JPH03110046A

JPH03110046A - 合金細線及びその製造方法

Info

Publication number: JPH03110046A
Application number: JP1247911A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishikawa; 洋石川; Sakae Kimura; 木村　栄
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1989-09-26
Filing date: 1989-09-26
Publication date: 1991-05-10

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、高温用アクチュエータ（約り００℃〜５００
℃程度の高温にて動作させるもの）等に使用する高温型
形状記憶材であるＴｉＰｄ系及びＴｉＰｄＸ系（ＸはＮ
ｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ。

Ｍｎの少なくとも一種）合金細線及びその製造方法に関
する。

［従来の技術］従来の形状記憶材であるＴ１Ｎｉ系合金は、せいぜい１
２０℃が最高の形状回復温度で、形状記憶材の使用もこ
の温度以下に限定されてきた。

つまり、その温度以上でのアクチュエータ等の用途には
適用することができなかった。

しかしながら、ＴｉＰｄ系合金は、５３０℃付近の温度
で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すことが知られており、高温型の形
状記憶材として注目を集めている。

また、ＴｉＰｄ系合金のＰｄの一部をＮＬ。

Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｎで置換した合金は、その形
状記憶効果を示す温度がＴｉＰｄ系合金に比べて低下す
ることが発見されている。

そのことは、つまり形状回復温度を幅広く設定できると
いうことである。例えば、高温型のアクチュエータにお
いて、作動温度をおおよそ一５０℃から５３０℃まで設
定できるということである。

このような理由で比較的低温型から高温型までの幅広い
形状記憶材として、非常に注目を浴びてきている。

それにもかかわらず、現在その形状記憶合金の合金細線
の工業的な製造は、皆無の状態に近いのである。

未だ、研究段階であり、実験室レベルでの製造もせいぜ
い合金インゴット程度のものしか得られていない。

［発明が解決しようとする課８］ＴｉＰｄ合金が、せいぜい合金インゴットより得た試料
の評価に留まっているのは、大きく２つの問題点がある
からである。

まず、第１に冷間加工が著しく低いことである。

熱弾性型マルテンサイト変態の逆変態に伴って顕著な形
状記憶効果を示す合金は、一般に前述の逆変態を示す温
度（Ａｆ点）近傍が冷間加工性が良好ってあって、さら
に、その温度（Ａｆ点）を基準にし、冷間加工時の温度
がより高くなる場合、あるいは、より低くなる場合、そ
の加工性はいずれにせよ少しずつ低下していくことが分
かっている。

即ち、従来の形状記憶材であるＴ１Ｎｉ系合金が金属間
化合物であって、難加工材であるにもかかわらず、工業
化されているのは、形状回復温度が、せいぜい室温±３
０℃であって、それ程、通常の工業レベルでの冷間加工
温度と差がないことが大きな理由の１つである。

一方、ＴｉＰｄ系合金は、前述のＡｆ点が、高いもので
５００℃程度もあることから、室温近傍での冷間加工性
が低下しており、金属間化合物特有の材料の脆さを克服
できずに現在に至っている。

そして、第２にＴｉＰｄ系合金がＴ１Ｎｉ系合金以上に
酸素との親和力が強いために、従来の合金細線化工程の
特に熱間加工工程において、従来のＴ１Ｎｉ系合金のよ
うに、大気中にて加工した場合、著しく酸素の混入が起
こり、その合金の結晶粒界が脆化し、その部分から破断
等の材料欠陥が生じ、線材を製造することは不可能であ
った。

つまり、細線化のための次の工程（冷間工程）へ進めら
れなかったということが、研究の結果から判明している
。

以上２つの大きな課題について記述したが、最近その２
つの課題を解決するべく次のような研究がなされている
。

第１の課題については、加工材料を前述のＡｆ点近傍ま
で加熱して材料の加工性の良好なところにて、冷間加工
ではなく温間加工するというものであるが、この方法で
はＡｆ点が５００℃近傍であるものについては、酸素の
混入の問題が新たに生じるし、加熱のための設備の必要
となり工業化は遠ざかってしまう。

また、第２の課題については、不活性雰囲気中にて熱間
加工するとか、材料を純鉄でクラッドして材料を完全に
大気と遮断する等の試みがなされているが、いずれにせ
よ、コスト的に工業化には堪えないものであって現実的
ではない。

さらに、ＴｉＰｄ合金を構成するＰｄが白金族元素であ
って、その原料費が非常に高価であるため、従来のよう
なダイス引抜き法によって、細線を製造する場合、その
細線製品のコストがその歩留りが悪い為に莫大なものに
なり、工業化に堪えないこと。

また、熱間加工の次の段階である冷間加工あるいは温間
加工（ダイス引抜き法）によって、所定の寸法に加工さ
れる。

ここで、ＴｉＰｄ系合金は、加工硬化が激しいために、
繰り返し不活性ガス雰囲気にて焼鈍を必要とする。

このため、冷間加工に要する費用は、ＴｉＰｄ合金線の
コストの大きな部分を占めるという点も見逃すことがで
きない。

このように、ＴｉＰｄ合金の細線化に関しては、さまざ
まな問題（特にコスト的な問題）を抱えており、実用化
には至っていない。

そこで、本発明の技術的課題は、比較的高温型アクチュ
エータ等に使用するＴｉＰｄ系及びＴｉＰｄＸ系形状記
憶合金の細線及びその製造方法を安価に提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、Ｔｉが４９〜５１原子％で、残部が実
質的にＰｄからなる組成を有することを特徴とする合金
細線が得られる。

本発明によれば、回転している円筒状ドラム内に、遠心
力により液体層を形成し、前記液体層中にＴｉＰｄ系合
金の溶湯をジェットとして噴射し、前記溶湯を凝固させ
ることを特徴とする合金細線の製造方法が得られる。

本発明によれば、前記合金細線において、前記Ｐｄの４
０原子％以下をＮｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｇｏ。

Ｖ、Ｍｎからなるグループから選択された少なくとも一
種の金属で置換したことを特徴とする合金細線が得られ
る。

本発明によれば、回転している円筒状ドラム内に、遠心
力により液体層を形成し、前記液体層中にＴｉＰｄＸ系
合金（但し、ＸはＮｉ、Ｃｒ。

Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｎからなるグループから選択された
少なくとも一種）の溶湯をジェットとして噴射し、前記
溶湯を凝固させることを特徴とする合金細線の製造方法
が得られる。

［実施例コ以下に実施例により、本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明の実施例に係る合金細線を製造するため
の装置を示す図である。

第１図において、合金製造装置は、−面が開口された円
筒状ドラム１と、円筒状ドラム１の他面。

の中心に一端を有する回転軸２と、この軸２を回転可能
に支持するすべり軸受け３，３とを有するまた、このド
ラム１の縁には、中心軸に向って突出した面を有する流
出防止板４が設けられ、このドラムの内壁面の上には、
ドラムの回転による遠心力により冷却用液体層５が形成
されている。

一方、このドラム１内に、合金を溶融するためのるつぼ
６が、このドラム１の中心から下方に延在して配されて
いる。るつぼ先端には、溶融紡糸のための噴射ノズル７
が設けられ、このノズル７から溶融金属ジェット８が、
ドラムの液体層５に噴出される。

また、このるつぼ内には、ＴｉＰｄ系合金の溶湯９が、
加熱コイル１３により生成される。

このドラムの回転軸２の他端は、モータ１０に接続され
、駆動される。

るつぼ６は、鉛直方向及び水平方向に位置調節可能に支
持部材１１　ａ、　　１　ｌ　ｂ、　　１１　ｃ、及び
１１ｄにより支持されている。

また、るつぼ６の上部には、合金溶湯を噴射する圧力源
となるアルゴンガスの導入管１２が設けられている。

このような構成の装置を用いて、以下のようにＴｉＰｄ
系合金細線を製造した。

第１図に示した回転ドラム１として、内径５００　ｍｍ
φで冷却用液体層５として深さ２０關、温度０℃の水を
用いた装置により、Ｔｉ４９〜５０％残部Ｐｄ及びＴｉ
４９〜５０％Ｐｄ１Ｏ〜５０％残部Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｖからなる組成を有する、合金（実施例１〜８）
の夫々をアルゴン雰囲気中で融点より５０℃高い温度で
溶融し、アルゴンガスの導入管１２を通してるつぼ６に
導入するアルゴンガス圧を制御して、種々の孔径２００
（μｍ）の紡糸ノズルから４３０＋ａｍ／分の速度で溶
融金属を、深さ２Ｃ１＋＋ｅの液体層５に噴射した。

このときのドラムの速度は、５００ｍ１１位あんいあっ
た。

このようにして、得られた合金細線をアルゴンガス雰囲
気中にて８００℃で２時間焼鈍の後、水焼入れした試料
について、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により、マルテン
サイト変態開始温度（Ｍ　ｓ　）の測定の結果、紡糸に
より得られた細線の酸素含有量の分析結果を第１表に示
す。

比較の為に、従来法で作製した合金インゴットの測定結
果も第１表に併記した（比較例１〜６）。

第１表に示すように、形状記憶特性を示すことはもちろ
んのこと、従来の合金インゴット状態でのＭｓ値と比較
しても違いは１％にも満たない。

また、酸素含有量も低いことがわかる。

このように、本発明法により安価なＴｉｅｄ系形状記憶
合金細線が溶湯から直接得ることができる。

以　　下　　余　　白［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、ＴｌＰｄ系合金
を用いた比較的高温型アクチュエータ等に使用する安価
な形状記憶線材としてＴｉＰｄ系合金細線及びその製造
方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るＴｉＰｄ系合金細線を製
造するための装置の概略図である。図中、１・・・円筒状ドラム、２・・・回転軸、３・・
・すべり軸受け、４・・・流出防止板、５・・・液体層
、６・・・るつぼ、７・・・噴射ノズル、８・・・溶融
金属ジェット、９・・・合金の溶湯、１０・・・モータ
、ｌｌａ、ｌｌｂ。１１ｃ及びｌｉｄ・・・支持部材、１２・・・アルゴン
ガス導入管。手続補正Ｓ（自発）平成７年７０１２７日

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｔｉが４９〜５１原子％で、残部が実質的にＰｄか
らなる組成を有することを特徴とする合金細線。２、回転している円筒状ドラム内に、遠心力により液体
層を形成し、前記液体層中にＴｉＰｄ系合金の溶湯をジ
ェットとして噴射し、前記溶湯を凝固させることを特徴
とする合金細線の製造方法。３、第１の請求項記載の合金細線において、前記Ｐｄの
４０原子％以下をＮｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｎか
らなるグループから選択された少なくとも一種の金属で
置換したことを特徴とする合金細線。４、回転している円筒状ドラム内に、遠心力により液体
層を形成し、前記液体層中にＴｉＰｄＸ系合金（但し、
ＸはＮｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｎからなるグルー
プから選択された少なくとも一種）の溶湯をジェットと
して噴射し、前記溶湯を凝固させることを特徴とする合
金細線の製造方法。