JPH09170038A - 形状記憶合金素子とその製造方法 - Google Patents
形状記憶合金素子とその製造方法Info
- Publication number
- JPH09170038A JPH09170038A JP34861995A JP34861995A JPH09170038A JP H09170038 A JPH09170038 A JP H09170038A JP 34861995 A JP34861995 A JP 34861995A JP 34861995 A JP34861995 A JP 34861995A JP H09170038 A JPH09170038 A JP H09170038A
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- JP
- Japan
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- shape memory
- memory alloy
- thin film
- alloy
- alloy element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構造で温度による連続的形状制御可能
な形状記憶合金素子とその製造方法を提供すること。 【解決手段】 表面から厚さ方向に所定の割合で連続的
に、形状記憶合金のＮｉとＴｉの組成が変化した形状記
憶合金素子。
な形状記憶合金素子とその製造方法を提供すること。 【解決手段】 表面から厚さ方向に所定の割合で連続的
に、形状記憶合金のＮｉとＴｉの組成が変化した形状記
憶合金素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、形状記憶合金を
用いて温度制御により各種の動作を行わせる形状記憶合
金素子とその製造方法に関する。
用いて温度制御により各種の動作を行わせる形状記憶合
金素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、形状記憶合金を各種のアクチュエ
ータとして用いるものが提供されている。この形状記憶
合金の動作は、一般に、その合金のオーステナイト相状
態において所定の形状を記憶させ、マルテンサイト変態
が終了する温度以下の温度（Ｍｆ点）で変形を加え、加
熱することでオーステナイト相に変態させることによ
り、上記記憶形状に復帰させるというものである。
ータとして用いるものが提供されている。この形状記憶
合金の動作は、一般に、その合金のオーステナイト相状
態において所定の形状を記憶させ、マルテンサイト変態
が終了する温度以下の温度（Ｍｆ点）で変形を加え、加
熱することでオーステナイト相に変態させることによ
り、上記記憶形状に復帰させるというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、形状記憶合金の動作は、上記Ｍｆ点からマルテンサ
イト変態が始まるＭｓ点までの比較的狭い温度範囲で急
激に形状復帰動作が生じ、温度による連続的な動作制御
や形状の制御はできないものであった。また、従来より
用いられているバイメタルは、その表面に対して直角方
向にしか変形しないものであり、任意の方向や３次元的
動作はできないものであった。
合、形状記憶合金の動作は、上記Ｍｆ点からマルテンサ
イト変態が始まるＭｓ点までの比較的狭い温度範囲で急
激に形状復帰動作が生じ、温度による連続的な動作制御
や形状の制御はできないものであった。また、従来より
用いられているバイメタルは、その表面に対して直角方
向にしか変形しないものであり、任意の方向や３次元的
動作はできないものであった。
【０００４】この発明は上記従来の技術の問題点に鑑み
てなされたもので、簡単な構造で温度による連続的形状
制御可能な形状記憶合金素子とその製造方法を提供する
ことを目的とする。
てなされたもので、簡単な構造で温度による連続的形状
制御可能な形状記憶合金素子とその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、表面から厚
さ方向に所定の割合で連続的に、形状記憶合金のＮｉと
Ｔｉの組成が変化した形状記憶合金素子である。上記形
状記憶合金は薄膜状に形成され、上記Ｔｉの割合は、表
面から裏面までの５〜１０μｍの深さで、約４５％から
５５％まで連続的に変化している。
さ方向に所定の割合で連続的に、形状記憶合金のＮｉと
Ｔｉの組成が変化した形状記憶合金素子である。上記形
状記憶合金は薄膜状に形成され、上記Ｔｉの割合は、表
面から裏面までの５〜１０μｍの深さで、約４５％から
５５％まで連続的に変化している。
【０００６】またこの発明は、スパッタリング等の薄膜
形成方法により、ＮｉとＴｉの形状記憶合金薄膜を基板
上に形成し、その際に、時間とともにＴｉの基材に加え
るエネルギーを増加または減少させて、上記基板上に形
成される形状記憶合金薄膜のＴｉの割合を厚さ方向に変
化させる形状記憶合金素子の製造方法である。
形成方法により、ＮｉとＴｉの形状記憶合金薄膜を基板
上に形成し、その際に、時間とともにＴｉの基材に加え
るエネルギーを増加または減少させて、上記基板上に形
成される形状記憶合金薄膜のＴｉの割合を厚さ方向に変
化させる形状記憶合金素子の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】この発明の形状記憶合金は、Ｎｉ
−Ｔｉ合金の他、Ｃｕ−Ａｌ、Ｃｕ−Ｚｎ等各種形状記
憶合金に利用可能である。その形成方法は、通常の薄膜
形成方法を利用可能なものであり、スパッタリングの
他、適宜他の真空蒸着や、イオンプレーティング等の気
相成長薄膜形成方法を利用可能である。この発明の形状
記憶合金素子は、マクロマシンのアクチュエータや、温
度センサ等に利用可能である。
−Ｔｉ合金の他、Ｃｕ−Ａｌ、Ｃｕ−Ｚｎ等各種形状記
憶合金に利用可能である。その形成方法は、通常の薄膜
形成方法を利用可能なものであり、スパッタリングの
他、適宜他の真空蒸着や、イオンプレーティング等の気
相成長薄膜形成方法を利用可能である。この発明の形状
記憶合金素子は、マクロマシンのアクチュエータや、温
度センサ等に利用可能である。
【０００８】
【実施例】以下この発明の実施例について図面に基づい
て説明する。この実施例は、Ｎｉ−Ｔｉ合金の形状記憶
合金薄膜を形成したもので、薄膜の作成には、ＲＦマグ
ネトロンスパッタ装置を使用した。製膜に際して、基板
にＣｕ箔を用い、Ｎｉ−Ｔｉ合金とＴｉの２つのターゲ
ットを用意した。そして、Ｎｉ−Ｔｉ合金ターゲットに
対する投入電力を一定の３００Ｗにし、Ｔｉターゲット
への投入電力を時間とともに増加させた。増加割合は、
１０時間かけて０Ｗから１００Ｗとした。投入電力とＴ
ｉの割合は、図３に示すようにほぼ投入電力に比例して
Ｔｉの割合が増加する。製膜後、Ｃｕ基板を３０％硝酸
溶液でエッチングにより除去し、７００℃で３０分間溶
体化処理を行い、さらに、４００℃で６時間形状記憶処
理を行った。
て説明する。この実施例は、Ｎｉ−Ｔｉ合金の形状記憶
合金薄膜を形成したもので、薄膜の作成には、ＲＦマグ
ネトロンスパッタ装置を使用した。製膜に際して、基板
にＣｕ箔を用い、Ｎｉ−Ｔｉ合金とＴｉの２つのターゲ
ットを用意した。そして、Ｎｉ−Ｔｉ合金ターゲットに
対する投入電力を一定の３００Ｗにし、Ｔｉターゲット
への投入電力を時間とともに増加させた。増加割合は、
１０時間かけて０Ｗから１００Ｗとした。投入電力とＴ
ｉの割合は、図３に示すようにほぼ投入電力に比例して
Ｔｉの割合が増加する。製膜後、Ｃｕ基板を３０％硝酸
溶液でエッチングにより除去し、７００℃で３０分間溶
体化処理を行い、さらに、４００℃で６時間形状記憶処
理を行った。
【０００９】でき上がった薄膜は、図１に示すように、
スパッタリング直後は、膜圧方向にほぼ破線で示すＴｉ
の割合の変化であり、７００℃での溶体化処理により、
実線で示すようにＴｉの割合がほぼ直線的に変化する構
造となった。なお、溶体化処理を８００℃で行うと、図
１の三角印の一点鎖線のように、Ｔｉの変化が膜圧方向
にほとんどない状態となった。これは、溶体化処理温度
が高過ぎて、必要以上に原子拡散が生じ、Ｎｉ−Ｔｉ薄
膜が均一化してしまうためである。
スパッタリング直後は、膜圧方向にほぼ破線で示すＴｉ
の割合の変化であり、７００℃での溶体化処理により、
実線で示すようにＴｉの割合がほぼ直線的に変化する構
造となった。なお、溶体化処理を８００℃で行うと、図
１の三角印の一点鎖線のように、Ｔｉの変化が膜圧方向
にほとんどない状態となった。これは、溶体化処理温度
が高過ぎて、必要以上に原子拡散が生じ、Ｎｉ−Ｔｉ薄
膜が均一化してしまうためである。
【００１０】この実施例の形状記憶合金素子のＴｉ割合
に対するオーステナイト相とロンボヒドラル相の変態温
度は、図４に示す通りであり、ロンボヒドラル相とマル
テンサイト相の変態温度は、図５に示す通りである。従
って、温度的に室温に近いオーステナイト相とロンボヒ
ドラル相間での相変態を利用して形状記憶動作を行わせ
るのか好ましい。
に対するオーステナイト相とロンボヒドラル相の変態温
度は、図４に示す通りであり、ロンボヒドラル相とマル
テンサイト相の変態温度は、図５に示す通りである。従
って、温度的に室温に近いオーステナイト相とロンボヒ
ドラル相間での相変態を利用して形状記憶動作を行わせ
るのか好ましい。
【００１１】形状記憶動作は、図６に示すような形状記
憶合金素子１０を図７に示すように取り付け、制御装置
１２から所定の電力を加えて形状復帰動作を行わせた。
通電することにより形状記憶合金素子１０の温度が上昇
し、ロンボヒドラル相からオーステナイト相経変態し、
記憶形状に戻るものである。この形状記憶合金素子１０
の動作温度と歪みは、図２に示すように、２０℃から６
０℃までの間に、連続的に変化するものであり、この温
度を電流制御により調節するものである。
憶合金素子１０を図７に示すように取り付け、制御装置
１２から所定の電力を加えて形状復帰動作を行わせた。
通電することにより形状記憶合金素子１０の温度が上昇
し、ロンボヒドラル相からオーステナイト相経変態し、
記憶形状に戻るものである。この形状記憶合金素子１０
の動作温度と歪みは、図２に示すように、２０℃から６
０℃までの間に、連続的に変化するものであり、この温
度を電流制御により調節するものである。
【００１２】
【発明の効果】この発明の形状記憶合金素子とその製造
方法は、動作温度の範囲が広く、温度制御により変位を
変化させることができ、各種の作動用素子に用いること
ができる。
方法は、動作温度の範囲が広く、温度制御により変位を
変化させることができ、各種の作動用素子に用いること
ができる。
【図１】この発明の一実施例の形状記憶合金素子の厚さ
方向のＴｉ割合を示すグラフである。
方向のＴｉ割合を示すグラフである。
【図２】この発明の一実施例の形状記憶合金素子の動作
温度と歪みの関係を示すグラフである。
温度と歪みの関係を示すグラフである。
【図３】この発明の一実施例の形状記憶合金素子の製造
方法においてＴｉターゲットへの投入電力と形成される
形状記憶合金薄膜のＴｉ割合を示すグラフである。
方法においてＴｉターゲットへの投入電力と形成される
形状記憶合金薄膜のＴｉ割合を示すグラフである。
【図４】この発明の一実施例の形状記憶合金素子のＴｉ
割合に対するオーステナイト相とロンボヒドラル相の変
態温度を示すグラフである。
割合に対するオーステナイト相とロンボヒドラル相の変
態温度を示すグラフである。
【図５】この発明の一実施例の形状記憶合金素子のＴｉ
割合に対するロンボヒドラル相とマルテンサイト相の変
態温度を示すグラフである。
割合に対するロンボヒドラル相とマルテンサイト相の変
態温度を示すグラフである。
【図６】この発明の一実施例の形状記憶合金素子の平面
図である。
図である。
【図７】この発明の一実施例の形状記憶合金素子の使用
状態を示す正面図である。
状態を示す正面図である。
１０ 形状記憶合金素子 １２ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ２２Ｋ 1:00 (71)出願人 000242633 北陸電気工業株式会社 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 (72)発明者 高林 外広 富山県富山市高田383 富山県工業技術セ ンター機械電子研究所内 (72)発明者 藤城 敏史 富山県富山市高田383 富山県工業技術セ ンター機械電子研究所内 (72)発明者 鍋澤 浩文 富山県富山市高田383 富山県工業技術セ ンター機械電子研究所内 (72)発明者 谷野 克巳 富山県富山市高田383 富山県工業技術セ ンター機械電子研究所内 (72)発明者 三松 克次 富山県高岡市二塚322番地の３ 株式会社 タカギセイコー内 (72)発明者 山下 慎也 富山県富山市新庄町367番地の48 株式会 社タナカエンジニアリング内 (72)発明者 市川 良雄 富山県新湊市奈呉の江13番地の３ 富山軽 金属工業株式会社内 (72)発明者 福本 滋 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 表面から厚さ方向に所定の割合で連続的
に形状記憶合金の組成が変化した形状記憶合金素子。 - 【請求項２】 上記形状記憶合金はＮｉ−Ｔｉ合金の薄
膜状に形成され、上記Ｔｉの割合は、表面から裏面まで
の間で、約４５％から５５％に連続的に変化している請
求項１記載の形状記憶合金素子。 - 【請求項３】 基板上に形状記憶合金薄膜を形成する際
に、時間とともに一部の合金成分の基材に加えるエネル
ギーを変化させて、上記基板上に形成される形状記憶合
金薄膜の組成割合を厚さ方向に変化させる形状記憶合金
素子の製造方法。 - 【請求項４】 上記形状記憶合金は、Ｎｉ−Ｔｉ合金で
あり、時間とともにＴｉの基材に加えるエネルギーを増
加または減少させる請求項３記載の形状記憶合金素子の
製造方法。 - 【請求項５】 上記形状記憶合金薄膜の形成には、スパ
ッタリングを用い、ターゲットとしてＮｉ−Ｔｉ合金と
Ｔｉとを用いて、各ターゲットを各々別々に制御し、Ｔ
ｉターゲットに加えるエネルギーを時間とともに変化さ
せる請求項４記載の形状記憶合金素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34861995A JPH09170038A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 形状記憶合金素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34861995A JPH09170038A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 形状記憶合金素子とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09170038A true JPH09170038A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18398223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34861995A Pending JPH09170038A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 形状記憶合金素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09170038A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015509134A (ja) * | 2011-10-28 | 2015-03-26 | 韓国機械材料技術院 | チタン−ニッケル合金薄膜、及び同時スパッタリング法を用いたチタン−ニッケル合金薄膜の製造方法 |
| CN105904470A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-08-31 | 张苡铭 | 一种形状记忆合金复合液态金属制备可变形机器人的方法 |
-
1995
- 1995-12-19 JP JP34861995A patent/JPH09170038A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015509134A (ja) * | 2011-10-28 | 2015-03-26 | 韓国機械材料技術院 | チタン−ニッケル合金薄膜、及び同時スパッタリング法を用いたチタン−ニッケル合金薄膜の製造方法 |
| CN105904470A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-08-31 | 张苡铭 | 一种形状记忆合金复合液态金属制备可变形机器人的方法 |
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