JPH04329854A - ＴｉＮｉ系形状記憶合金の形状記憶処理方法 - Google Patents
ＴｉＮｉ系形状記憶合金の形状記憶処理方法Info
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- JPH04329854A JPH04329854A JP12554491A JP12554491A JPH04329854A JP H04329854 A JPH04329854 A JP H04329854A JP 12554491 A JP12554491 A JP 12554491A JP 12554491 A JP12554491 A JP 12554491A JP H04329854 A JPH04329854 A JP H04329854A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＴｉＮｉ系形状記憶合
金の形状記憶処理方法に関するものであり、特に回復能
を低下することなく、形状回復温度Ａｆ′を調整可能と
する記憶処理方法に関するものである。
金の形状記憶処理方法に関するものであり、特に回復能
を低下することなく、形状回復温度Ａｆ′を調整可能と
する記憶処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＴｉＮｉ形状記憶合金製ばねを単独で、
もしくはバイアスばねと組合わせてアクチュエータとし
て、または、温度感知作動素子として使用する場合、応
答性の一面である温度ヒステリシスを小さくしたり、サ
イクル寿命を伸ばしたりする目的のために、Ｒ相変態が
利用されている。このＲ相変態を起こすための形状記憶
処理方法としては、一般に、冷間加工を加えた後、５０
０℃以下に加熱処理する方法、あるいは、Ｎｉが約５０
．５ａｔ％以上の過剰組成の場合には溶体化処理後４０
０〜５００℃の時効処理を行なう方法（形状記憶合金用
途開発委員会 「形状記憶合金とその使い方」 日
刊工業新聞社、Ｐ３２〜３５）が公知である。一方、前
記アクチュエータ等において、応答性の他の１面として
、ＴｉＮｉ合金素子の高温側と低温側の力の差つまり、
回復能が大きいことが重要であり、そのためには、上記
、冷間加工を加える場合および溶体化処理を施す場合と
も記憶処理においては、５００℃近くの比較的高温側の
温度で処理する（舟久保煕康編 形状記憶合金、産業
図書 Ｐ１６０）ことが公知である。
もしくはバイアスばねと組合わせてアクチュエータとし
て、または、温度感知作動素子として使用する場合、応
答性の一面である温度ヒステリシスを小さくしたり、サ
イクル寿命を伸ばしたりする目的のために、Ｒ相変態が
利用されている。このＲ相変態を起こすための形状記憶
処理方法としては、一般に、冷間加工を加えた後、５０
０℃以下に加熱処理する方法、あるいは、Ｎｉが約５０
．５ａｔ％以上の過剰組成の場合には溶体化処理後４０
０〜５００℃の時効処理を行なう方法（形状記憶合金用
途開発委員会 「形状記憶合金とその使い方」 日
刊工業新聞社、Ｐ３２〜３５）が公知である。一方、前
記アクチュエータ等において、応答性の他の１面として
、ＴｉＮｉ合金素子の高温側と低温側の力の差つまり、
回復能が大きいことが重要であり、そのためには、上記
、冷間加工を加える場合および溶体化処理を施す場合と
も記憶処理においては、５００℃近くの比較的高温側の
温度で処理する（舟久保煕康編 形状記憶合金、産業
図書 Ｐ１６０）ことが公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高温側で処理
を行うと、形状回復温度（Ａｆ′点：Ｒ相逆変態終了温
度）が低下する傾向がある（轟、田村：日本金属学会誌
、第５０巻、第１号、′８６、Ｐ１〜１０）。Ａｆ′点
を引き上げる目的としては、Ｎｉ濃度を低くする方法が
考えられるが、Ａｆ′温度のＮｉ濃度に対する変化は急
峻でＡｆ′の微妙な制御が困難であり、また、Ｎｉ濃度
が低いと、Ｒ相存在温度域が低温側で狭くなるため、実
質的に、Ａｆ′点が高くかつ回復能の大きいＲ相変態は
存在しないこととなる。また、上記の理由により、回復
能の大きいまま、形状回復温度（Ａｆ′点）を調整する
ことは困難である。本発明は、回復能が大きく、かつＡ
ｆ′点が調整可能な形状記憶処理方法を提供するもので
ある。
を行うと、形状回復温度（Ａｆ′点：Ｒ相逆変態終了温
度）が低下する傾向がある（轟、田村：日本金属学会誌
、第５０巻、第１号、′８６、Ｐ１〜１０）。Ａｆ′点
を引き上げる目的としては、Ｎｉ濃度を低くする方法が
考えられるが、Ａｆ′温度のＮｉ濃度に対する変化は急
峻でＡｆ′の微妙な制御が困難であり、また、Ｎｉ濃度
が低いと、Ｒ相存在温度域が低温側で狭くなるため、実
質的に、Ａｆ′点が高くかつ回復能の大きいＲ相変態は
存在しないこととなる。また、上記の理由により、回復
能の大きいまま、形状回復温度（Ａｆ′点）を調整する
ことは困難である。本発明は、回復能が大きく、かつＡ
ｆ′点が調整可能な形状記憶処理方法を提供するもので
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｎｉを含み、
または、さらにＦｅ，ＣｏおよびＣｒでなるＮｉ代替元
素の１種または２種以上を合計で３ａｔ％以下を含み前
記Ｎｉならびに前記Ｎｉ代替元素の総含有量が原子比に
て（以下Ｎｉ当量を記す）、４９．７〜５２．０％で、
残部が実質的にＴｉからなるＴｉＮｉ系形状記憶合金の
形状記憶処理に際し、所定の形状に拘束した状態のまま
、４７０〜５３０℃に加熱した後、その温度から所望の
形状回復温度Ａｆ′に対応する所定温度まで徐冷し、引
続き急冷することを特徴とするＴｉＮｉ系形状記憶合金
の形状記憶処理方法である。
または、さらにＦｅ，ＣｏおよびＣｒでなるＮｉ代替元
素の１種または２種以上を合計で３ａｔ％以下を含み前
記Ｎｉならびに前記Ｎｉ代替元素の総含有量が原子比に
て（以下Ｎｉ当量を記す）、４９．７〜５２．０％で、
残部が実質的にＴｉからなるＴｉＮｉ系形状記憶合金の
形状記憶処理に際し、所定の形状に拘束した状態のまま
、４７０〜５３０℃に加熱した後、その温度から所望の
形状回復温度Ａｆ′に対応する所定温度まで徐冷し、引
続き急冷することを特徴とするＴｉＮｉ系形状記憶合金
の形状記憶処理方法である。
【０００５】
【作用】ＴｉＮｉ形状記憶処理において、種々の目的で
、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒからなる第３元素を総計３ａｔ％以
下程度添加することおよび、これらＮｉ代替元素はＲ相
を生成し易くすることが公知である（佐分利敏雄、他：
鉄と鋼、第７２年、第６号、Ｐ５７１あるいは、特公昭
６１−５９３９０）。本発明においては、これらの第３
元素がＲ相の生成域を拡大する点で特に有意性がある。 次に、本発明における数値限定理由を述べる。本発明は
Ｒ相変態を利用するものであり、そのためには、Ｎｉ当
量を制限する必要がある。Ｎｉ当量４９．７％未満では
大きな冷間加工率を必要とし、また、本発明の加熱温度
範囲では、Ｒ相変態が起き難い。一方、Ｎｉ当量５２％
を越えると、合金の加工が困難となり実質的に使用出来
ない。このため、本発明において、Ｎｉ当量は４９．７
％〜５２％とする。なお、本発明においてこれら組成の
うち、目安としてＮｉ当量５０．８％以下では、冷間加
工により歪を加えた状態で拘束して形状記憶の熱処理を
行うのがよい。一方、Ｎｉ当量約５０．５％以上では、
溶体化処理後、時効処理で形状記憶処理を行うのがよい
。上記の熱処理（あるいは時効処理）はまず４７０〜５
３０℃の範囲で加熱する。その理由は４７０℃未満では
回復能が低下するためであり、５３０℃を越えると加工
歪が失われたり過時効により、くり返し寿命が劣化する
ためである。次に本発明において、前記の加熱後、所定
の温度まで徐冷する。その所定温度（以下徐冷到達温度
と記す）は、回復温度（Ａｆ′点）によって決められ、
該徐冷到達温度が４００℃以上の範囲では低い程Ａｆ′
点は上昇し、４００℃未満の温度範囲ではＡｆ′点はや
や低下するか、ほとんど変化しない。また、徐冷速度は
１０℃／ｍｉｎ 以下であることが望ましい。徐冷によ
り到達した温度からの冷却は速やかに、水冷、空冷ある
いは、プレス冷却等により急冷する。これらは処理物の
形状、大きさにより決められる。
、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒからなる第３元素を総計３ａｔ％以
下程度添加することおよび、これらＮｉ代替元素はＲ相
を生成し易くすることが公知である（佐分利敏雄、他：
鉄と鋼、第７２年、第６号、Ｐ５７１あるいは、特公昭
６１−５９３９０）。本発明においては、これらの第３
元素がＲ相の生成域を拡大する点で特に有意性がある。 次に、本発明における数値限定理由を述べる。本発明は
Ｒ相変態を利用するものであり、そのためには、Ｎｉ当
量を制限する必要がある。Ｎｉ当量４９．７％未満では
大きな冷間加工率を必要とし、また、本発明の加熱温度
範囲では、Ｒ相変態が起き難い。一方、Ｎｉ当量５２％
を越えると、合金の加工が困難となり実質的に使用出来
ない。このため、本発明において、Ｎｉ当量は４９．７
％〜５２％とする。なお、本発明においてこれら組成の
うち、目安としてＮｉ当量５０．８％以下では、冷間加
工により歪を加えた状態で拘束して形状記憶の熱処理を
行うのがよい。一方、Ｎｉ当量約５０．５％以上では、
溶体化処理後、時効処理で形状記憶処理を行うのがよい
。上記の熱処理（あるいは時効処理）はまず４７０〜５
３０℃の範囲で加熱する。その理由は４７０℃未満では
回復能が低下するためであり、５３０℃を越えると加工
歪が失われたり過時効により、くり返し寿命が劣化する
ためである。次に本発明において、前記の加熱後、所定
の温度まで徐冷する。その所定温度（以下徐冷到達温度
と記す）は、回復温度（Ａｆ′点）によって決められ、
該徐冷到達温度が４００℃以上の範囲では低い程Ａｆ′
点は上昇し、４００℃未満の温度範囲ではＡｆ′点はや
や低下するか、ほとんど変化しない。また、徐冷速度は
１０℃／ｍｉｎ 以下であることが望ましい。徐冷によ
り到達した温度からの冷却は速やかに、水冷、空冷ある
いは、プレス冷却等により急冷する。これらは処理物の
形状、大きさにより決められる。
【０００６】
【実施例】実施例１
Ｎｉ＝５０．６ａｔ％、残部ＴｉよりなるＴｉＮｉ合金
を溶製し、最終１５％の冷間加工度を与えて０．７５ｍ
ｍφの線材を得た。得られた線材を中心径６ｍｍφ、巻
数１２のコイルばねに成形した後、拘束した状態で従来
の記憶処理方法として３５０℃、４００℃、４５０℃、
５００℃でそれぞれ３０分間加熱保持し、そのまま水冷
した。 また、本発明方法として同様に拘束した状態で、５００
℃で３０分間加熱保持後、それぞれ、３５０℃、４００
℃、４５０℃、４７５℃まで、５℃／ｍｉｎ の速度で
冷却したのち、水冷した。上記、各コイルバネについて
、１２ｍｍのたわみを与えたまま、０℃〜８０℃の間を
加熱、冷却したときの、荷重を測定し、図４に例示する
荷重−温度線図を得た。当該線図より、図１に示すごと
くＡｆ′点とＭｆ′点を求め、Ａｆ′＋１０℃の荷重（
Ｆａ）とＭｆ′−１０℃の荷重（Ｆｂ）より、Ｆａ／Ｆ
ｂを求め、これを回復能とした。これらの結果を、Ａｆ
′点および回復能のそれぞれについて、加熱温度（従来
方法の場合）または徐冷到達温度（本発明方法の場合）
との関係を整理して図１を得た。図１において、本発明
方法の曲線１，３は、従来方法の曲線２，４に比較して
、回復温度（Ａｆ′）は従来方法に比し若干下るものの
、同じ傾向を示し、他方、回復能は約８と大きな一定値
を保持している。図２は、図１から回復能とＡｆ′点と
の関係を示したもので、従来方法の曲線６では、大きな
回復能は、Ａｆ′が低い温度領域でしか得られないのに
対して、本発明方法の曲線５では、広い領域のＡｆ′に
対して大きな回復能が得られる。すなわち、本発明では
、回復能を低下することなくＡｆ′が調整可能である。 これにより、成分的にＡｆ′温度が、例えばやや低下し
た溶解ロットでは徐冷到達温度を低温側とすることによ
り、Ａｆ′温度を高めるように補償することができ、こ
の際回復能の低下はない。
を溶製し、最終１５％の冷間加工度を与えて０．７５ｍ
ｍφの線材を得た。得られた線材を中心径６ｍｍφ、巻
数１２のコイルばねに成形した後、拘束した状態で従来
の記憶処理方法として３５０℃、４００℃、４５０℃、
５００℃でそれぞれ３０分間加熱保持し、そのまま水冷
した。 また、本発明方法として同様に拘束した状態で、５００
℃で３０分間加熱保持後、それぞれ、３５０℃、４００
℃、４５０℃、４７５℃まで、５℃／ｍｉｎ の速度で
冷却したのち、水冷した。上記、各コイルバネについて
、１２ｍｍのたわみを与えたまま、０℃〜８０℃の間を
加熱、冷却したときの、荷重を測定し、図４に例示する
荷重−温度線図を得た。当該線図より、図１に示すごと
くＡｆ′点とＭｆ′点を求め、Ａｆ′＋１０℃の荷重（
Ｆａ）とＭｆ′−１０℃の荷重（Ｆｂ）より、Ｆａ／Ｆ
ｂを求め、これを回復能とした。これらの結果を、Ａｆ
′点および回復能のそれぞれについて、加熱温度（従来
方法の場合）または徐冷到達温度（本発明方法の場合）
との関係を整理して図１を得た。図１において、本発明
方法の曲線１，３は、従来方法の曲線２，４に比較して
、回復温度（Ａｆ′）は従来方法に比し若干下るものの
、同じ傾向を示し、他方、回復能は約８と大きな一定値
を保持している。図２は、図１から回復能とＡｆ′点と
の関係を示したもので、従来方法の曲線６では、大きな
回復能は、Ａｆ′が低い温度領域でしか得られないのに
対して、本発明方法の曲線５では、広い領域のＡｆ′に
対して大きな回復能が得られる。すなわち、本発明では
、回復能を低下することなくＡｆ′が調整可能である。 これにより、成分的にＡｆ′温度が、例えばやや低下し
た溶解ロットでは徐冷到達温度を低温側とすることによ
り、Ａｆ′温度を高めるように補償することができ、こ
の際回復能の低下はない。
【０００７】実施例２
Ｎｉ＝５１．０ａｔ％、残部ＴｉよりなるＴｉＮｉ合金
を溶製し、熱間および温間加工により０．７５ｍｍφの
線材を得た。得られた線材を中心径６ｍｍφ、巻数１２
のコイルばねに成形した後、拘束した状態で７００℃で
溶体化処理後急冷し、ひきつづき、従来の記憶処理方法
として、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃でそ
れぞれ６０分間加熱保持し、そのまま水冷した。また、
本発明方法として、同様に拘束した状態で５００℃で６
０分間加熱保持後、それぞれ３５０℃、４００℃、４５
０℃、４７５℃まで３℃／ｍｉｎ の速度で冷却したの
ち水冷した。上記各コイルばねについて、実施例１と同
様、１２ｍｍのたわみを与えたまま、０℃〜８０℃間を
加熱、冷却したときのＡｆ′点とＦａ／Ｆｂ（回復能）
を求め、図３を得た。図３において、本発明方法の曲線
、８，１０は、従来方法の曲線７，９に比較して、回復
温度（Ａｆ′）は従来方法に比し若干下るものの回復能
は約７と大きな値を保持している。
を溶製し、熱間および温間加工により０．７５ｍｍφの
線材を得た。得られた線材を中心径６ｍｍφ、巻数１２
のコイルばねに成形した後、拘束した状態で７００℃で
溶体化処理後急冷し、ひきつづき、従来の記憶処理方法
として、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃でそ
れぞれ６０分間加熱保持し、そのまま水冷した。また、
本発明方法として、同様に拘束した状態で５００℃で６
０分間加熱保持後、それぞれ３５０℃、４００℃、４５
０℃、４７５℃まで３℃／ｍｉｎ の速度で冷却したの
ち水冷した。上記各コイルばねについて、実施例１と同
様、１２ｍｍのたわみを与えたまま、０℃〜８０℃間を
加熱、冷却したときのＡｆ′点とＦａ／Ｆｂ（回復能）
を求め、図３を得た。図３において、本発明方法の曲線
、８，１０は、従来方法の曲線７，９に比較して、回復
温度（Ａｆ′）は従来方法に比し若干下るものの回復能
は約７と大きな値を保持している。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば、回復能を低下すること
なく、回復温度Ａｆ′の調整が可能であり、これにより
例えば、成分狙いの誤差を補償することができる。なお
、Ｆｅ，ＣｏおよびＣｒからなるＮｉ代替元素を含むＴ
ｉＮｉ形状記憶合金についても前述の二実施例とほぼ同
様に本発明の効果が確認された。
なく、回復温度Ａｆ′の調整が可能であり、これにより
例えば、成分狙いの誤差を補償することができる。なお
、Ｆｅ，ＣｏおよびＣｒからなるＮｉ代替元素を含むＴ
ｉＮｉ形状記憶合金についても前述の二実施例とほぼ同
様に本発明の効果が確認された。
【図１】Ａｆ′点および回復能と加熱温度または徐冷到
達温度の関係を示す図である。
達温度の関係を示す図である。
【図２】回復能とＡｆ′点の関係を示す図である。
【図３】Ａｆ′点および回復能と加熱温度または徐冷到
達温度の関係を示す図である。
達温度の関係を示す図である。
【図４】荷重−温度の関係を示す図である。
１，３，８，１０ 本発明の実施例に係る徐冷到達温
度に対するそれぞれＡｆ′、回復能のグラフ２，４，７
，９ 従来方法の例に係る加熱温度に対するそれぞれ
Ａｆ′、回復能のグラフ ５，６ それぞれ本発明と従来方法によるＡｆ′に対
する回復能の関係を示す曲線
度に対するそれぞれＡｆ′、回復能のグラフ２，４，７
，９ 従来方法の例に係る加熱温度に対するそれぞれ
Ａｆ′、回復能のグラフ ５，６ それぞれ本発明と従来方法によるＡｆ′に対
する回復能の関係を示す曲線
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｎｉを含み、または、さらにＦｅ，Ｃ
ｏおよびＣｒでなるＮｉ代替元素の１種または２種以上
を合計で３ａｔ％以下を含み前記Ｎｉならびに前記Ｎｉ
代替元素の総含有量が原子比にて４９．７〜５２．０％
で、残部が実質的にＴｉからなるＴｉＮｉ系形状記憶合
金の形状記憶処理に際し、所定の形状に拘束した状態の
まま、４７０〜５３０℃に加熱した後、その温度から所
望の形状回復温度Ａｆ′に対応する所定温度まで徐冷し
、引続き急冷することを特徴とするＴｉＮｉ系形状記憶
合金の形状記憶処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12554491A JPH04329854A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | ＴｉＮｉ系形状記憶合金の形状記憶処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12554491A JPH04329854A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | ＴｉＮｉ系形状記憶合金の形状記憶処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04329854A true JPH04329854A (ja) | 1992-11-18 |
Family
ID=14912828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12554491A Pending JPH04329854A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | ＴｉＮｉ系形状記憶合金の形状記憶処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04329854A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999042629A1 (en) * | 1998-02-19 | 1999-08-26 | Boston Scientific Ltd. | Process for the improved ductility of nitinol |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP12554491A patent/JPH04329854A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999042629A1 (en) * | 1998-02-19 | 1999-08-26 | Boston Scientific Ltd. | Process for the improved ductility of nitinol |
| US6106642A (en) * | 1998-02-19 | 2000-08-22 | Boston Scientific Limited | Process for the improved ductility of nitinol |
| US6540849B2 (en) | 1998-02-19 | 2003-04-01 | Scimed Life Systems, Inc. | Process for the improved ductility of nitinol |
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