
００℃以下での加工が含まれる。温度を上げることで、
焼鈍間の加工を大きくできるし、上記温度範囲では線同
志の結合は、生じないことが判っている。
【００１１】図７は、加工後の複合体伸線材の外径０．
３ｍｍの断面状態を示す光学顕微鏡写真である。このよ
うにして得られた外装材内部の細線は、基本的には六角
形の断面を有しており、外装材除去後でも、細線の１本
１本は接合しておらず、容易に分離することができる。
なお、この断面六角形の細線は、そのまま使用に供する
ことも出来るし、又用途によっては、後に一回〜数回の
引抜き加工と熱処理の組み合わせにより、断面を円形、
六角形以外の多角形、その他の異形（楕円形、樽形等）
に加工することもできる。
３ｍｍの断面状態を示す光学顕微鏡写真である。このよ
うにして得られた外装材内部の細線は、基本的には六角
形の断面を有しており、外装材除去後でも、細線の１本
１本は接合しておらず、容易に分離することができる。
なお、この断面六角形の細線は、そのまま使用に供する
ことも出来るし、又用途によっては、後に一回〜数回の
引抜き加工と熱処理の組み合わせにより、断面を円形、
六角形以外の多角形、その他の異形（楕円形、樽形等）
に加工することもできる。
【００１２】本発明の製造方法において、外装材に挿入
するＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線に予め直線記憶処理
を施こすのは、外装材に対して素線が互いに平行な状態
で挿入されるようにするためである。また、素線をその
変態点（Ａｆ点）より高い温度の状態に保持しながら外
装材に挿入するのは、予め直線記憶処理が施されたＮｉ
−Ｔｉ系形状記憶合金素線が、挿入が完了するまでの
間、直線を維持して各線が交差することなく平行に挿入
されるようにするためである。これらの長尺素線を扱う
場合において、変態点（Ａｆ点）が室温より高い場合に
は、加熱炉等を通して加熱しながら直線のまま、複合体
化のプロセスに送りこんでやると、線の重なりがなくな
り、複合体素線の長手方向での形状変動・断線を防止で
きる。
するＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線に予め直線記憶処理
を施こすのは、外装材に対して素線が互いに平行な状態
で挿入されるようにするためである。また、素線をその
変態点（Ａｆ点）より高い温度の状態に保持しながら外
装材に挿入するのは、予め直線記憶処理が施されたＮｉ
−Ｔｉ系形状記憶合金素線が、挿入が完了するまでの
間、直線を維持して各線が交差することなく平行に挿入
されるようにするためである。これらの長尺素線を扱う
場合において、変態点（Ａｆ点）が室温より高い場合に
は、加熱炉等を通して加熱しながら直線のまま、複合体
化のプロセスに送りこんでやると、線の重なりがなくな
り、複合体素線の長手方向での形状変動・断線を防止で
きる。
【００１３】前記のように複数の素線を、外装材に挿入
若しくは外装材で被覆して複合体素線とするが、次にこ
れを常法に従って、冷間で縮径加工と焼鈍を繰り返して
細径化して所定のサイズの複合体伸線材とし、次にこの
複合体伸線材について直線記憶処理を施す。複合体伸線
材について直線記憶処理するのは、最後に外装材を除去
して細線の１本１本を取り出す際、取り出しを容易にす
る、即ちからむことなく取り出せるようにするためであ
る。また、後のこの細線の利用に際して、取り扱いを容
易にするためである。なお、外装材を除去する前に、直
線記憶処理することにより、得られる各細線若しくはそ
の束は、形状記憶あるいは超弾性特性を有している。
若しくは外装材で被覆して複合体素線とするが、次にこ
れを常法に従って、冷間で縮径加工と焼鈍を繰り返して
細径化して所定のサイズの複合体伸線材とし、次にこの
複合体伸線材について直線記憶処理を施す。複合体伸線
材について直線記憶処理するのは、最後に外装材を除去
して細線の１本１本を取り出す際、取り出しを容易にす
る、即ちからむことなく取り出せるようにするためであ
る。また、後のこの細線の利用に際して、取り扱いを容
易にするためである。なお、外装材を除去する前に、直
線記憶処理することにより、得られる各細線若しくはそ
の束は、形状記憶あるいは超弾性特性を有している。
【００１４】最初のＮｉ−Ｔｉ系合金素線の直線記憶処
理と最後の複合体伸線材の直線記憶処理は、３５０〜９
００℃、好ましくは４５０〜７５０℃の温度で、線を直
線状に走行させながら、熱処理するのが好ましい（走間
熱処理、走間焼鈍）。
理と最後の複合体伸線材の直線記憶処理は、３５０〜９
００℃、好ましくは４５０〜７５０℃の温度で、線を直
線状に走行させながら、熱処理するのが好ましい（走間
熱処理、走間焼鈍）。
【００１５】このように直線記憶処理した複合体伸線材
は、その後外装材を除去して、中のＮｉ−Ｔｉ系形状記
憶合金細線を束として巻かれたり、１本１本を取り出し
て、リール等に巻かれる。
は、その後外装材を除去して、中のＮｉ−Ｔｉ系形状記
憶合金細線を束として巻かれたり、１本１本を取り出し
て、リール等に巻かれる。
【００１６】なお、Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線を挿
入若しくは被覆する外装材に関する金属の材質の詳細に
ついては後述の請求項４で説明するが、外装材の形状
は、図１に示すような継目無管による外装材、図４に示
すようなフォーミング溶接管による外装材、図５に示す
ようなフォーミング重ね巻き管による外装材、図６に示
すような金属テープによる外装材が採用できる。
入若しくは被覆する外装材に関する金属の材質の詳細に
ついては後述の請求項４で説明するが、外装材の形状
は、図１に示すような継目無管による外装材、図４に示
すようなフォーミング溶接管による外装材、図５に示す
ようなフォーミング重ね巻き管による外装材、図６に示
すような金属テープによる外装材が採用できる。
【００１７】次に、請求項２の発明について説明する。
本発明に使用するＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金は、Ｎｉ−
Ｔｉ合金をベースとするものならばいずれの合金系でも
対応可能である。即ち、Ｎｉ−Ｔｉ二元系、これにＶ、
Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｂ等の元素を
添加した多元系の合金に対応できる。請求項２の発明
は、外装材に挿入するＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線の
好ましい実施態様である。即ち、そのＮｉ−Ｔｉ系形状
記憶合金素線は、Ｎｉ４９．５〜５１．５ａｔ％、残Ｔ
ｉからなるＮｉ−Ｔｉ合金、及び前記Ｎｉ−Ｔｉ合金に
おけるＮｉまたは／およびＴｉの一部をＶ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ａｌの１種又は２種以上で、且つその合計量
を０．１〜３．０ａｔ％の範囲で置換したＮｉ−Ｔｉ系
合金、若しくは前記Ｎｉ−Ｔｉ合金あるいはＮｉ−Ｔｉ
系合金におけるＮｉまたは／およびＴｉの一部をＣｕ、
Ｐｄ、Ｎｂのいずれかで且つその量が５〜１０ａｔ％の
範囲で置換したＮｉ−Ｔｉ系合金である。
本発明に使用するＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金は、Ｎｉ−
Ｔｉ合金をベースとするものならばいずれの合金系でも
対応可能である。即ち、Ｎｉ−Ｔｉ二元系、これにＶ、
Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｂ等の元素を
添加した多元系の合金に対応できる。請求項２の発明
は、外装材に挿入するＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線の
好ましい実施態様である。即ち、そのＮｉ−Ｔｉ系形状
記憶合金素線は、Ｎｉ４９．５〜５１．５ａｔ％、残Ｔ
ｉからなるＮｉ−Ｔｉ合金、及び前記Ｎｉ−Ｔｉ合金に
おけるＮｉまたは／およびＴｉの一部をＶ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ａｌの１種又は２種以上で、且つその合計量
を０．１〜３．０ａｔ％の範囲で置換したＮｉ−Ｔｉ系
合金、若しくは前記Ｎｉ−Ｔｉ合金あるいはＮｉ−Ｔｉ
系合金におけるＮｉまたは／およびＴｉの一部をＣｕ、
Ｐｄ、Ｎｂのいずれかで且つその量が５〜１０ａｔ％の
範囲で置換したＮｉ−Ｔｉ系合金である。
【００１８】本発明に用いるＮｉ４９．５〜５１．５ａ
ｔ％、残ＴｉのＮｉ−Ｔｉ合金において、Ｎｉ及びＴｉ
の組成範囲をこのようにしたのは、下限未満でも又上限
を越えても、形状記憶効果若しくは超弾性効果が得られ
ないからである。
ｔ％、残ＴｉのＮｉ−Ｔｉ合金において、Ｎｉ及びＴｉ
の組成範囲をこのようにしたのは、下限未満でも又上限
を越えても、形状記憶効果若しくは超弾性効果が得られ
ないからである。
【００１９】また、本発明に用いるＮｉ−Ｔｉ系合金
は、前記Ｎｉ−Ｔｉ合金におけるＮｉまたは／およびＴ
ｉの一部をＶ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌの１種又は２種
以上で、且つその添加の合計を０．１〜３．０ａｔ％の
範囲で置換したＮｉ−Ｔｉ系合金であり、このような合
金組成としたのは、前述の形状記憶効果若しくは超弾性
効果の特性を有し、これを阻害することなく、材料の強
度、製造加工性等の向上をはかるためである。前記各添
加元素の合計量が、０．１ａｔ％未満では、その効果が
小さく、また３．０ａｔ％を越えると伸線加工時の加工
性を低下させる。従って各元素の置換添加量は、その合
計量を０．１〜３．０ａｔ％の範囲とした。
は、前記Ｎｉ−Ｔｉ合金におけるＮｉまたは／およびＴ
ｉの一部をＶ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌの１種又は２種
以上で、且つその添加の合計を０．１〜３．０ａｔ％の
範囲で置換したＮｉ−Ｔｉ系合金であり、このような合
金組成としたのは、前述の形状記憶効果若しくは超弾性
効果の特性を有し、これを阻害することなく、材料の強
度、製造加工性等の向上をはかるためである。前記各添
加元素の合計量が、０．１ａｔ％未満では、その効果が
小さく、また３．０ａｔ％を越えると伸線加工時の加工
性を低下させる。従って各元素の置換添加量は、その合
計量を０．１〜３．０ａｔ％の範囲とした。
【００２０】更に、本発明に用いるＮｉ−Ｔｉ系合金
は、前記のＮｉ−Ｔｉ合金あるいはＶ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ａｌの１種又は２種以上含有するＮｉ−Ｔｉ系合金
におけるＮｉまたは／およびＴｉの一部をＣｕ、Ｐｄ、
Ｎｂのいずれかで且つその量が５〜１０ａｔ％の範囲で
置換したＮｉ−Ｔｉ系合金である。必要に応じて、Ｃ
ｕ、Ｐｄ、Ｎｂのいずれかを、且つその量が５〜１０ａ
ｔ％の範囲で置換添加するのは、５ａｔ％未満では形状
記憶若しくは超弾性特性の改善が不十分であり、また１
０ａｔ％を越えると加工性が悪くなり製品化が困難とな
るからである。
は、前記のＮｉ−Ｔｉ合金あるいはＶ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ａｌの１種又は２種以上含有するＮｉ−Ｔｉ系合金
におけるＮｉまたは／およびＴｉの一部をＣｕ、Ｐｄ、
Ｎｂのいずれかで且つその量が５〜１０ａｔ％の範囲で
置換したＮｉ−Ｔｉ系合金である。必要に応じて、Ｃ
ｕ、Ｐｄ、Ｎｂのいずれかを、且つその量が５〜１０ａ
ｔ％の範囲で置換添加するのは、５ａｔ％未満では形状
記憶若しくは超弾性特性の改善が不十分であり、また１
０ａｔ％を越えると加工性が悪くなり製品化が困難とな
るからである。
【００２１】次に、請求項３の発明について説明する。
請求項３の発明は、請求項１の発明の実施態様であり、
前記Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線は、予めその表面が
清浄にされている素線を使用するものである。具体的に
は、各素線を酸洗後、不活性雰囲気中で直線記憶処理を
施すか、大気中で直線記憶処理をした後に酸洗し、これ
らの素線を図１に示すように外装材（継目無管）に挿入
して複合体素線を形成し、次に図２に示すように、この
複合体素線の一端をスエージャーにより口付け加工し、
次にこの口付け部より伸線することにより、外装材とＮ
ｉ−Ｔｉ系合金素線若しくは素線同志が密着して外装材
内部の空気が外部に排出される。このようにすると、後
の伸線と焼鈍工程において、内部のＮｉ−Ｔｉ系合金線
は、表面が酸化されない。また、短いものでは、図３に
示すように、外装材に前記と同様のＮｉ−Ｔｉ系合金素
線を挿入した後、両端を真空封着して複合体素線とし、
これを冷間伸線と焼鈍を繰り返して縮径加工すれば、表
面が酸化されない清浄な細線を得ることができる。
請求項３の発明は、請求項１の発明の実施態様であり、
前記Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線は、予めその表面が
清浄にされている素線を使用するものである。具体的に
は、各素線を酸洗後、不活性雰囲気中で直線記憶処理を
施すか、大気中で直線記憶処理をした後に酸洗し、これ
らの素線を図１に示すように外装材（継目無管）に挿入
して複合体素線を形成し、次に図２に示すように、この
複合体素線の一端をスエージャーにより口付け加工し、
次にこの口付け部より伸線することにより、外装材とＮ
ｉ−Ｔｉ系合金素線若しくは素線同志が密着して外装材
内部の空気が外部に排出される。このようにすると、後
の伸線と焼鈍工程において、内部のＮｉ−Ｔｉ系合金線
は、表面が酸化されない。また、短いものでは、図３に
示すように、外装材に前記と同様のＮｉ−Ｔｉ系合金素
線を挿入した後、両端を真空封着して複合体素線とし、
これを冷間伸線と焼鈍を繰り返して縮径加工すれば、表
面が酸化されない清浄な細線を得ることができる。
【００２２】次に、請求項４の発明について説明する。
請求項４の発明は、請求項１の発明の好ましい実施態様
であり、前記外装材が、軟鋼材若しくはＣｕ−Ｎｉ系合
金材からなるものである。本発明に用いる外装材は、上
記に限定されるものではないが、軟鋼材若しくはＣｕ−
Ｎｉ系合金材を用いるのが好ましい。この軟鋼材は、適
度の機械的特性と加工性を有する点で、炭素含有量が
０．１５〜０．３ｗｔ％程度のものが好ましい。炭素含
有量が０．５ｗｔ％以上の中炭素鋼では、変形抵抗が大
きすぎて加工が困難になる。また、Ｃｕ−Ｎｉ系合金材
は、適度の機械的特性と加工性等を有するため、好まし
い。例えば、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｚｎ合金は、軟らかすぎた
り、熱処理時の結晶粒粗大化により適合しない。
請求項４の発明は、請求項１の発明の好ましい実施態様
であり、前記外装材が、軟鋼材若しくはＣｕ−Ｎｉ系合
金材からなるものである。本発明に用いる外装材は、上
記に限定されるものではないが、軟鋼材若しくはＣｕ−
Ｎｉ系合金材を用いるのが好ましい。この軟鋼材は、適
度の機械的特性と加工性を有する点で、炭素含有量が
０．１５〜０．３ｗｔ％程度のものが好ましい。炭素含
有量が０．５ｗｔ％以上の中炭素鋼では、変形抵抗が大
きすぎて加工が困難になる。また、Ｃｕ−Ｎｉ系合金材
は、適度の機械的特性と加工性等を有するため、好まし
い。例えば、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｚｎ合金は、軟らかすぎた
り、熱処理時の結晶粒粗大化により適合しない。
【００２３】外装材は、少量の製造で短い素線を使用す
る場合は、短い軟鋼管を使用するのが便利である。ま
た、長尺の素線を使用する場合は、図４に示すように、
外装材となるテープ材をフォーミング・溶接しながら素
線を供給してもよく、また、図５に示すように、テープ
材をフォーミングしながら、素線を包んでいく方法等、
従来の技術を採用することができる。
る場合は、短い軟鋼管を使用するのが便利である。ま
た、長尺の素線を使用する場合は、図４に示すように、
外装材となるテープ材をフォーミング・溶接しながら素
線を供給してもよく、また、図５に示すように、テープ
材をフォーミングしながら、素線を包んでいく方法等、
従来の技術を採用することができる。
【００２４】本発明による製造方法は、外装材と直線記
憶処理した複数本のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線を組
み合わせて複合体素線とし、これを加工（伸線、焼鈍）
するため、Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金線材を酸化させる
ことなく、多数の細径線材を同時に、且つ容易に得るこ
とができる。また、本発明による製造方法は、焼鈍間の
伸線加工率を従来の単線引きに比べて、２０〜３０％程
度多く引き落とすことが可能であり、かつ複数本を同時
に製造できるので、安価な細線を製造することができ
る。更に、被覆管等の外装材に、軟鋼材若しくはＣｕ−
Ｎｉ系合金材を用いているので、伸線ダイスへの焼き付
き度合いも、Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の単線引きに比
べ少ないので、伸線工程での断線が皆無となる効果があ
る。
憶処理した複数本のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線を組
み合わせて複合体素線とし、これを加工（伸線、焼鈍）
するため、Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金線材を酸化させる
ことなく、多数の細径線材を同時に、且つ容易に得るこ
とができる。また、本発明による製造方法は、焼鈍間の
伸線加工率を従来の単線引きに比べて、２０〜３０％程
度多く引き落とすことが可能であり、かつ複数本を同時
に製造できるので、安価な細線を製造することができ
る。更に、被覆管等の外装材に、軟鋼材若しくはＣｕ−
Ｎｉ系合金材を用いているので、伸線ダイスへの焼き付
き度合いも、Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の単線引きに比
べ少ないので、伸線工程での断線が皆無となる効果があ
る。
【００２５】
【実施例】次に、本発明の実施例（本発明例）につい
て、具体的に説明する。 〔実施例１〕直径１ｍｍのＮｉ５１．０ａｔ％、残Ｔｉ
からなるＮｉ−Ｔｉ合金素線を酸洗い後、６５０℃のア
ルゴンガス中で直線記憶処理を行って超弾性特性を付与
した。この素線の変態点（Ａｆ点）は、−１０℃であ
る。次に、外径１５ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ１０００
ｍｍの軟鋼（ＳＳ４１）製被覆管（外装材）に、この直
線記憶処理した素線９６本を、図１に示すように、常温
で、各線が平行になるように挿入して、複合体素線を作
製した。
て、具体的に説明する。 〔実施例１〕直径１ｍｍのＮｉ５１．０ａｔ％、残Ｔｉ
からなるＮｉ−Ｔｉ合金素線を酸洗い後、６５０℃のア
ルゴンガス中で直線記憶処理を行って超弾性特性を付与
した。この素線の変態点（Ａｆ点）は、−１０℃であ
る。次に、外径１５ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ１０００
ｍｍの軟鋼（ＳＳ４１）製被覆管（外装材）に、この直
線記憶処理した素線９６本を、図１に示すように、常温
で、各線が平行になるように挿入して、複合体素線を作
製した。
【００２６】次に、図２に示すように、この複合体素線
をの一端をスエージャーで絞り、被覆管とＮｉ−Ｔｉ系
合金素線が、完全に密着するまで焼鈍なしで伸線した。
このようにするのは、複合体素線内部の空気を完全に追
い出すことによって、加工（伸線、焼鈍）中のＮｉ−Ｔ
ｉ系合金素線の表面酸化を防止するためである。次に、
この複合体素線について、７００℃×２０分の焼鈍と冷
間伸線を繰り返して、複合体伸線材の外径が０．３ｍｍ
になるまで伸線した。複合体伸線材の外径が０．３ｍｍ
まで伸線したところの断面の状態を、図５（写真１）に
示す。内部のＮｉ−Ｔｉ合金細線は、その断面がほぼ６
角形となっている。次に、前記外径が０．３ｍｍの複合
体伸線材について、５２０℃×３０分間の直線記憶処理
を行った後、被覆管を刃物で除去したところ、内部のＮ
ｉ−Ｔｉ系合金細線は、１本１本を容易に分離すること
ができた。また、そのＮｉ−Ｔｉ合金細線のサイズは、
対向辺で２０μｍとなり、表面酸化も少なく、断面形状
（面積）もほぼ一定で、断線のない良好な細線を製造す
ることができた。
をの一端をスエージャーで絞り、被覆管とＮｉ−Ｔｉ系
合金素線が、完全に密着するまで焼鈍なしで伸線した。
このようにするのは、複合体素線内部の空気を完全に追
い出すことによって、加工（伸線、焼鈍）中のＮｉ−Ｔ
ｉ系合金素線の表面酸化を防止するためである。次に、
この複合体素線について、７００℃×２０分の焼鈍と冷
間伸線を繰り返して、複合体伸線材の外径が０．３ｍｍ
になるまで伸線した。複合体伸線材の外径が０．３ｍｍ
まで伸線したところの断面の状態を、図５（写真１）に
示す。内部のＮｉ−Ｔｉ合金細線は、その断面がほぼ６
角形となっている。次に、前記外径が０．３ｍｍの複合
体伸線材について、５２０℃×３０分間の直線記憶処理
を行った後、被覆管を刃物で除去したところ、内部のＮ
ｉ−Ｔｉ系合金細線は、１本１本を容易に分離すること
ができた。また、そのＮｉ−Ｔｉ合金細線のサイズは、
対向辺で２０μｍとなり、表面酸化も少なく、断面形状
（面積）もほぼ一定で、断線のない良好な細線を製造す
ることができた。
【００２７】〔実施例２〕外装材となる被覆管（外径１
５ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）としてＣｕ
−Ｎｉ系合金、ＪＩＳ７１００（Ｃｕ−２０ｗｔ％Ｎｉ
−０．８ｗｔ％Ｆｅ−０．５ｗｔ％Ｍｎ合金）を用いた
こと、最後の複合体伸線材の直線記憶処理の熱処理条件
を６００℃×３０分としたこと以外は、実施例１と全く
同様にＮｉ−Ｔｉ合金細線を製造したところ、実施例１
と同様に良好な細線が得られた。
５ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）としてＣｕ
−Ｎｉ系合金、ＪＩＳ７１００（Ｃｕ−２０ｗｔ％Ｎｉ
−０．８ｗｔ％Ｆｅ−０．５ｗｔ％Ｍｎ合金）を用いた
こと、最後の複合体伸線材の直線記憶処理の熱処理条件
を６００℃×３０分としたこと以外は、実施例１と全く
同様にＮｉ−Ｔｉ合金細線を製造したところ、実施例１
と同様に良好な細線が得られた。
【００２８】〔実施例３〕５０．０ａｔ％Ｎｉ−５０．
０ａｔ％Ｔｉ−１０ａｔ％Ｃｕ合金の直径１ｍｍの線を
酸洗い後、炉雰囲気温度６５０℃、長さ５ｍの長尺炉中
で、１ｍ／ｍｉｎで走行させながら、走間直線記憶処理
を行った。この線を５０本、厚さ０．５ｍｍの軟鋼（Ｓ
Ｓ４１）製のテープ材にくるんで、外径９ｍｍ程度の複
合体素線を作った。その断面を図６に示す。この複合体
素線をスエージャーで口付けした後、実施例１と同様
に、外装材とＮｉ−Ｔｉ系合金素線が、完全に密着する
まで焼鈍なしで伸線した。次に、この複合体素線につい
て、７００℃×２０分の焼鈍と冷間伸線を繰り返して、
複合体伸線材の外径が０．８ｍｍになるまで伸線し、続
いて直線状に保持して５３０℃×５分、走間炉で直線記
憶処理を行った後、外装材を除去して、外径約０．１ｍ
ｍ相当で、表面の良好なの超弾性特性を有する細線、５
０本を製造した。
０ａｔ％Ｔｉ−１０ａｔ％Ｃｕ合金の直径１ｍｍの線を
酸洗い後、炉雰囲気温度６５０℃、長さ５ｍの長尺炉中
で、１ｍ／ｍｉｎで走行させながら、走間直線記憶処理
を行った。この線を５０本、厚さ０．５ｍｍの軟鋼（Ｓ
Ｓ４１）製のテープ材にくるんで、外径９ｍｍ程度の複
合体素線を作った。その断面を図６に示す。この複合体
素線をスエージャーで口付けした後、実施例１と同様
に、外装材とＮｉ−Ｔｉ系合金素線が、完全に密着する
まで焼鈍なしで伸線した。次に、この複合体素線につい
て、７００℃×２０分の焼鈍と冷間伸線を繰り返して、
複合体伸線材の外径が０．８ｍｍになるまで伸線し、続
いて直線状に保持して５３０℃×５分、走間炉で直線記
憶処理を行った後、外装材を除去して、外径約０．１ｍ
ｍ相当で、表面の良好なの超弾性特性を有する細線、５
０本を製造した。
【００２９】この細線の変態点（Ａｆ）は８０℃であ
り、この細線数本をこれより高い１００℃位に暖めつ
つ、不織布に並べてはさみ、接着した。この細線をはさ
んだ不織布を常温で曲げた後、９０℃以上のお湯に浸す
と、平らで真っ直ぐな不織布となった。なお、Ｎｉ−Ｔ
ｉ−Ｃｕ合金の代わりに、Ｎｉ−Ｔｉ−０．３ａｔ％Ｃ
ｒ合金素線を用いて、本実施例と同様に製造して、表面
の良好なの超弾性特性を有する細線を得た。この細線を
シリコンゴムの間にサンドウイッチして、超弾性シート
を得た。
り、この細線数本をこれより高い１００℃位に暖めつ
つ、不織布に並べてはさみ、接着した。この細線をはさ
んだ不織布を常温で曲げた後、９０℃以上のお湯に浸す
と、平らで真っ直ぐな不織布となった。なお、Ｎｉ−Ｔ
ｉ−Ｃｕ合金の代わりに、Ｎｉ−Ｔｉ−０．３ａｔ％Ｃ
ｒ合金素線を用いて、本実施例と同様に製造して、表面
の良好なの超弾性特性を有する細線を得た。この細線を
シリコンゴムの間にサンドウイッチして、超弾性シート
を得た。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、Ｎｉ−Ｔ
ｉ系形状記憶合金の細線が複数本同時に製造できるこ
と、更に複数本同時に記憶処理できることで、形状記憶
特性及び超弾性特性を有するＮｉ−Ｔｉ系合金細線を安
価にかつ多量に供給することが可能となり、広範囲な用
途開発が展開できる等工業上顕著な効果を奏するもので
ある。
ｉ系形状記憶合金の細線が複数本同時に製造できるこ
と、更に複数本同時に記憶処理できることで、形状記憶
特性及び超弾性特性を有するＮｉ−Ｔｉ系合金細線を安
価にかつ多量に供給することが可能となり、広範囲な用
途開発が展開できる等工業上顕著な効果を奏するもので
ある。
【図１】継目無管外装材による複合体素線の断面拡大図
である。
である。
【図２】一端をスエージャー加工で絞った複合体素線の
外観図である。
外観図である。
【図３】両端を真空封着した複合体素線の外観図であ
る。
る。
【図４】フォーミング溶接管外装材による複合体素線の
断面拡大図である。
断面拡大図である。
【図５】フォーミング重ね巻き管外装材による複合体素
線の断面拡大図である。
線の断面拡大図である。
【図６】金属テープ外装材による複合体素線の断面拡大
図である。
図である。
【図７】本発明に係わる複合体伸線材（外径０．３ｍ
ｍ）の断面内部の細線の状態を示す光学顕微鏡写真であ
る。
ｍ）の断面内部の細線の状態を示す光学顕微鏡写真であ
る。
１ Ｎｉ−Ｔｉ系合金素線 ２ 金属製外装材 ２１ 継目無管による外装材 ２２ フォーミング溶接管による外装材 ２３ フォーミング重ね巻き管による外装材 ２４ 金属テープによる外装材 ３ スエージャー加工部 ４、４' 封止部 ５ 溶接部 ６ 重ね部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｃ２２Ｋ 1:00 Ｃ２２Ｋ 1:00 (72)発明者 茂木 久 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−290529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−90315（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−13068（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−273609（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−323353（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−279212（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21C 1/00 - 19/00
Claims (4)
- 【請求項１】 予め直線記憶処理が施されたＮｉ−Ｔｉ
系形状記憶合金素線の複数本を、その素線の変態点より
高い温度の状態に保持しながら、金属製の外装材で被覆
して複合体素線を形成し、続いてその複合体素線の冷間
縮径加工と焼鈍を繰り返して細径化して所定の細線サイ
ズに到達した後、直線記憶処理を施し、しかる後に外装
材を除去することを特徴とする複数のＮｉ−Ｔｉ系形状
記憶合金細線の同時製造方法。 - 【請求項２】 前記Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線は、
Ｎｉ４９．５〜５１．５ａｔ％、残ＴｉからなるＮｉ−
Ｔｉ合金、及び前記Ｎｉ−Ｔｉ合金におけるＮｉまたは
／およびＴｉの一部をＶ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌの１
種又は２種以上で、且つその合計量を０．１〜３．０ａ
ｔ％の範囲で置換したＮｉ−Ｔｉ系合金、若しくは前記
Ｎｉ−Ｔｉ合金あるいはＮｉ−Ｔｉ系合金におけるＮｉ
または／およびＴｉの一部をＣｕ、Ｐｄ、Ｎｂのいずれ
かで且つその量が５〜１０ａｔ％の範囲で置換したＮｉ
−Ｔｉ系合金からなることを特徴とする請求項１に記載
の複数のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細線の同時製造方
法。 - 【請求項３】 前記Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素線は、
予めその表面が清浄にされている素線であることを特徴
とする請求項１及び２に記載の複数のＮｉ−Ｔｉ系形状
記憶合金細線の同時製造方法。 - 【請求項４】 前記外装材が、軟鋼材若しくはＣｕ−Ｎ
ｉ系合金材からなることを特徴とする請求項１、２、及
び３に記載の複数のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細線の同
時製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30320996A JP3345851B2 (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 複数のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細線の同時製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30320996A JP3345851B2 (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 複数のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細線の同時製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10146612A JPH10146612A (ja) | 1998-06-02 |
| JP3345851B2 true JP3345851B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=17918200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30320996A Expired - Fee Related JP3345851B2 (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 複数のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金細線の同時製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3345851B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2382819A (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-11 | Qinetiq Ltd | Composite element comprising a shape memory alloy |
-
1996
- 1996-11-14 JP JP30320996A patent/JP3345851B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10146612A (ja) | 1998-06-02 |
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