JP3379767B2 - ＮｉＴｉ系超弾性材料の製造方法 - Google Patents
ＮｉＴｉ系超弾性材料の製造方法Info
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- JP3379767B2 JP3379767B2 JP12422692A JP12422692A JP3379767B2 JP 3379767 B2 JP3379767 B2 JP 3379767B2 JP 12422692 A JP12422692 A JP 12422692A JP 12422692 A JP12422692 A JP 12422692A JP 3379767 B2 JP3379767 B2 JP 3379767B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、歯列矯正用ワイヤ、眼
鏡フレ−ム、ブラジャ−用ワイヤ等に適した成形加工が
容易で、狭い応力ヒステリシスと小さい残留歪みを有す
るＮｉＴｉ系超弾性材料の製造方法に関するものであ
る。
鏡フレ−ム、ブラジャ−用ワイヤ等に適した成形加工が
容易で、狭い応力ヒステリシスと小さい残留歪みを有す
るＮｉＴｉ系超弾性材料の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ＮｉとＴｉが原子比で１：１近傍のＮｉ
Ｔｉ系合金は、高温相の母相状態で立方晶構造をとり、
これを冷却するとマルテンサイト変態温度で変態して単
斜晶構造のマルテンサイト相となる。この合金を加熱す
ると逆変態温度を介して、逆変態して母相に戻る。この
結晶構造の変化を利用したものに形状記憶効果がある。
また、この材料を逆変態温度より高い温度で変形させる
と、ゴムの挙動に似た超弾性現象を現す。この超弾性を
利用して種々の素子が開発されており、歯列矯正用ワイ
ヤ，眼鏡フレ−ム，ブラジャ−用ワイヤ等が実用化され
ている。超弾性材料の製造方法としては、冷間伸線を施
し、これを成形した後に固定し、熱処理を施す方法がと
られている。しかしこの場合、冷間加工後の塑性歪みが
大量に導入された材料を成形するため、成形加工時に破
断したり、破壊することが多かった。
Ｔｉ系合金は、高温相の母相状態で立方晶構造をとり、
これを冷却するとマルテンサイト変態温度で変態して単
斜晶構造のマルテンサイト相となる。この合金を加熱す
ると逆変態温度を介して、逆変態して母相に戻る。この
結晶構造の変化を利用したものに形状記憶効果がある。
また、この材料を逆変態温度より高い温度で変形させる
と、ゴムの挙動に似た超弾性現象を現す。この超弾性を
利用して種々の素子が開発されており、歯列矯正用ワイ
ヤ，眼鏡フレ−ム，ブラジャ−用ワイヤ等が実用化され
ている。超弾性材料の製造方法としては、冷間伸線を施
し、これを成形した後に固定し、熱処理を施す方法がと
られている。しかしこの場合、冷間加工後の塑性歪みが
大量に導入された材料を成形するため、成形加工時に破
断したり、破壊することが多かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般にＮｉＴｉ系超弾
性材料の特性としては、図１のように応力ー歪み曲線で
示され、応力ヒステリシスは３５kgf/mm2 以下と狭く、
また残留歪みは０．５％以下と小さいものが良いとされ
ている。しかしながら、従来の製造方法ではこのような
特性が得られなかった。特に歯列矯正用ワイヤは、張力
を与えて歯の並びを矯正するため、与える張力と、固定
しているときの張力が小さい方が、与える張力のロスが
少ないため、応力ヒステリシスが狭く、残留歪みの小さ
い超弾性材料が有効である。また、眼鏡フレ−ムは、プ
レス成形およびスエ−ジャ−加工により、丸線を複雑な
形状に加工するため、さらにブラジャ−用ワイヤにおい
ては、角線を所定の形状に合わせてＵ字加工するため
に、いずれも成形加工性の良好な超弾性材料が望まれ
る。本発明は前記の問題について検討の結果、成形加工
が容易で、かつ狭い応力ヒステリシスと小さい残留歪み
を有するＮｉＴｉ系超弾性材料が得られる製造方法を開
発したものである。
性材料の特性としては、図１のように応力ー歪み曲線で
示され、応力ヒステリシスは３５kgf/mm2 以下と狭く、
また残留歪みは０．５％以下と小さいものが良いとされ
ている。しかしながら、従来の製造方法ではこのような
特性が得られなかった。特に歯列矯正用ワイヤは、張力
を与えて歯の並びを矯正するため、与える張力と、固定
しているときの張力が小さい方が、与える張力のロスが
少ないため、応力ヒステリシスが狭く、残留歪みの小さ
い超弾性材料が有効である。また、眼鏡フレ−ムは、プ
レス成形およびスエ−ジャ−加工により、丸線を複雑な
形状に加工するため、さらにブラジャ−用ワイヤにおい
ては、角線を所定の形状に合わせてＵ字加工するため
に、いずれも成形加工性の良好な超弾性材料が望まれ
る。本発明は前記の問題について検討の結果、成形加工
が容易で、かつ狭い応力ヒステリシスと小さい残留歪み
を有するＮｉＴｉ系超弾性材料が得られる製造方法を開
発したものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＮｉＴｉ系
超弾性材料の製造方法は、前述の課題を解決するため、
原子％でＮｉ５０．６〜５１．５％残部Ｔｉ、又はＮｉ
５０．６〜５１．５％とＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｖ，Ｐｄ，
Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｂのうち１種又は２種以上を合計で１．
８％以下含み残部ＴｉからなるＮｉＴｉ系合金を、冷間
加工後、６００〜８００℃の温度で３〜６０分焼鈍し、
これを冷間伸線することなく必要な形状に固定し、次に
２５０〜３２０℃の温度で２０〜２００分の熱処理を施
すことを特徴としている。前記の焼鈍の際は、張力を付
与しながら走間焼鈍を行うのが好ましい。
超弾性材料の製造方法は、前述の課題を解決するため、
原子％でＮｉ５０．６〜５１．５％残部Ｔｉ、又はＮｉ
５０．６〜５１．５％とＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｖ，Ｐｄ，
Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｂのうち１種又は２種以上を合計で１．
８％以下含み残部ＴｉからなるＮｉＴｉ系合金を、冷間
加工後、６００〜８００℃の温度で３〜６０分焼鈍し、
これを冷間伸線することなく必要な形状に固定し、次に
２５０〜３２０℃の温度で２０〜２００分の熱処理を施
すことを特徴としている。前記の焼鈍の際は、張力を付
与しながら走間焼鈍を行うのが好ましい。
【０００５】
【作用】本発明において対象とする二元合金の組成を、
原子％でＮｉ５０．６〜５１．５％としたのは、Ｎｉが
５０．６％未満では、応力ヒステリシスおよび残留歪み
が大きくなり、また５１．５％を超えると良好な超弾性
を示さないからである。第三元素のＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，
Ｖ，Ｐｄ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｂのうち１種又は２種以上
を、Ｎｉまたは／およびＴｉと置換すると、材料の加工
性，強度，耐食性のいずれかを向上させる。また製造工
程において、冷間加工後６００〜８００℃の温度で焼鈍
するのは、材料の成形加工性を向上させるためであり、
６００℃未満では効果がなく、８００℃を超えると効果
が飽和する。焼鈍時間は３〜６０分が好ましく、これ未
満では焼鈍が不十分であり、これ以上長時間ではコスト
アップになる。前記の焼鈍については、バッチ式でもよ
いが、張力を与えながら走間焼鈍を行うと、線材が直線
状に記憶されるので、成形機のワイヤの送り出しが非常
に容易になる利点がある。
原子％でＮｉ５０．６〜５１．５％としたのは、Ｎｉが
５０．６％未満では、応力ヒステリシスおよび残留歪み
が大きくなり、また５１．５％を超えると良好な超弾性
を示さないからである。第三元素のＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，
Ｖ，Ｐｄ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｂのうち１種又は２種以上
を、Ｎｉまたは／およびＴｉと置換すると、材料の加工
性，強度，耐食性のいずれかを向上させる。また製造工
程において、冷間加工後６００〜８００℃の温度で焼鈍
するのは、材料の成形加工性を向上させるためであり、
６００℃未満では効果がなく、８００℃を超えると効果
が飽和する。焼鈍時間は３〜６０分が好ましく、これ未
満では焼鈍が不十分であり、これ以上長時間ではコスト
アップになる。前記の焼鈍については、バッチ式でもよ
いが、張力を与えながら走間焼鈍を行うと、線材が直線
状に記憶されるので、成形機のワイヤの送り出しが非常
に容易になる利点がある。
【０００６】前記のようにして焼鈍された材料は、冷間
伸線を施すことなく必要な形状に固定した後、２５０〜
３２０℃の温度で２０〜２００分の熱処理を施す。この
熱処理により、応力ヒステリシスを狭く、かつ残留歪み
を小さくすることができる。熱処理温度が２５０℃未満
では応力ヒステリシス、残留歪みとも改善されず、３２
０℃を越えると応力ヒステリシスは小さくなるものの、
残留歪みが大きくなり、好ましくない。熱処理時間は、
２０分未満では応力ヒステリシス，残留歪みともに小さ
くならず、２００分より長い時間の焼鈍は、特性を改善
することはできるが、コストがかかり有効とは言えな
い。
伸線を施すことなく必要な形状に固定した後、２５０〜
３２０℃の温度で２０〜２００分の熱処理を施す。この
熱処理により、応力ヒステリシスを狭く、かつ残留歪み
を小さくすることができる。熱処理温度が２５０℃未満
では応力ヒステリシス、残留歪みとも改善されず、３２
０℃を越えると応力ヒステリシスは小さくなるものの、
残留歪みが大きくなり、好ましくない。熱処理時間は、
２０分未満では応力ヒステリシス，残留歪みともに小さ
くならず、２００分より長い時間の焼鈍は、特性を改善
することはできるが、コストがかかり有効とは言えな
い。
【０００７】
【実施例】以下に本発明の一実施例について説明する。
実施例１
表１に示す組成の合金を常法により鋳造，熱間加工後、
焼鈍と冷間加工を繰り返し、線径１．０mmの合金線を作
製した。合金Ａの上記線材を、表２に示す条件（バッチ
式では３０分、走間式では、長さ５ｍの管状炉の中を張
力を与えながら、線速１．５ｍ／min で走らせた）で焼
鈍した。この線材を、ばね成形機を用いて直径５mmのリ
ングに成形し、１０本中の折れ本数をみて成形加工性を
調べた。この結果を表２に併記した。
焼鈍と冷間加工を繰り返し、線径１．０mmの合金線を作
製した。合金Ａの上記線材を、表２に示す条件（バッチ
式では３０分、走間式では、長さ５ｍの管状炉の中を張
力を与えながら、線速１．５ｍ／min で走らせた）で焼
鈍した。この線材を、ばね成形機を用いて直径５mmのリ
ングに成形し、１０本中の折れ本数をみて成形加工性を
調べた。この結果を表２に併記した。
【０００８】表１
【０００９】表２
【００１０】表１及び表２から明らかなように、本発明
の焼鈍温度によるものは、いずれも折れ本数が少なく成
形加工が容易である。一方、焼鈍温度が低い場合と高い
場合は、折れ本数が多くなり成形加工性が劣る。
の焼鈍温度によるものは、いずれも折れ本数が少なく成
形加工が容易である。一方、焼鈍温度が低い場合と高い
場合は、折れ本数が多くなり成形加工性が劣る。
【００１１】実施例２ 表１
に示す各種合金による線材を、実施例１の走間焼鈍
と同様にして７１０℃で焼鈍を施した後、直線状に固定
し、２９０℃で６０分の熱処理を行った後、図１に示す
ような応力−歪み曲線を求め、図中の応力ヒステリシス
と残留歪みを求め、その結果を表３に併せて示した。
と同様にして７１０℃で焼鈍を施した後、直線状に固定
し、２９０℃で６０分の熱処理を行った後、図１に示す
ような応力−歪み曲線を求め、図中の応力ヒステリシス
と残留歪みを求め、その結果を表３に併せて示した。
【００１２】表３
【００１３】表３から明らかなように、本発明の実施例
による合金Ａ，Ｂはいずれも応力ヒステリシスが狭く、
残留歪みが小さい。一方比較例の合金ＣとＤは、Ｎｉが
少ないために応力ヒステリシスと残留歪みが大きい。ま
た、合金Ｅは第三元素のＶが多いため、Ｆは同じくＣｒ
が多いため、それぞれ加工性が悪く測定不可能であっ
た。
による合金Ａ，Ｂはいずれも応力ヒステリシスが狭く、
残留歪みが小さい。一方比較例の合金ＣとＤは、Ｎｉが
少ないために応力ヒステリシスと残留歪みが大きい。ま
た、合金Ｅは第三元素のＶが多いため、Ｆは同じくＣｒ
が多いため、それぞれ加工性が悪く測定不可能であっ
た。
【００１４】実施例３
眼鏡フレ−ム用の線材の加工性の評価を目的として、
２．５mmの丸線を平面の厚さが１．２mmになるまでプレ
スし、割れの有無を調べた。この結果を表４に示す。
２．５mmの丸線を平面の厚さが１．２mmになるまでプレ
スし、割れの有無を調べた。この結果を表４に示す。
【００１５】表４
【００１６】表４から明らかなように、本発明の実施例
による合金Ａは割れは発生せず成形加工性が優れてい
る。一方比較例の合金Ｉは、第三元素のＣｒが多いため
端面割れが発生し成形加工性が劣る。
による合金Ａは割れは発生せず成形加工性が優れてい
る。一方比較例の合金Ｉは、第三元素のＣｒが多いため
端面割れが発生し成形加工性が劣る。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、成形加工性に優れ、応
力ヒステリシスが狭く、かつ残留歪みの小さい良好なＮ
ｉＴｉ系超弾性材料が得られるもので、工業上顕著な効
果を奏する。
力ヒステリシスが狭く、かつ残留歪みの小さい良好なＮ
ｉＴｉ系超弾性材料が得られるもので、工業上顕著な効
果を奏する。
【図１】ＮｉＴｉ系超弾性材料の応力−歪み曲線を示す
図である。
図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−149651（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−24253（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−185766（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−284047（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−276947（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−17062（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22F 1/10,1/18
C22C 14/00
C22C 19/00 - 19/05
Claims (2)
- 【請求項１】 原子％でＮｉ５０．６〜５１．５％残部
Ｔｉ、又はＮｉ５０．６〜５１．５％とＦｅ，Ｃｏ，Ｃ
ｒ，Ｖ，Ｐｄ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｂのうち１種又は２種以
上を合計で１．８％以下含み残部ＴｉからなるＮｉＴｉ
系合金を、冷間加工後、６００〜８００℃の温度で３〜
６０分焼鈍し、これを冷間伸線することなく必要な形状
に固定し、次に２５０〜３２０℃の温度で２０〜２００
分の熱処理を施すことを特徴とするＮｉＴｉ系超弾性材
料の製造方法。 - 【請求項２】 前記の焼鈍を、張力を付与しながら走間
焼鈍を行うことを特徴とする請求項１に記載のＮｉＴｉ
系超弾性材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12422692A JP3379767B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | ＮｉＴｉ系超弾性材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12422692A JP3379767B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | ＮｉＴｉ系超弾性材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05295498A JPH05295498A (ja) | 1993-11-09 |
| JP3379767B2 true JP3379767B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=14880118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12422692A Expired - Fee Related JP3379767B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | ＮｉＴｉ系超弾性材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3379767B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3884316B2 (ja) * | 2002-04-04 | 2007-02-21 | 株式会社古河テクノマテリアル | 生体用超弾性チタン合金 |
| JP4737518B2 (ja) | 2005-05-23 | 2011-08-03 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | Ｔｉ−Ｎｉ−Ｎｂ合金素子 |
| JP5143342B2 (ja) | 2005-05-23 | 2013-02-13 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 自律機能性ステント |
| CN114908265B (zh) * | 2022-06-02 | 2023-10-27 | 西安斯塔克材料科技有限公司 | 一种TiNiAlV四元合金细丝的制备方法 |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP12422692A patent/JP3379767B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05295498A (ja) | 1993-11-09 |
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