JPH0813068A

JPH0813068A - Ｔｉ−Ｎｉ系金属細線

Info

Publication number: JPH0813068A
Application number: JP15095194A
Authority: JP
Inventors: Hiroichi Yamamoto; 博一山本; Kohachi Nomura; 紘八野村; Katsuyuki Fujimoto; 勝幸藤本
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1994-07-01
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】【目的】超弾性特性又は形状記憶特性を示し、伸線加
工性に優れたＴｉ−Ｎｉ系金属細線を提供する。【構成】Ｔｉ−Ｎｉ系の合金組成からなり、凝固状態
での線径が１２０μｍ以下であり、かつ線径斑が４％以
下であることを特徴とするＴｉ−Ｎｉ系金属細線。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超弾性特性又は形状記
憶特性を示し、伸線加工性に優れたＴｉ−Ｎｉ系金属細
線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超弾性特性あるいは形状記憶特性を示す
Ｔｉ−Ｎｉ系金属線材は、カテーテル用ガイドワイヤ、
アクチュエータ用材料、バネ材、衣料用補強材、歯科矯
正材料などの用途に広く用いられている。これらの線材
の製造方法としては、通常、溶解鋳造後、熱間鍛造、熱
間圧延などの熱間加工によって適当な直径に加工された
後、ダイス引き等の冷間加工によって所定の寸法に加工
される。しかしながら、Ｔｉ−Ｎｉ系合金は、伸線加工
により急激に加工硬化し、延性や靭性の劣化が激しくな
るため、細線に加工するには軟化熱処理を繰り返す必要
があった。そのため、多くの工程数が必要となり、製造
コストの増大につながり、得られた線材は高価なものと
なるといった問題があった。さらに、Ｔｉ−Ｎｉ系合金
の極細線の加工となると、熱処理は相当の回数必要にな
り、製造工程、製造コストの増加は避けられないといっ
た問題もあった。

【０００３】そこで、低コストに細線を作製するため
に、溶融金属から直接円形断面を有する金属細線を製造
する方法が提案されている。その方法の一つとして、特
開昭５５−６４９４８号公報で提案された回転液中紡糸
法を用いる方法があげられる。この回転液中紡糸法と
は、回転ドラム中に冷却液を供給し、遠心力でドラム内
壁に冷却液層を形成させ、その冷却液層中に溶融した合
金を紡糸ノズルから噴出させて急冷凝固させる方法のこ
とであり、この方法を用いることにより、断面が円形の
連続的な金属細線を得ることができる。そして、特開平
２−１７５０５５号公報、特開平４−１８２０４４号公
報には、この回転液中紡糸法によりＴｉ−Ｎｉ系金属細
線を作製する方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らが特開平２−１７５０５５号公報に基づいて、冷却
液としてシリコンオイル類を用いた回転液中紡糸法によ
り、Ｔｉ−Ｎｉ系金属細線の作製を試みたところ、線径
１２８μｍの連続性に優れた形状記憶特性を有する細線
が得られたものの、この細線を用いて伸線加工を施した
ところ、伸線中に切断が生じ、伸線加工性が十分である
とはいえなかった。

【０００５】また、特開平４−１８２０４４号公報に
は、冷却液として０℃の水を用いた回転液中紡糸装置に
より、孔径１００μｍの紡糸ノズルでＴｉ系形状記憶合
金細線を作製する方法が開示されているが、この方法に
よって得られたＴｉ−Ｎｉ系金属細線は表面が黒色で、
線径斑が大きく、これに伸線加工を施すと、伸線中に切
断が頻繁に生じる伸線加工性に乏しい細線であった。本
発明は、超弾性特性又は形状記憶特性を示し、伸線加工
性に優れたＴｉ−Ｎｉ系金属細線を提供することを目的
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、線径と線径斑
との間に密接な関係が生じるという事実、ある特定の線
径と線径斑とを規定することにより、その細線が伸線加
工性に優れているという事実を見出し、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は、Ｔｉ−Ｎｉ系の合金組成から
なり、凝固状態での直径が１２０μｍ以下であり、かつ
線径斑が４％以下であることを特徴とするＴｉ−Ｎｉ系
金属細線を要旨とするものである。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
Ｔｉ−Ｎｉ系金属細線は、室温で超弾性特性又は形状記
憶特性を示すものであり、合金組成としては、Ｔｉが４
９〜５１原子％、残部がＮｉであることが好ましく、特
に、超弾性特性を求める場合には、Ｔｉが４９〜４９．
５原子％、残部がＮｉであることが好ましい。このと
き、超弾性特性又は形状記憶特性を劣化させない程度
に、３０原子％以下のＣｕあるいは２０原子％以下のＰ
ｄあるいは５原子％以下のＦｅ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｖ、Ｍ
ｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｂ、ＴａあるいはＰｔ等
を１種又は２種以上添加していてもよい。

【０００８】本発明のＴｉ−Ｎｉ系金属細線において
は、凝固状態での線径が１２０μｍ以下であることが必
要であり、好ましくは、１１０μｍ以下、より好ましく
は、１００μｍ以下である。凝固状態での線径が１２０
μｍ以上の場合には、溶湯の物性のために急冷凝固時に
長手方向の斑が生じ、また、断面が偏平になったり、冷
却斑によって内部に欠陥が存在したりするため、伸線加
工時に破断が生じることになる。線径の下限について
は，特に限定する必要はないが、好ましくは、凝固状態
での線径が５０μｍ以上である。線径が５０μｍ以下の
場合には、ノズル孔から溶湯が出難くなるなどの製造上
の困難が生じやすくなる。なお、線径については、凝固
状態での金属細線の断面の最小径、最大径を測定し、そ
の平均値を求めて線径とした。

【０００９】本発明のＴｉ−Ｎｉ系金属細線において
は、凝固状態での線径斑は４％以下であることが必要で
あり、好ましくは３％以下、さらに好ましくは、２％以
下である。凝固状態での線径斑が４％を越える場合に
は、伸線加工時に細線内部に加工硬化斑が生じ、減面率
２０％以下の加工において線材が切断する。線径斑につ
いては、長さ方向に１００点以上の、凝固状態における
線径を測定し、線径の標準偏差を平均線径で割った値を
１００倍したものを線径斑とした。

【００１０】本発明のＮｉ−Ｔｉ系金属細線の製造に際
しては、回転液中紡糸法を用いることが望まれる。この
回転液中紡糸法は、回転ドラム中に冷却液を供給し、遠
心力でドラムの内壁に冷却液層を形成させ、その冷却液
層中に溶融した合金を紡糸ノズルから噴出させて急冷凝
固させるものである。連続した金属細線を得るには、回
転ドラムの周速度を溶融金属流の速度比を０．８５〜
１．１５とすること、また、紡糸ノズルより噴出される
溶融金属流とドラム内壁に形成された冷却液層とのなす
角度を２０゜〜７０゜にすることが好ましい。

【００１１】本発明に用いられるノズルとしては、溶湯
との反応を避けるために、黒鉛、窒化珪素、窒化硼素な
どの非酸化物系の材料のノズルを用いることが好まし
く、中でも、黒鉛ノズルを用いることが好ましい。ノズ
ルの孔径は、所望の線径が作製できる範囲であれば、い
かなる孔径であってもよい。また、ノズル先端と冷却液
層との距離としては、１〜１０ｍｍ程度が好ましく、さ
らに１〜６ｍｍであることがより好ましく、一層好まし
くは、１〜４ｍｍである。また、このノズル先端と冷却
液層との間を不活性ガスで満たしてやることは、溶融金
属の安定な噴出と反応性の抑制に対して効果的である。

【００１２】本発明のＴｉ−Ｎｉ系金属細線の製造に際
しては、溶融金属流との反応を避けるために、冷却液と
してオイルを用いることが望まれる。オイルの粘性とし
ては、金属溶湯流に与える衝撃を少なくするために、室
温付近で２００ｃｓｔ以下であることが好ましく、さら
に好ましくは４０ｃｓｔ以下である。オイル類として
は、例えば、シリコンオイル、ポリブテンオイル、エス
テルオイル、鉱物オイルなどがあげられるが、溶融金属
流との反応を抑えるという点では、シリコンオイルを用
いることが好ましい。シリコンオイルとしては、例え
ば、ポリジメチルシロキサン、テトラメチル・テトラフ
ェニル・トリシロキサンなどがあげられる。

【００１３】本発明のＴｉ−Ｎｉ系金属細線を伸線する
には、アプローチ角が７〜１３度、減面率が３〜１５％
のダイスを用いて室温付近で加工を行うことができる。
本発明のＴｉ−Ｎｉ系金属細線は、全減面率４０〜５０
％まで、焼鈍なしで伸線することが可能であり、例え
ば、線径が１００μｍ程度の線材を８０μｍ程度の線径
に伸線を行う際には中間焼鈍なしでも伸線が可能であ
る。また、５０μｍ以下の極細線に伸線する場合にも、
１〜２回の中間焼鈍で伸線が可能であり、通常の方法に
比べれば、非常に工程数が少なく、大幅なコストの低下
が期待できる。また、伸線加工を施すことにより、超弾
性特性あるいは形状記憶特性は一旦失われるが、適宜熱
処理を施すことにより、優れた超弾性特性あるいは形状
記憶特性を得ることができる。熱処理としては、伸線後
に３００℃〜７００℃の温度で５〜３０分間施せばよ
い。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によって具
体的に説明する。実施例１〜２０、比較例１〜１０表１及び表２に示した合金組成の母合金を、孔径の異な
るノズルより噴出させてＴｉ−Ｎｉ系金属細線を作製し
た。母合金は、純Ｔｉと純Ｎｉとをアーク溶解炉で溶解
させて作製し、この母合金を黒鉛ノズル中にてアルゴン
雰囲気下で溶融した後、この溶融金属を、２９０〜３９
０ｒｐｍで回転している内径５００ｍｍφの円筒ドラム
内に形成された、温度１０℃、深さ２５ｍｍのシリコン
オイル〔竹本油脂社製、ポリジメチルシロキサン、粘性
１０ｃｓｔ（２０℃）〕中に、アルゴン噴出圧５．５ｋ
ｇ／ｃｍ²で噴出させて、円形断面を有するＴｉ−Ｎｉ
金属細線を作製した。

【００１５】このとき、紡糸ノズルの先端と冷却液面と
の距離は３ｍｍであり、ノズルの先端と冷却液面との間
をアルゴンガスで満たした。また、紡糸ノズルより噴出
された溶融金属流とその回転冷却液面とのなす角は４８
度であった。得られた金属細線の線径は、同一断面の最
小径と最大径とを測定し、その平均値を求めて線径とし
た。また、線径斑の測定は、レーザー線径測定器（アン
リツ社製、Ｍ５５０Ａ）により、ポイント数１０００、
測定試料長さ８ｃｍ、糸速４ｃｍ／ｍｉｎの条件で行っ
て測定した（長さ方向に１０点）。さらに、真円度は、
同一断面の最小径と最大径の比を百分率で求めた。すな
わち、（最小径／最大径）×１００（％）の値を真円度
とした。また、伸線加工性については、減面率１０％の
ダイヤモンドダイスを複数枚用いて、長さ１００ｍの線
材を減面率４０％まで室温において伸線を行い、切断の
発生する頻度によって評価した。この評価を、切断回数
が０回のときを◎、１〜２回のときを○、１０回以上の
ときを×で示した。その結果を表１及び表２に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】表１及び表２より明らかなように、実施例
１〜２０は減面率４０％までほとんど切断せずに冷間伸
線が可能であった。一方、比較例１〜１０は、線径及び
線径斑が本発明の範囲を越えていたために、非常に頻繁
に切断が発生し、伸線することができなかった。

【００１９】

【発明の効果】本発明のＴｉ−Ｎｉ系金属細線は、超弾
性特性又は形状記憶特性を示し、伸線加工性にも優れて
いるので、アクチュエータや衣料用補強材料など、工業
上さまざまな用途に広く適用することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｔｉ−Ｎｉ系の合金組成からなり、凝固
状態での線径が１２０μｍ以下であり、かつ線径斑が４
％以下であることを特徴とするＴｉ−Ｎｉ系金属細線。