JPH05295498A - 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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- JPH05295498A JPH05295498A JP12422692A JP12422692A JPH05295498A JP H05295498 A JPH05295498 A JP H05295498A JP 12422692 A JP12422692 A JP 12422692A JP 12422692 A JP12422692 A JP 12422692A JP H05295498 A JPH05295498 A JP H05295498A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 歯列矯正用ワイヤ、眼鏡フレ−ム、ブラジャ
−用ワイヤ等に好適な成形加工性に優れ、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提供すること。 【構成】 原子％でＮｉ５０．５〜５１．５％残部Ｔ
ｉ、又はＮｉ４９．５〜５１．５％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、これを必要な形状に成形し、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。
−用ワイヤ等に好適な成形加工性に優れ、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提供すること。 【構成】 原子％でＮｉ５０．５〜５１．５％残部Ｔ
ｉ、又はＮｉ４９．５〜５１．５％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、これを必要な形状に成形し、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。
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】本発明は、原子％でＮｉ
５０．５〜５１．５％残部Ｔｉ、又はＮｉ４９．５〜５
１．５％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、６０
０〜８００℃の温度で３〜６０分焼鈍し、これを必要な
形状に成形し、次に２５０〜３２０℃の温度で２０〜２
００分の熱処理を施すことを特徴とするＮｉＴｉ系超弾
性材料の製造方法を請求項１とし、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を請求項２
とするものである。
５０．５〜５１．５％残部Ｔｉ、又はＮｉ４９．５〜５
１．５％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、６０
０〜８００℃の温度で３〜６０分焼鈍し、これを必要な
形状に成形し、次に２５０〜３２０℃の温度で２０〜２
００分の熱処理を施すことを特徴とするＮｉＴｉ系超弾
性材料の製造方法を請求項１とし、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を請求項２
とするものである。
【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Ｎｉ５０．５〜５１．５％としたのは、Ｎｉが
５０．５％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。また、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が、この
場合はＮｉの最低量を４９．５％とすることができる。
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。また焼鈍時間は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Ｎｉ５０．５〜５１．５％としたのは、Ｎｉが
５０．５％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。また、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が、この
場合はＮｉの最低量を４９．５％とすることができる。
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。また焼鈍時間は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、必要
な形状に成形された後、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、３２０℃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１時間と同等に改善する
が、コストがかかり有効とは言えない。
な形状に成形された後、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、３２０℃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１時間と同等に改善する
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及びＣ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及びＣ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、いずれも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、いずれも折れ本数が多くなり成形加工性が劣
る。
【００１１】実施例２ 合金Ｄについて、実施例１と同様の走間焼鈍を、７１０
℃で施した線材を直線状に固定し、表３に示す条件で熱
処理を行った後、引張試験機を用いて、図１に示すよう
な応力ー歪み曲線を求め、図中の応力ヒステリシスと残
留歪み量を評価した。この結果を表３に示す。
℃で施した線材を直線状に固定し、表３に示す条件で熱
処理を行った後、引張試験機を用いて、図１に示すよう
な応力ー歪み曲線を求め、図中の応力ヒステリシスと残
留歪み量を評価した。この結果を表３に示す。
【００１２】
【表３】
【００１３】表３から明らかなように、本発明によるＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．４は、いずれも応力ヒステリシスが３５
kgf/mm2 以下、残留歪みも０．５％以内で優れた超弾性
を示す。一方、比較例のＮｏ．５は、熱処理時間が短い
ため応力ヒステリシス、残留歪みのいずれも大きい。Ｎ
ｏ．６は熱処理温度が高いため、残留歪みが大きい。ま
た、Ｎｏ．７は熱処理温度が低いため、応力ヒステリシ
スと残留歪みが大きい。
ｏ．１〜Ｎｏ．４は、いずれも応力ヒステリシスが３５
kgf/mm2 以下、残留歪みも０．５％以内で優れた超弾性
を示す。一方、比較例のＮｏ．５は、熱処理時間が短い
ため応力ヒステリシス、残留歪みのいずれも大きい。Ｎ
ｏ．６は熱処理温度が高いため、残留歪みが大きい。ま
た、Ｎｏ．７は熱処理温度が低いため、応力ヒステリシ
スと残留歪みが大きい。
【００１４】実施例３ 表４に示す各種合金線材を、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、２
９０℃で６０分の熱処理を行い、実施例２と同様にして
応力ヒステリシスおよび残留歪みを求め、その結果を表
４に併せて示した。
にして７１０℃で焼鈍を施した後、直線状に固定し、２
９０℃で６０分の熱処理を行い、実施例２と同様にして
応力ヒステリシスおよび残留歪みを求め、その結果を表
４に併せて示した。
【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〜Ｅ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ＦとＧ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Ｈは第三元素のＶが多いため、Ｉ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〜Ｅ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ＦとＧ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Ｈは第三元素のＶが多いため、Ｉ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。
【００１７】実施例４ 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、焼鈍条件と割れの有無の関係を調べた。この結果
を表５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、焼鈍条件と割れの有無の関係を調べた。この結果
を表５に示す。
【００１８】
【表５】
【００１９】表５から明らかなように、本発明の実施例
による合金Ａ，Ｃ，Ｄは、いずれも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、また合金Ｃは焼鈍温度が低いため、
端面割れが発生し成形加工性が劣る。
による合金Ａ，Ｃ，Ｄは、いずれも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、また合金Ｃは焼鈍温度が低いため、
端面割れが発生し成形加工性が劣る。
【００２０】
【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。
Claims (2)
- 【請求項１】 原子％でＮｉ５０．５〜５１．５％残部
Ｔｉ、又はＮｉ４９．５〜５１．５％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、これを必要な形状に成形し、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 true JPH05295498A (ja) | 1993-11-09 |
| JP3379767B2 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) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1352979A1 (en) * | 2002-04-04 | 2003-10-15 | Furukawa Techno Material Co., Ltd | Super-elastic titanium alloy for medical uses |
| WO2006126515A1 (ja) * | 2005-05-23 | 2006-11-30 | Nec Tokin Corporation | Ｔｉ－Ｎｉ－Ｎｂ合金素子 |
| US8652199B2 (en) | 2005-05-23 | 2014-02-18 | Nec Tokin Corporation | Stent with autonomic function |
| CN114908265A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-16 | 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
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1352979A1 (en) * | 2002-04-04 | 2003-10-15 | Furukawa Techno Material Co., Ltd | Super-elastic titanium alloy for medical uses |
| US6921441B2 (en) | 2002-04-04 | 2005-07-26 | Furukawa Techno Material Co., Ltd. | Super-elastic titanium alloy for medical uses |
| EP1614759A2 (en) * | 2002-04-04 | 2006-01-11 | Furukawa Techno Material Co., Ltd | Super-elastic titanium alloy for medical uses |
| EP1614759A3 (en) * | 2002-04-04 | 2006-01-25 | Furukawa Techno Material Co., Ltd | Super-elastic titanium alloy for medical uses |
| US7083687B2 (en) | 2002-04-04 | 2006-08-01 | Furukawa Techno Material Co., Ltd. | Super-elastic titanium alloy for medical uses |
| WO2006126515A1 (ja) * | 2005-05-23 | 2006-11-30 | Nec Tokin Corporation | Ｔｉ－Ｎｉ－Ｎｂ合金素子 |
| US8652199B2 (en) | 2005-05-23 | 2014-02-18 | Nec Tokin Corporation | Stent with autonomic function |
| US9205178B2 (en) | 2005-05-23 | 2015-12-08 | Nec Tokin Corporation | Ti-Ni-Nb alloy device |
| CN114908265A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-16 | 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3379767B2 (ja) | 2003-02-24 |
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|---|---|---|---|
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