JPS59185766A - 超弾性NiTi合金の製造方法 - Google Patents

超弾性NiTi合金の製造方法

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JPS59185766A
JPS59185766A JP5978383A JP5978383A JPS59185766A JP S59185766 A JPS59185766 A JP S59185766A JP 5978383 A JP5978383 A JP 5978383A JP 5978383 A JP5978383 A JP 5978383A JP S59185766 A JPS59185766 A JP S59185766A
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Yuichi Suzuki
雄一 鈴木
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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】 本発明は製造が容易で、良好な超弾性を示すNi Ti
合金の製造方法に関するものである。
NiとT1を原子比で略1対1に含むNiTi合金は、
形状記憶効果や超弾性という特異な現象を示し、特に超
弾性は従来の弾性材料に比較し一桁以上も大きい歪みが
元に戻ることができるため、ばね材としての反応が期待
されている。
このような超弾性を室温付近で得るためには、次のよう
な方法が知らている。
その一つはマルテンサイト逆変態点、所謂A4点がv温
より略30℃位低い温度にあるNi Ti合金を造る方
法である。この方法は通常合金組成がNi51at%、
残部Ti付近のNi Ti合金を略1000℃付近の温
度に加熱急冷処理して所定温度のAf点を有するNi 
Ti合金とするものである。
この方法は加熱急冷処理の際にNi Ti合金を所望の
形状に保持しておけば如何なる形状の合金でも得ること
ができる利点を有している。しかしながらNi Ti合
金のAf点は合金組成によって大巾に変化し、Nl含有
量が0.1at%ずれるとAf点の温度が10℃もずれ
るといわれている。このため所定温度のAf点を有する
合金を製造することが極めて困難であり、たとえ得られ
たとしても、その歩留りは極めて低いものとなる。また
略1000℃の温度から急冷することは、N;T:合金
が400°C以上の温度で酸化し易いため、真空又は不
活性ガス中で加熱急冷処理しなければならず、工業的量
産には適さないものである。
他の一つのは、Ni50〜51at%、残部Ti付近の
Ni Ti合金を冷間で10%以上の減面加工を加えて
超弾性を得る方法である。この方法は合金組成にあまり
左右されず、面倒な加熱急冷処理を必要としない点で有
利であるが、得られた超弾性は前者の方法で得られる超
弾性に比較して若干劣る欠点があり、更に冷間加工を加
える工程が最後に来るため、所望形状の超弾性1’Ji
 Ti合金を得ることが難かしい欠点がある。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、製造が容易で、良
好な超弾性を示すNiTi合金の製造方法を開発したち
で、N150〜51at%、残部Tiからなる合金を焼
鈍処理し、これを冷間で15〜60%の減面加工を加え
た後、所定の形状に固定して175〜600℃の温度で
加熱処理することを特徴とするものである。
即ち本発明はNi50〜51at%、残部N1からなる
合金を常法に従って溶解鋳造及び加工を施し、その最終
工程において、焼鈍することにより、加工歪みを除去し
、これに冷間で15〜60%の減面加工を加え、しかる
後所定の形状に成形固定して170〜600℃の温度で
加熱処理するものである。
焼鈍処理、としては最終工程以前の加工その他の歪みを
除去するもので、温度及び保持時間はNlTi合金の大
きさにより適宜選択すればよく、例えば直径1.omm
の線材では700℃の湿度で5分間焼鈍すれば十分であ
る。次に冷間で15〜60%の減面加工を加えて所定サ
イズに仕上げ、これを所望形状に変形して固定した後1
10〜600℃の温度で加熱処理す′る。
焼鈍処理後の冷間加工における減面率を15〜60%と
限定したのは、15%未満の減面加工では良好な超弾性
が得られず、60%を越える減面加工では冷間加工が困
難となり、しばしば破断等のトラブルを発生し、能率的
な加工ができないためである。
また加熱処理温度を170〜600℃と限定したのは、
170℃未満の温度ではスプリングバックが非常に大き
く殆んど成形することが出来ず、170〜400℃の温
度範囲内であれば、スプリングバックを考慮することに
より成形が可能となるためであり、加熱温度が600℃
を越えると良好な超弾性が得られなくなるためである。
尚加熱時間は超弾性NiTi合金の大きさ、形状等によ
り異なるため、実験等により定めるとよい。例えば直径
0.7mmの線材では200〜600℃の温度で1〜1
20分程度保持すれば十分である。
以下本発明を実施例について説明する。
第1表に示すようにNiとTiを合計3Kgになるよう
に正確に秤量し、カーボンルツボを用いて高周波真空溶
解炉(周波数3KHz 、真空度1X10−4Torr
 )により溶解し、鋳鉄製鋳型(内径50. )に鋳造
した。溶解に当ってはまずルツボ壁にTiが触れないよ
うにNiとT1を装入し、溶湯温度が1450℃を越え
ないように制御した。
第  1  表 合金番号    Ni       Tiat% (w
t%)  at% (wt%)1    50.5  
<55.06 ) 55.06  (44,94>2 
   50.5  (49,5) 55.56  (4
4,44)3    51.0  (49,0) 56
.05  (43,95)得られた鋳塊を旋盤により外
削した後、熱間鍛造により直径20mmの丸棒とし、再
び外削した後、溝ロールを用いた熱間圧延により直径6
 mmの線材とした。これを冷間伸線により直径1 m
mの線材とし、700℃の温度で5分間焼鈍処理した。
これ等の線材について冷間伸線加工により所定の線径に
加工した。線径と加工率を第2表に示す。
第  2  表 線直径(mm )    加工率(%)0.95   
9.75 0.92   13.36 0.90   19.0 0.85   27.75 0.80   36.0 0.75   43.75 0.70   51.0 0.65   57.75 0.60   64.0 0.55   69.75 尚第2表中線径0,60.及び0.55mmについては
、伸線加工中しばしば断線を起した。
第2表に示す各線径の線材を第1図(イ)に示すように
断面U字状冶具(a)に線材(b)をU字状に曲げて取
付け、そのまま線材(b)の両脚を固定して各温度で1
〜120分間加熱処理した後、冶具から外した。そのと
きの第1図(ロ)に示す開き角θを測定した。その結果
第1表に示す各合金は何れも同様であり、その内線径0
.75mmの線材について各温度に10分間加熱処理し
たときの開き角θを加熱温度の函数として示すと第2図
に示すようになる。尚U字状の曲率半径Rは練直径の4
倍とした。
第2図から判るように、加熱処理温度か400’C以上
であれば冶具の形状通りに成形でき、175°Cから4
00°Cの間ではスプリングバックを考慮することによ
り成形が可能であり、175°C未満では加熱処理によ
って成形が不可能であることが判る。
次にこのようにして成形した超弾性NiTi合金線につ
いて、直線状に変形した後、変形力を除いて放置したと
きのU字状の開き角、即ち第1図(ロ)に示すθに相当
する角との差ψを測定した。
その結果第1表に示す各合金は何れも同様であり、その
内合金番号N011について示すと第3図に示すように
なる。
図中(1)は直径0.92mm (加工率15.36%
)〜線径0.65m (加工率57.75mm)の線材
を各温度に10分間加熱した場合を示し、(2)は同線
材を各温度に5分間加熱した場合を示し、(3)は同線
材を各温度に2分間加熱した場合を示す。また(5)は
線径0,95 mm (加工率9.75%)の線材につ
いて10分間加熱した場合を示すもので、図から判るよ
うに加熱温度には上限があり、600℃以上の加熱温度
では好ましくない。また加工率については60%を越え
ると加工中に破断が発生するため能率的でなく、15%
未満では第3図から判るように良好な超弾性が得られな
い。
このように本発明によれば、良好な超弾性を示し、かつ
容易に所望の形状とすることがでるもので、工業上顕著
な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)、(ロ)は本発明の加熱処理における形状
固定方法の一例を示すもので、(イ)は斜視図、(ロ)
は取外したときのスプリングバックを示す説明図、第2
図は本発明の一実施例における加熱処理温度とスプリン
グバック量の関係を示す説明図、第3図は同加熱処理温
度と超弾性の関係を示す説明図である。 a      冶   具 b    Ti Ni合金線 第1図 (イ)                      
 (ロ)第2図 nf]勅、処暉温度(0C) 第3図 力1] 1曳H”15jL八l’c)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Ni50〜51at%、残部TiからなるNi Ti合
    金を焼鈍処理し、これを冷間で15〜60%の減面加工
    を加えた後、所定の形状に固定して175〜600℃の
    温度で加熱処理することを特徴とする超弾性Ni Ti
    合金の製造方法。
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