JPH0347978A - ハイブリッド超弾性材の製造方法 - Google Patents

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．ＴｉＮｉ合金線の上に貴金属合金をクラッド
したハイブリッド超弾性材超弾性材及びその製造方法に
関する。

［従来の技術］ 一般に、メガネフレームには金属単体、プラスチック単
体、クラッド材、プラスチック反覆金属材、メツキされ
た金属材、等が使用されている。

また、近年この用途にＮｉＴｉ合金などの持つ大きなひ
ずみ回復性、いわゆる超弾性を利用することが提案され
、その一部が既に実用化されている。

形状記憶合金、特にＴｉＮｉ合金は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よ
く知られている。また、これらが母相下で引き起される
変形に伴う応力誘起マルテンサイトによって、ゴムの様
な弾性を示す超弾性も併せて持っていることも知られて
いる。

形状記憶合金、とりわけＴｉＮｉ合金の超弾性祠をメガ
ネフレーム部品、ブラジャー芯金等に用いることは、使
用不備による変形による部品の折れ・曲り防止、装着時
のフィツト感等々これまでのものにない改善をもたらす
ものである。

［発明が解決しようとする課題］ ＴｉＮｉ合金線に皮膜処理を施し２合金線の付加価値を
高めるために、電気メツキ、スパッタリング、イオンプ
レート法等による方法が提案されている。

電気メツキは、メツキ浴から発生する水素によるＴｉＮ
ｉ合金の脆化、および表面酸化等によるメツキ密着性の
低下などのために、実用に供されるものではない。また
スパッタリング、イオンプレーテングでは、密着性は向
上するものの、所要の色調を得られない欠点があった。

そこで２本発明の技術的課題は．ＴｉＮｉ系合金への色
調、密着性を高めた皮膜処理を施されたハイブリッド超
弾性線材及びその製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ （１）本発明によれば．ＴｉＮｉ系合金線の芯イイと、
該芯材を覆うＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄを少くとも１種含
む金属材料の皮材とを含むことを特徴とするハイブリッ
ド超弾性材が得られる。

（２）本発明によれば．ＴｉＮｉ系合金線の芯材に、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄを少くとも１種含む金属材料の皮
材を被せてクラッド材とし、このクラッド材を冷間又は
温間加工して圧着させることを特徴とするハイブリッド
超弾性材の製造方法が得られる。

（３）本発明によれば、（２）のＴｉＮｉ系合金線の芯
材が、予め熱間又は冷間加工後予め６００℃以上の温度
で溶体化処理されていることを特徴とするハイブリッド
超弾性材の製造方法が得られる。

（４）本発明によれば、（２）のハイブリッド超弾性材
の製造方法において、前記ＴｉＮｉ系合金線の芯材が、
予め少くとも１０％以上の加工硬化を施されていること
を特徴とするハイブリッド超弾性材の製造方法が得られ
る。

（５）本発明によれば、（２）のハイブリッド超弾性材
の製造方法において、前記クラッド材に前記冷間もしく
は温間加工前に、熱間静水圧処理。

冷間静水圧処理及び爆着処理から選択された加圧処理を
施すことを特徴とするハイブリッド超弾性材の製造方法
が得られる。

（６）本発明によれば、（２）のハイブリッド超弾性材
の製造方法において、前記クラッド材を。

前記冷間もしくは温間加工前に、２５０〜６００℃の温
度で焼鈍することを特徴とするハイブリッド超弾性材の
製造方法が得られる。

（７）本発明によれば．ＴｉＮｉ系合金線の芯材と、該
芯材表面に形成されたＮｉ−Ｃｒ又は貴金属材料のコー
ティングと該コーティングを覆うＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐ
ｄを少くとも１種含む金属材料の皮材とを含むことを特
徴とするハイブリッド超弾性材が得られる。

（８）本発明によれば．ＴｉＮｉ系合金線の芯材表面に
予めＮｉ−Ｃｒ又は貴金属材料をコーティングし、Ａｕ
、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄを少くとも１種含む金属材料の皮材
を被せてクラッド材とし、このクラッド材を冷間又は温
間加工して圧着させることを特徴とするハイブリッド超
弾性材の製造方法が得られる。

（９）本発明によれば、（８）のハイブリッド超弾性材
の製造方法において、前記クラッド材に前記冷間もしく
は温間加工前に、熱間静水圧処理。

冷間静水圧処理及び爆着処理から選択された加圧処理を
施すことを特徴とするハイブリッド超弾性材の製造方法
が得られる。

（１０）本発明によれば、（８）のハイブリッド超弾性
材の製造方法において、前記クラッド材を。

前記冷間もしくは温間加工前に、２５０〜６００℃の温
度で焼鈍することを特徴とするハイブリッド超弾性材の
製造方法が得られる。

即ち、本発明では．ＴｉＮｉ合金線を６００℃以上の温
度で容体化処理したものを芯材とし、皮材をＡｕ、Ａｇ
、Ｐｔ、Ｐｄの少なくとも一種を含む金属材料としたク
ラッド材を得、加工によって、最終形状とし、前記芯材
と前記皮材を圧着させるとともに芯材に少くとも１０％
以上の加工硬化を及ぼさせることで、皮材の密着性を向
上させ。

繰り返し使用可能な超弾性材の製造を容易にするもので
ある。

本発明において芯材と皮材の密着性を向上させるために
は、芯材にＮｉ−Ｃｒ合金、若しくは皮材と同種系の貴
金属若しくは貴金属合金をコーテングしたのち芯材を皮
材に圧入し圧入後熱間静水圧プレス（ＨＩ　Ｐ）　、温
間静水圧プレス（ＣＩ　Ｐ）爆着処理等の処理によって
予め芯材と皮材を密着させたのちに、冷間または温間加
工すると良い。

本発明において、芯材として用いられるＴｉ−Ｎｉ系合
金について云えば．ＴｉＮｉ合金の場合良好な超弾性を
得るためにはＮ　ｉ　５０．３〜５２ａｔ％が望ましい
。しかし、形状記憶と超弾性の併用の場合にはＮｉは５
０．３ａｔ％未満でもよい。

また．ＴｉＮｉ合金に第３元素を添加したＴｉＮ１Ｘ　
（Ｘ−Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ａｇ・・・）合金が芯材として
用いられてもよい。

皮材として用いられる貴金属、貴金属合金等の金属材料
は種類によってその硬度は大きく異なるが、−船釣には
．ＴｉＮｉ合金に比べ極めて軟質である。従って．Ｔｉ
Ｎｉ合金の硬度を下げるために、６００℃以上の温度で
溶体化処理し、加工によるひずみを除去したＴｉＮｉ合
金を芯材として用いる方が望ましいことによる。

ＴｆＮｉ系合金の超弾性特性を最大限に引き出す方法は
冷間加工材を６００℃未満の温度で焼鈍することが望ま
しい。皮材が芯材と同程度の硬さを持っている場合、芯
材として冷間加工材を使用すると、加工時の破断・切損
等が発生するが、皮材がＡｕもしくはＡｕ合金であれば
、冷間加工材を用いても加工は可能である。

しかし、Ａｕ−２５％Ｃｕ合金等の皮材とした場合は芯
材冷間加工率は１０％程度に抑えなければならない。な
ぜなら、Ａｕ−２５％Ｃｕ合金は比較的加工硬化が激し
く芯材と同程度の硬さになってしまうからである。

また、皮材にＡｕ単体を用いる場合は芯材の加工率は５
０％でも可である。それは、金が極めて軟く、加工硬化
を殆んど受けないことによっている。

このように、芯材の加工硬化は用いる皮材の機械的特性
によって、その加工率は決定される。

しかし、加工硬化率が１０％以下では、Ｔｉ−Ｎｉ系合
金の種類に依らず、所望の超弾性特性は得難い。

また１本発明においてクラッド材の加工は冷間。

特にＴｉＮｉ系合金のＭｓ（マルテンサイト変態開始温
度）〜Ｍｆ’　　（マルテンサイト変態終了温度）点近
傍の温度下で行うことが望ましい。これは。

ＴｉＮｉ系合金の硬度の極小はＭｓ−Ｍｆ点近傍にある
からである。しかし、これも皮材の硬度に依存するため
必ずしもその限りではない。

また、温間加工温度を６００℃未満としたのは。

６００℃以上では加工よって持ち込まれる加工ひずみが
解消され、加工によって得られる超弾性の強化が得られ
ないことによるからである。

そのため、ＨＩＰ処理をする場合に於いても６００℃未
満で行われる必要がある。

最終熱処理温度を２５０−６００℃としたのは２５０℃
未満では焼鈍の効果が十分に得られず。

６００℃以上では加工ひずみが全て解消されてしまうこ
とによっている。

本発明において、コーテイング材及び皮材に用いられる
貴金属材料とは、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄを少くとも１
種含む貴金属又は貴金属合金をいい、金属又は合金材料
Ａｕ、Ａｕ−Ｃｕ、Ａｕ−Ａｇ、Ｐｔ−Ｃｕ−Ａｇ、Ｐ
ｔ−Ｃｕ−ＮｉＡｕ、Ｐｔ−Ｐｄが好ましく、Ａｕ、Ａ
ｕＣｕｚｓ＋Ａ　ｕ　Ａ　ｇ　２５＋が最も好ましいが
、Ｔｉ−Ｎｉ合金に比べ、極めて軟質で装飾的効果を有
するものであるなら本貴金属材料に限定されるものでは
ない。

［実施例］ 以下本発明の実施例について述べる。

実施例−１゜ 引抜きによる熱間あるいは冷間加工によって。

直径２．０ｍｍまで加工されたＴｉ−５１ａｔ％Ｎｉ合
金は、７００℃で３０分間直線状に溶体化処理され、研
磨によりスケール除去が行われ芯材とされ１ま た。一方、皮材は、この芯材がかろうじて入る内径、す
なわち内径２．０ｍｍ、外径２．５ｍｍに加工された第
８Ｋ（２５％Ａｇ合金）および第８Ｋ　（２５％Ｃｕ合
金）を得た。

上記芯材は皮材に圧入され、線の両端は皮材と同種の合
金によってキャップし、封じ込められた。

得られたクラッド材は、冷間スェージングによって直径
１．９ｍｍまで加工された。

得られた線の一部は５００℃で１０分間処理され、室温
で９０度曲げテストおよび引張り試験が行われた。

その結果を第１表に示した。

第１表中には、比較例として直径２．０ｍｍから直径１
．９＋ｎｍに加工されたＴｉ−５１ａｔ％Ｎｉ合金線の
加工材（熱処理なし）と５００℃Ｘ　１０１ｎ焼鈍材の
結果（Ｎｏ、　１とＮｏ、　２　）と化学的に金めつき
を施されたものの結果（Ｎｏ、　１５とＮｏ、　１６　
）も併せて示している。

ＴｉＮｉ、＋合金素線の加工上り（Ｎｏ、１）および焼
鈍上り（Ｎｏ、　２　）の９０度曲げは、いづれも破断
　２ せず伸びは１５％および４０％であった。

一方２本発明法（ＮＯ，３〜Ｎｏ、　６　）の場合では
。

ＡｕＣｕ２５含Ｃｕ２ｏ、　３　、　Ｎｏ、４　）を皮
材としたクラッド線は加工上りでは曲げが出来ないが（
Ｎｏ、３）。

焼鈍で回復し曲げは可能となる（　Ｎｏ、　４　）。伸
びも３％から３５％に回復している。

しかし、皮材がＡ　ｕ　Ａ　ｇ　２９合金（Ｎｏ、５．
Ｎｏ、６）のクラッド線では加工上りで９０度曲げは可
能であった。このことは皮材の合金の種類によって。

加工上りで本発明の技術課題の一つであるメガネフレー
ムへの使用の是非および焼鈍条件が決定されることを意
味している。

比較例Ｎα１５．Ｎｏ、１６の金メツキ材の結果と比較
すると本発明の実施例は皮材と芯材の密着性に富んでい
ることが容易に判断できる。

表中試料Ｎｏ、　１　、　Ｎｏ、　２　、　Ｎｏ、４．
Ｎｏ、５およびＮｏ、　６は室温における５％伸びでの
超弾性特性が測定された。その結果を第１図に示してい
るが、本発明の実施例のＮｏ、　４〜６合金線は比較合
金Ｎｏ、　１　、　Ｎｏ、　２同様の超弾性を示してい
た。

クラッドされた皮材の加工後の厚さを測定した結果、試
料Ｎｏ、　３〜Ｎ０１６の皮材の膜厚は２０〜３０μｍ
であった。

実施例−２゜ 実施例−１の芯材にＡｕあるいはＮｉＣｒ合金をスパッ
タ法によって約１０μｍコーデングし。

実施例−１と同様に皮材を被せて、実施例１と同様の加
工および評価を行った。

また、実施例−１および前記コーデング処理された冷間
スェージング加工前のものを熱間静水圧プレス（ＨＩ　
Ｐ）処理を行い冷間スェージング後。

前記同様の試験を行った。得られた結果の一部を第１表
に示す。

この表において、コーデング処理された試料（Ｎｏ、　
７〜Ｎｏ、１０）は明らかに伸びの改善が認められ、更
にＨＩＰ処理された試料（Ｎｏ、１１〜Ｎｏ、　１４　
）はより伸びの改善がはかられたことがわかる。

また、得られる超弾性特性も第１図に示したものと同様
な良好な結果を示した。

実施例−３゜ 引抜きによる冷間加工によって、直径２．０ｍｍまで加
工されたＴｉ−５１ａｉ％Ｎｉ合金線（加工率２０％）
を直線状に矯正し、研磨によりスケール除去を行い芯材
とした。一方、皮材は、芯材がかろうじて入る内径、す
なわち内径２．０ｍｍ、外径２．５ｍｍに加工された第
８Ｋ　（２５％Ａｇ合金）および第８Ｋ　（２５％Ｃｕ
合金）を得た。

上記芯材は皮材に圧入され、線の両端は皮材と同種の合
金によって、キャップし、封じ込められた。

得られたクラッド材は、冷間スェージングによって直径
２．０ｍｍまで加工された。

得られた線の一部は５００℃で１０分間処理され、室温
で９０度曲げテストおよび引張り試験が行われた。

その結果を第２表に示している。

第２表中には、比較例として同一条件下で加工されたＴ
ｉ−５１ａｔ％Ｎｉ合金の５００℃ＸＩＣｌｍ１ｎの焼
鈍材（Ｎｏ、１７）の結果と化学的に金メツキを施され
たものの結果（Ｎｏ、２４）も併て示して　５ いる。

Ａｕ−Ｃｕ合金クラッド線（Ｎｏ、第８）、Ａｕ　−Ａ
ｇ合金クラッド線（ＮＯ，１９）は、伸びでは比較合金
Ｎｏ、　１７に比較し、半分程度の伸びを示しているが
、９０度曲げでは、クラッドの皮材剥離は認められなか
った。Ｎｏ、　１９の方が伸びが約２％大きい。これは
、Ａｕ−Ａｇ合金の方がＡｕ−Ｃｕ合金よりも加工硬化
による伸びへの影響が少ないことによっているためであ
る。

このことは、皮材の合金の種類によって芯材加工率およ
び焼鈍条件が決定されることを意味している。

比較例Ｎｏ、　２４の金メツキ祠の結果と比較すると本
発明の実施例が皮材と芯材の密着性に富んでいることが
容易に判断できる。

表中Ｎｏ、　１７．　Ｎｏ、　第８およびＮｏ、　１９
は室温における５％伸びでの超弾性特性が測定された。

その結果を第２図に示しているが１本発明法Ｎｏ、第８
．ＮＣＬ１９合金線は、比較合金Ｎｏ、　１７同様の超
弾性を示していた。クラッドされた皮材の加工　６ 後の厚さを測定した結果Ｎｏ、第８．　Ｎｏ、１９の皮
材の膜厚は２０〜３０μｌであった。

実施例−４゜ 実施例−３の芯材にＡｕあるいはＮ　ｉ　Ｃｒ合金をス
パッタ法によって約１０μｍコーデングし。

実施例−３と同様に皮材を被せ、実施例１と同様の加工
および評価を行った。

また、実施例−３および前記コーデング処理された冷間
スェージング加工前のものをＨＩＰ処理を行い冷間スェ
ージング後、前記同様の試験を行った。

得られた結果の一部を第２表に示しているが。

コーデング処理された試料（Ｎｏ、２０．２１，２２゜
２３）は明らかに伸びの改善が認められ、更にＨＩＰ処
理された試料（Ｎｏ、　２３　）はより伸びの改善がは
かられたことがわかる。

また、得られる超弾性特性も第２図に示したものと同様
な良好な結果を示した。

以　　下　　余　　白 特開平３ ４７９７８　（７） ［発明の効果］ このように１本発明のハイブリッド超弾性材及びその製
造方法によれば．ＴｉＮｉ系合金へのクラッド加工を容
易にし良好な超弾性特性をもったハイブリッド超弾性材
の供給を可能にすることで。

金張等のメガネフレーム、指輪等の装飾品等幅広い実用
化が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２表中Ｎｏ１　、　Ｎｏ、　２　、　Ｎｏ、
　４　、　Ｎｏ、　５　、　Ｎｏ。 ６合金線の室温における超弾性特性を示す図である。 第２図は第２表中Ｎｏ、１７．Ｎｏ、第８．Ｎｏ、１９
合金線の室温における超弾性特性を示す図である。 Ｎｏ、　第８ 伸び Ｎｏ、　１９ ５％

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．ＴｉＮｉ系合金線の芯材と，該芯材を覆うＡｕ，Ａ
   ｇ，Ｐｔ，Ｐｄを少くとも１種含む金属材料の皮材とを
   含むことを特徴とするハイブリッド超弾性材。
2. ２．ＴｉＮｉ系合金線の芯材に，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐ
   ｄを少くとも１種含む金属材料の皮材を被せてクラッド
   材とし，このクラッド材を冷間又は温間加工して圧着さ
   せることを特徴とするハイブリッド超弾性材の製造方法
   。
3. ３．第２の請求項記載のハイブリッド超弾性材の製造方
   法において，前記ＴｉＮｉ系合金線の芯材が，予め熱間
   又は冷間加工後予め６００℃以上の温度で溶体化処理さ
   れていることを特徴とするハイブリッド超弾性材の製造
   方法。
4. ４．第２の請求項記載のハイブリッド超弾性材の製造方
   法において，前記ＴｉＮｉ系合金線の芯材が，予め少く
   とも１０％以上の加工硬化を施されていることを特徴と
   するハイブリッド超弾性材の製造方法。
5. ５．第２の請求項記載のハイブリッド超弾性材の製造方
   法において，前記クラッド材に前記冷間もしくは温間加
   工前に，熱間静水圧処理，冷間静水圧処理及び爆着処理
   から選択された加圧処理を施すことを特徴とするハイブ
   リッド超弾性材の製造方法。
6. ６．第２の請求項記載のハイブリッド超弾性材の製造方
   法において，前記クラッド材を，前記冷間もしくは温間
   加工前に，２５０〜６００℃の温度で焼鈍することを特
   徴とするハイブリッド超弾性材の製造方法。
7. ７．ＴｉＮｉ系合金線の芯材と，該芯材表面に形成され
   たＮｉ−Ｃｒ又は貴金属材料のコーティングと該コーテ
   ィングを覆うＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄを少くとも１種含
   む金属材料の皮材とを含むことを特徴とするハイブリッ
   ド超弾性材。
8. ８．ＴｉＮｉ系合金線の芯材表面に予めＮｉ−Ｃｒ又は
   貴金属材料をコーティングし，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ
   を少くとも１種含む金属材料の皮材を被せてクラッド材
   とし，このクラッド材を冷間又は温間加工して圧着させ
   ることを特徴とするハイブリッド超弾性材の製造方法。
9. ９．第８の請求項記載のハイブリッド超弾性材の製造方
   法において，前記クラッド材に前記冷間もしくは温間加
   工前に，熱間静水圧処理，冷間静水圧処理及び爆着処理
   から選択された加圧処理を施すことを特徴とするハイブ
   リッド超弾性材の製造方法。
10. １０．第８の請求項記載のハイブリッド超弾性材の製造
    方法において，前記クラッド材を，前記冷間もしくは温
    間加工前に，２５０〜６００℃の温度で焼鈍することを
    特徴とするハイブリッド超弾性材の製造方法。