JPS6242091A

JPS6242091A - 形状記憶合金部品

Info

Publication number: JPS6242091A
Application number: JP18093885A
Authority: JP
Inventors: 正夫山本; 戎谷　隆; 隆小泉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-08-20
Filing date: 1985-08-20
Publication date: 1987-02-24

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】〔発明の技術分計〕本発明は、形状記憶合金表面に強磁性拐料を被覆した形
状記憶合金素子と該素子を変形するための磁石とから構
成された、くり返し使用可能な形状記憶合金部品に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

形状記憶合金は形状記憶処理、変形、形状記憶回復のた
めの加熱の組みあわせにより、母相状態で記憶させた形
状に戻るという特異な性質を示すことから、各梱アクチ
ュエータ、スイッチ、開閉弁などに利用されている。

形状記憶合金は、組成、加工、加熱処理条件を変化させ
ることで、一方向、二方向、全方位を示すが、現在、一
般的には一方向性の形状記憶台が多く用いられている。

一方向性形状記憶合金をくり返し作動させるには、加熱
により、記憶した形に回復させた後、冷却し、外力を与
えて変形、再び加熱、形状回復させる操作が必要であり
、通常変形のための外力はバイアスバネによって与えら
れている。

これに対し、二方向や全方位を示す形状記憶合金は、加
熱と冷却のくり返しにより、自発的にくり返し動作する
ため、バイアスバネは不要である。

ところで、形状記憶合金は、モータなどの駆動部を必要
とせず、加熱するだけで動作させることができることか
ら、＠量でコンパクトなアクチュエータ、スイッチ、開
閉弁が可能となる。

このため、形状記憶合金は小形部品としては、大きな利
点を有しているが、一方向形状記憶合金を用いた部品で
は小形化を計るために、くり返し動作に不可欠なバイア
スバネの占める空間をできるだけ減少させることが重要
である。

また、用途の拡大とともに、板状の形状記憶合金も使わ
れ始めているが、この場合、バイアスバネの設置の仕方
によっては形状記憶合金板がよじれるという問題が生ず
る。さらに、スイッチや開閉弁では、冷却状態でも形状
回復時の形状に維持しておきたいときがあるが、従来の
バイアスバネ方式でこれを行なわすことは困難である。

二方向や全方位を示す形状記憶合金ヲ用いて動作させる
場合には、バイアスバネを必要としないことから、この
合金はコンパクト化に適している。

しかし、二方向や全方位動作をさせるための加工、熱処
理条件は非常に複雑で、厳密さが宿″求され、従って、
これを部品に応用したときには、各部品でのバラツキが
大きくなるという欠点がある。

〔発明の目的〕本発明は上述したような欠点を改良したもので、形状記
憶合金表面の一部もしくは全ｌ′ｆ１１に強磁性材料を
被覆した形状記憶合金素子と、該素子に対向して配列し
た磁石から構成されたＶくり返し動作可能な形状記憶合
金部品を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明は、形状記憶合金表面の一部もしくは全部に強磁
性材料を被覆した形状記憶合金素子と、該素子を変形さ
せるための磁石とから構成されたことを特徴とするくり
返し動作が可能な形状記憶合金部品である。

つまり、本発明の形状記憶合金部品は、表面に被覆した
強磁性材料と、これに対向して配置された磁石の引力に
より、形状記憶合金素子を変形させる。次いでこの状態
で該素子を加熱すると記憶した状態に戻るが、このとき
、形状記憶合金素子は、その回復力により磁石から離脱
し、動作する。

また、該部品を冷却し形状記憶合金全マルテンサイト状
態にすると、形状記憶合金は磁石に引きつけられ再び変
形状態に戻る。

本部品を用いたスイッチを第１図で説明する。

形状記憶合金板１の表面に強磁性材料２を被覆した形状
記憶合金素子３と磁石４を対向して配置後、その端部に
孔５をあけ、ボルト・ナツト６を通し固定した。

この状態で形状記憶合金素子３と磁石４は引力により接
触している。外気温度が高くなると、形状記憶合金１は
記憶した形状に戻るため、形状記憶合金素子３は３′の
ような形となり、上部に＃慨されたリミックスイツチ７
を押し、スイッチを作動させる。外気温度が冷却すると
形状記憶合金素子３′の打力は低くなるため、強磁性材
料２と磁石４の引力により、形状記憶合金素子３′は変
形させられ再び元の状態３に戻る。

この場合、強磁性材料２と磁石４は対向し、かつ両者が
少なくとも一部接触できるように配置されなければなら
ない。また、形状回僕は、形状記憶合金素子３と磁石４
の接触端部８より回復するが、端部８で強磁性材料２と
磁石４が完全に接触していると、該端部を引き離すため
に大きな回復力を要する。このため、形状記憶合金の板
厚を厚くしなければならなくなるが、逆に板厚が厚くな
ると、冷却後の変形に大きな力を要すことになり、磁石
４の力を大きくしなければならなくなる。

これを避けるためには、強磁性材料２の端部が、磁石４
と直接接しないように配置しておくことがよい。

即ち、第２図に示すように強磁性材料９の可動端１０が
磁石１１の端１２よりはみ出した位置にするとよい。こ
の場合、形状記憶合金１３の形状記憶部分は形状記憶合
金１３の全体であっても、磁石１１の端１２の位置から
、ボルト・ナツト１４側に必要な部分までのいずれでも
よい。

このように、強磁性材料９の可動端１０と磁石１１の端
１２が直接接触しなければ、回復時に強磁性材料９と磁
石１１を引き離すための力は、者しく小さくて済む。ま
た他の方法としては、第１図で強磁性材料２と磁石４の
接触端部８の境界に、非磁性材料を挿入し、強磁性材料
２の可動端を磁石４から離す方法である。この場合にも
、引き離す回復力は直接接融しているときより著しく小
さくして済む。

一方、形状記憶合金素子３が形状回復した後、冷却され
、磁石の引力により変形して、元の接触状態に戻るため
には、形状記憶合金素子３が形状回復している状態でも
強磁性材料２と磁石４が部分的に接触していることが望
ましい。

この様な状態にあると、変形過柵において、強磁性材料
２は磁石４との接触部から端部８に向って、日清に磁石
４に引きつけられ、変形することができる。

本発明に使用する形状記憶合金は、板や線あるいは簿膜
に加工できるものならば、いずれの合金でもよいが、く
り返しの特性劣化を少なくするためにはＮｉＴｉ系合金
あるいはＣｕ糸金合金良い。

また、形状記憶合金の形状は、使用目的に応じ、任意に
選択できるが、形状記憶合金の板厚あるいは線径が大き
くなると、引きつけるための磁石の力も大きくしなけれ
ばならず、従って、磁石も大きくしなければならなくな
る。望ましくは形状記憶合金の板厚あるいは線径は１龍
以下とすることが望ましい。

形状記憶合金表面に被濱する強磁性材料は、磁石に引き
付けられればいずれの材料でもよいが、形状記憶合金と
のなじみ性や製造方法を考えると、Ｆｅ１ＣＯ１Ｎｉも
しくはその合金が望ましい。

被覆する方法は、メッキ、スパッタ、ＣｖＤｌろう付、
溶接、溶射など被覆できればいずれの方法でもよい。

また、被覆後の強磁性材料の厚さが厚すぎると、形状記
憶合金素子の形状回復を阻害することから、その最大厚
さは、形状記憶合金の最大板厚あるいは線径のｌ／１０
以下とすることがよい。

さらに、形状記憶合金の表面に被覆した強磁性材料の耐
剥離性を同一ヒさせるために、被覆後、非酸化性雰囲気
、３００°Ｃ以上のｔ温度で接合処理すると良い。また
、接合処理温度が形状記憶合金の記憶処理最適温度と異
なる場合には、接合処理後さらに記憶処理を施すことが
望ましい。

磁石は、該形状記憶素子を引きつけられる力を有してい
るものならば、いずれのものでもよい。

またくり返しの動作を多様化するためには、１≦磁石と
することがよい。即ち、形状回復後の変形過程において
、変形が必要なときには、電磁石を鋤かせ５元の変形状
態に戻すことができ、かつ形状回復の状態を維持する場
合には電磁石を作動させなければ、冷却されても形状記
憶素子は回復形状を維持できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来くり返し動作に必要であったバイ
アスバ木をなくシ、形状記憶合金部品をフンバクト化す
ることができる。

また、形状記憶合金板をくり返し動作させるときに従来
間賄であったよじれもなくなり、安定した動作が得られ
るばかりでなく、磁石を変化させることで動作を多様化
できる。

〔発明の実施例〕

（実施例１）板厚０．１がＡ５板幅２０１、長さ５０冨翼のＮ　ｉＳ
Ｔ　ｉ形状記憶合金板を酸洗後、板の片表面にニッケル
をメッキにより約２μｍ被減し、形状記憶合金素体体と
した。

次いで該素体の端より約４０朋の長さに渡って曲率半径
が約１３１１１となるように拘束し、ｌ　Ｏ’Ｔｏｒｒ
以上の真空中で４５０°Ｃ５１Ｏ分間の記憶処理を行な
った。

記憶処理した形状記憶合金素子を板状磁石に、被覆面が
接し、かつ被覆端が磁石３關はみ出るように設置し、該
素子を磁石と接触させ、該素子の非記憶部分と磁石をク
リップにて止め、形状記憶部品とした。

次いで、該部品の形状記憶合金素子側を約１００゜Ｃの
水蒸気で加熱したところ、素子は磁石より離れ、記憶形
状まで回復した。さらに該部品を室温まで冷却したとこ
ろ、素子は磁石面に沿って変形し、最終的に素子と磁石
とは接触し、元の状態に戻った。この操作を１０回くり
返し行なったところ、特性上の劣化は生じなかった。

（実施例２）実施例１と同様に作製した形状記憶合金素体を１　（ｆ
”　　Ｔｏ　ｒ　ｒ以上（Ｄ　Ｘｉ全空中６００°Ｃ１
２Ｏ分間接合処理し、冷却した後さらに実施例１と同様
に記憶処理した。この形状記憶合金素子を実施例１と同
様な方法で評価したところ、形状記憶合金部品は加熱と
冷却によりくり返しの動作をした。

以上説明したように、本形状記憶合金部品は、加熱、冷
却によりくり返し動作し、また従来のバイアスバネ方式
に比べ、構造が簡単でコンパクト化が可能となり、工業
上すこぶる有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は主発明部品の概略断面図。代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　竹　花　喜久男希１図ｌ箔２図

Claims

【特許請求の範囲】

形状記憶合金表面の一部もしくは、全面に強磁性材料を
被覆した形状記憶合金素子と該素子に対向して該素子を
磁力により吸引するように配置された磁石とから構成さ
れたことを特徴とする形状記憶合金部品。