JPS62294142A - ニツケル−チタン合金の製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、ニッケル−チタン合金の新規な製造方法に関
するものである。さらに詳しくいえば、本発明は、ニッ
ケル粉末とチタン粉末とから成る混合圧粉体の粒子表面
を活性化して、該圧粉体を従来の方法よシ低い温度、す
なわち両金属による共融点より約数百度低い温度で溶融
合金化することによって、その合金化の過程で任意の形
状に容易に成形することができ、かつ不純物の少ないニ
ッケル−チタン合金を経済的有利に製造する方法に関す
るものである。

従来の技術 従来、ニッケル−チタン合金は耐食性材料として用いら
れているが、近年形状記憶合金としての利用法が開発さ
れたことによって、その需要の増大が期待されている。

ところで、２種以上の金属を均一に化合させて合金化す
るためには、通常それぞれの金属の融点以上に加熱して
溶融するか、又は固体間の拡散を長時間行うなどの方法
が用いられている。

前記ニッケル−チタン合金の製造においても、従来の溶
融法では、１　：ｌＯ０℃以上の高温で長時間保持する
必要があり、また焼結する場合でも１０００℃以上の高
温加熱が必要である。しかしながら、このような高温操
作においては、形成された合金中に酸化物や炭化物など
の不純物が混入するおそれがあるため、高純度の保持に
は細心の注意を払わなければならないという操作上の困
難性を伴う上に、それを実施するために特殊な装置を使
用しなければならないという設備上の問題もある。また
、ニッケル成分を増して変態点を下げ、前記よシ低い温
度で操作することが可能であるが、ニッケル成分を増す
と、得られる合金の硬度が増大するため、溶融後の成形
加工、特に太い線材のバネ加工などが困難になるのを免
れない。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、このような従来のニッケル−チタン合金の製
造方法における欠点を改良し、より低い温度で合金化す
ることによって、その合金化の過程で任意の形状に容易
に成形することができる上に、不純物の少ないニッケル
−チタン合金を経済的不利に製造する方法の提供を目的
としてなされたものである。

問題点を解決するための手段 金属粉末は、通常大気中のガス成分を吸着してその表面
に化合物層を形成しており、これを高真空中で加熱する
と、吸着ガスの脱ガス及び化合物層の分解によりガスが
発生し、粉末粒子表面が活性になることが知られている
。

本発明者らは、この事実に着目し鋭意研究を重ねた結果
、高真空中で加熱されてその粒子表面が活性化されたニ
ッケル粉末とチタン粉末とから成る混合圧粉体は、急速
に加熱すると接触している粒子間で爆発的な反応が起シ
、両金属成分に基づく共融点よりもかなシ低い温度で溶
融合金化することを見出し、この知見に基づいて本発明
を完成するに至った。

すなわち、本発明は、高真空中において、ニッケル粉末
とチタン粉末とから成る混合圧粉体を加熱してその粒子
表面を活性化し、次いで急速加熱することによシ、両金
属による共融点よりも低い温度で溶融合金化することを
特徴とするニッケル−チタン合金の製造方法を提供する
ものである。

本発明方法において用いられる混合圧粉体は、ニッケル
粉末とチタン粉末とを、その原子比が通常４９：５１な
いし５６：４４になるような割合で混合し、これを所定
の圧力で成形したものでちる。

本発明方法においては、前記混合圧粉体を高真空中で加
熱して、その粒子表面をまず活性化させる必要がちる。

この活性化条件としては、真空度は１　ｘ　１Ｏ−５ｔ
ｏｒｒ以下が好ましく、また加熱は通常５〜ｂ 望ましい。この昇温過程において、通常、２段階のガス
発生がみられる。すなわち、３５０℃付近の温度におい
て、吸収されたガスの放出によると思われるガス発生が
最初に起こり、次に６００℃付近の温度において、粒子
表面に形成されている化合物層の分解によると思われる
ガス発生が始まる。

このようなガスの放出により、該圧粉体の粒子表面が活
性化される。

本発明方法においては、この２段階目のガス発生が始ま
る時点で、急速加熱を行う。この際の昇温速度としては
４０℃／分以上が好ましい。昇温速度をこのように速く
するためには、そのまま急速加熱を行ってもよいし、該
圧粉体を高温位置に移動させてもよい。

昇温を続けていくと、通常８１５℃付近の温度で最大量
のガスが放出され、発熱反応が生じて、爆発的に溶融合
金化が起ム　目的のニッケル−チタン合金が得られる。

なお、合金の均一化をはかるため、この後８３０〜９０
０℃の範囲の馬鹿で１０分〜２時間程度保持することが
好ましい。

この場合、混合粉末を圧粉体に成形することによって、
発熱反応に必要なガスの放出を所定の温度まで保持する
ことができる。なお、昇温速度が遅いと６００℃付近の
ガス放出後に、８１５℃付近の温度に達しても十分な発
熱反応が生じないため、溶融合金化は起こらない。

発明の効果 本発明方法によると、ニッケルとチタンとの混１４００
℃、チタンの融点は１７００℃で、両金属をそれぞれ５
０原子チ含む混合体の共融点は１２４０℃であるのに対
し、この共融点の約シ、の８１５℃の温度においても溶
融合金化が起る。

このように、従来法に比べて低い温度で溶融合金化が可
能であるので、高温で混入されやすい酸化物や炭化物な
どの不純物の少ない合金を経済的有利に製造することが
できる。

さらに、本発明方法を適用することにより、合金化の過
程で、目的とする形状に成形することが容易となる。す
なわち、従来の方法ではち密な焼結体を得るためには、
熱間静水圧成形などの設備を要するが、本発明方法によ
ると、あらかじめ任意の形状に成形したニッケルとチタ
ンの混合圧粉体を例えばカーボン材から成る目的とする
形状の型に入れて、低温で加熱溶融することにより、所
定形状の合金が容易に得られる上に、低温のためカーボ
ン材の合金への溶は込みはほとんどなく、該合金を所定
の純度に維持することができる。また、低温処理のため
、微細結晶粒を保持しうるので合金の機械的機能性の向
上が期待できる。

本発明方法によって得られるニッケル−チタン合金は、
例えば形状記憶合金などとして好適に用いられる。

実施例 次に実施例によυ本発明をさらに詳細に説明する。

実施例、比較例 チタン粉末にニッケル粉末を４９．５０．５６原子チの
割合でそれぞれ混合し、これを３ｔｏｎ／ｃ！の圧力で
圧縮成形して、直径１２．８Ｍ、高さ４配の圧粉体を調
製した。

この圧粉体を、油拡散ポンプで液体窒素を用いて１０−
’　ｔｏｒｒのオーダーまで高真空に排気できる外熱型
のシリコニット電気炉中において８×１Ｏ−６ｔ　ｏ　
ｒ　ｒ蛎空度及び１４℃／分の昇温速度で加熱した。さ
らに６００℃になった時点で急速加熱しく昇温速度＝６
１℃／分）、ｇｓｏ℃で３０分間保持して溶融合金化し
たところ、それぞれ８１４℃、８１６Ｑ、　　８１７℃
で明らかに溶融が認められた。

チタンの融点は１７００℃、ニッケルの融点は１４００
℃であり、両成分の固溶領域では図面に示すように溶融
温度が１２４０℃付近に存在する。

しかしながら、本発明方法によると、図面に示すように
８１４〜８１７℃の範囲にあシ、従来の溶融温度よシ約
４３０℃低い温度で溶融したことを示している。

なお、比較のため、急速加熱せずに一定の昇温速度（１
４℃／分）のまま加熱して、９５０℃で１時間保持した
以外は、前記と同様な処理を行ったところ、溶融は認め
られなかった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法により得られる合金の溶融温度の降下
を示す状態図である。 図　　１ ｗｔ’１０Ｎｉ Ｔ　ｉ２　Ｎ　ｉ　　＋ａ　ｔｏｌｏ　Ｎ　ｉ　　　　
　　　−−ＴｉＮｉ３本発明による溶融温度の降下 手続補正書（自発） 昭和６／年８月／イ日 工、事件の表示　　　昭和６１年特許願第１３７９５０
号２、発明の名称　　　ニッケル−チタン合金の８方法
３、補正をする者 事件との関係　　特許出南し、 住所　東京都千代田区霞が関１丁目３番１号氏名　（１
１４）ゴ健献　飯塚幸三 ８、補正の内容 第３罠第２０行目 １１Ｍ１１に製造する方法の捌兵を目的としてなされを ｆａｌｌに製造する方法の提イ共を目的としてなされに
補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　高真空中において、ニッケル粉末とチタン粉末とか
   ら成る混合圧粉体を加熱してその粒子表面を活性化し、
   次いで急速加熱することにより、両金属比に基づく共融
   点よりも低い温度で溶融合金化することを特徴とするニ
   ッケル−チタン合金の製造方法。 ２　真空度１×１０＾−＾５ｔｏｒｒ以下、昇温速度５
   〜３０℃／分の条件で加熱して圧粉体の粒子表面を活性
   化する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３　昇温速度４０℃／分以上で急速加熱する特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の方法。