JPS613614A - 形状記憶合金の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は形状記憶合金の製造方法に関するものである。

形状記憶合金はその特異な性質を利用してアクチュエー
タ、パイプ継手をはじめ工業あるいは医療などの広い分
野でその応用開発が進められている。

実用的な形状記憶合金としては、例えば特開昭４８−１
７４．１６号公報に記載された、Ｎｉ５０ａｔ％、Ｔｉ
５０ａｔ％を中心とする前後数％の範囲の組成からなる
Ｔ　ｉ　−Ｎ　ｉ系合金、あるいは特開昭５８−１５１
４４５号公報に記＠されたＮｉ５０゜３〜５３．Ｏａｔ
％、残部ＴｉよりなるＴ　ｉ　−Ｎ　ｉ系合金などのＴ
　ｉ　−Ｎ　ｉ系合金（あるいはこれらの合金に各種添
加物を含有させたＴ　ｉ　−Ｎ　ｉ系合金）およ１／　
Ｃｕ基合金が広く知られている。

このうちＣｕ基合金は比較的加工が容易なため材料コス
トが安価である反面、材料の強度、繰り返し変形をした
と外の寿命あるいは耐食性などの信頼性に問題があるた
めあまり使用されていない。

一方Ｔｉ−Ｎｉ系合金は材料特性が優れているので、前
記産業分野を中心としてその応用開発が特に推進されて
いる。

しかしながら、このＴ　ｉ　−Ｎ　ｉ系合金は、塑性加
工が容易でないため、使用形状に加工するのに多くの工
程を必要とし、製造コストが商いため実用材料として問
題を有するものである。

すなわち、Ｔｉ−Ｎｉ系形状記憶合金は、一般的には第
２図に示すような工程で製造されるが、特に問題である
のは本系合金は鋳造組織が粗いため、熱間鍛造を極めて
慎重に行なわない限り材料に亀裂が入り歩留りが着しく
低下することである。そのために何度も加熱・鍛造を繰
り返して鋳造組織を徐々に破壊し、強靭な組織に変えて
行かなければならず、加工に多くの工数を必要とするの
であ。

る。

本発明はＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金のもつ上記問題点を
取り除き、真に実用材料として有効な材料を安価に供給
することができる製造方法を提供せんとするものである
。

本発明は、７００℃以上で押出加工することを特徴とす
るものである。

しかして、本発明の熱間押出によればほとんど圧縮応力
下で加工が行なわれるため、鋳造組織が粗くても亀裂を
ほとんど生ずることなく、容易に最終製品に近い形状を
得ることができるものである。

なお押出温度に関しては、本発明者らは押出温度と押出
力の検討をした結果、特に７００℃以上の温度で押出す
ことにより、低い押出力でもって押出しが可能であるこ
とを見出した。また押出比と押出材の加工性との関係を
研究した結果、押出比が５未満の場合、鋳造組織の破壊
が必ずしも十分でなく、最終形状への加工工程において
材料に亀裂の発生、破断等の問題が生ずることが明らか
となった。

このように鋳造組織を破壊し、材料に靭性を持たせるう
えでの本発明による押出加工は極めて有効である。また
本発明によれば、押出材を最終製品に近い形状とするこ
とにより、さらに効果は大となる。

最も一般に用いられる形状は線材であるが、そのために
本発明によれば円形断面の枠材を押出すことができる。

また板材、の場合は、熱間圧延によりこれを得んとする
場合には板厚が薄くなればなる程、温度を適温に保つこ
とが難しくなり、圧延割れを起こす確率が高くなるが、
熱間押出しによればほとんど最終に近い形状の板材を押
出すことが可能である。

なお板材の断面形状は、後の圧延工程を考慮すれば、最
低でも長辺と短辺の比が２対１以上の長方形であること
が望ましい。

パイプの製造法としては各種あり、板材を円筒状に曲げ
て端部を溶接した後引き抜きする方法や、深絞り後線引
きする方法などもあるが、上記理由により出発材が板材
であることはｔｉ造工程が膨大なものとなる。本発明の
熱間押出し中空材を出発材（もちろんこれをそのままバ
イブ継手とし−Ｃ使うことも可能であるが）としたもの
は容易にシームレスの細管とすることかです、シームレ
スの細管としたものは変形が一様かつ迅速に起こり、実
用材としＣ極めて優れた性能を示す７ 一方、Ｔｉ−Ｎｉ系形状記憶合金は活性なＴ　ｉを含む
ため熱間押出しをするに際し、表面が雰囲気や異物によ
り汚染されないように注意しなくてはならない。本発明
者らは熱間押出しをする際に種々の潤滑剤を検討した結
果、ガフス粉末を使用した場合に押出材は最も良好な表
面肌を示し、かつ最終製品にするときの加工性等も全く
問題のないことを見出した。

さらに本発明者らは、種々の熱間押出方法を検討した結
果、表面を十分に保温し得る固体圧力媒体をビレットの
周りに配し、これをあらかじめアウターステムにより加
圧したのち、インナーステムにてビレットを押出すこと
により、表面肌の良好な製品が得られることを見出した
。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

〔実施例１〕 出発材としてＴ１が５０ａｔ％、Ｎ！が５０ａｔ％の組
成を有する　６５φｘｉｏｏ　Ｚの鋳造ビレ７トを用い
、熱間押出法により　丸棒（１０１φ）、ＦＩＪｔＮ４
’　（３ｍｍ　ＬＸ　５０　ｍｌ１Ｉ”　ｗ）、バイブ
（１０ｍｍＸ６ｍｍφ）を押出し、各々を累月として線
材（０，５■φ）、板材（ｉｍｍ　ＬＸ　５０ｍｍ切）
、＃ｌＩｌ管（０，８ｍ憤φ×　０．５諭ｍφ）を製造
した。これに要した工数および製品歩留りをｔｊＳ１表
に示す。

ｐｌＳ’　１表 熱間押出法は、前記のように出発材としてＴｉが５０ａ
ｔ％、Ｎｉが５０ａｔ％の組成を有する６５φｘｉｏｏ
ｐの鋳造ビレットを用い、第１図に示すような側圧付加
押出法により行なった。

すなわち、グイホルダー６を介してダイス５を装着した
コンテナー３の穴９内のダイス５側に、ガラス粉末を潤
滑剤として配すると共に、ビレ・７ト１の周りに固体圧
力媒体２を配してこれを加熱した後前肥大９内に挿入し
、ついでインナーステム７を嵌着してコンテナー３の穴
９に嵌挿したアウターステム８により、まず前記固体圧
力媒体２に側圧を加えた後、インナーステム７により前
記ビレット１を押出した。

しかして、固体圧力媒体２にはロー百を用いてこれを９
００℃に加熱し、側圧は　１．３０　ｋｇ／ｃｍ２（油
圧）を加えた。また押出温度は９００℃であった。

なお各々の押出完了後、最終製品に仕十げる工程は１２
図に示す工程と同様である。

またｆ５１表に比較として従来の手法による場合の各々
の工数と歩留りを示す。

なお従阜の手法とは以下の方法によったものである。

■　線材および板材の製造工程は第２図によった。

■　＃Ｉｌ管の製造は板厚１ｍｍの板を…目デて溶接に
てパイプ状とした後、ドローベンチに上り管拐とした。

第１表から明らかなように、Ｔｉ−Ｎｉ系形状記憶合金
の製造に熱間押出法を用いることにより、従来の方法に
比べて工数の低減と歩留りの向上が者しく、コスト低減
効果の大なることがわかる。

特に線材の方が板材よりも本発明の効果が装着であり、
表面肌も良好になった。

〔実施例２〕 実施例１と同様の組成と寸法を有する鋳造ビレットを用
い、熱間押出法により実施例１の厚板材（３ｍｍ　ｔＸ
　５０＋＋ｍ　ｗ）とほば同じ断面積を有する断面形状
が長方形の種々の寸法の板材を製造した。

このときの歩留りの比較をｆｊＳ２表に示す。

第　　　　　２　　　　　表 第２表から押出材が板材の場合は、長辺対短辺の比が２
対１以上になると歩留りが省しく向上することがわかる
。

〔実施例３〕 ｆｊＳ３表に側圧付加押出しと通常の熱間押出しとによ
り丸棒（１０１φ）を押出した結果について比較して示
す。

第３表 側圧付加熱間押出しは実施例１と同様ｔＩＳ１図に示す
方法により行ない、固体圧力媒体２の温度は押出温度と
同じにした。

第３表から明らかなごとく、側圧付加押出しによれば、
Ｔ　ｉ　−Ｎ　ｉ系形状記憶合金の表面肌は通常の熱間
押出しによるものに比べ良好であり、７００℃からこの
押出しが使用できて歩留りも向上している。

〔実施例４〕 第４表には側圧付加押出法（押出温度１０００℃）で０
．５φの線材を伸線したときの破断回数と押出し比（ビ
レット断面積と押出材断面積との比）との関係を示す。

ｆＪｓ４　　　表 押出し比が小さな場合には、最初の仙遣組織が十分に破
壊されないため、伸線加工の中途で線材の表面にクラン
クが入り線材を徐々に細かくして行く過程で線材が破断
する事故が多発する。

この点本発明者らが検討を重ねた結果、第４表に示すよ
うに押出し比は５以上であることが好ましいことがわか
った。すなわち、本発明によると鋳造ビレットであって
も十分実用に耐える最終形状のものが得られることがわ
かった。

〔実施例５〕 第５表に潤滑剤の種類を検討した結果を示す。

第　　　　５　　　　表 ・　押出しは側圧付加押出し法により、押出温度は１０
００℃で行なった。この場合に用いたガラス−粉末は　
１０００℃における粘性係数が　１００Ｐｏｉｓｅのも
のである。

第５表から明らかなように潤滑剤としてガラス粉末を用
いた場合には表面肌が極めて良好になっている。

以上詳細に説明したように、本発明はＴ　ｉ−Ｎ　ｉ系
形状記憶合金の製造に熱間押出法を用いたものであるか
ら、加工工数を低減すると共に内部亀裂の防止ができて
歩留り“が向上し、また良好な表面肌のものが得られる
等、その工業上の効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する状態の一例を示す要部断面図
、１２図はＴ　ｉ　−Ｎ　ｉ系形状記憶合金の従来の製
造工程を示す図である。 １：ビレット、２：固体圧力媒体、３：コンテナー、４
：１２人潤滑剤、５：ダイス、６：グイホルダー、７：
インナーステム、８：アウターステム９：コンテナーの
穴 代理人　弁理士　　本　　ｍ　　　　　　崇率／図 悴　、８　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、７００℃以上で押出加工をすることを特徴とするＴ
   ｉ−Ｎｉ系形状記憶合金の製造方法。 ２、押出比が５以上であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金の製造方法
   。 ３、押出材の断面形状が円形であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載のＴｉ−Ｎｉ系
   形状記憶合金の製造方法。 ４、押出材の断面形状が長方形であり、長辺対短辺の比
   が少なくとも２対１以上であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項に記載のＴｉ−Ｎｉ系形状
   記憶合金の製造方法。 ５、押出材の断面形状が中空であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載のＴｉ−Ｎｉ系
   形状記憶合金の製造方法。 ６、押出ビレットが鋳造材であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載のＴｉ−Ｎｉ系
   形状記憶合金の製造方法。 ７、熱間押出用潤滑剤として、ガラス粉末を用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第１〜６項のいずれかに記
   載のＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金の製造方法。 ８、熱間押出工程において、ビレットの保温材として固
   体圧力媒体をビレットとコンテナー間に配し、前記固体
   圧力媒体を５００℃以上の温度に保ってアウターステム
   で加圧したのち、インナーステムにて前記ビレットを押
   出すことを特徴とする特許請求の範囲第１〜７項のいず
   れかに記載のＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金の製造方法。