JPS63169367A - ばね用Ni−Ti系形状記憶合金素子の製造方法 - Google Patents

ばね用Ni−Ti系形状記憶合金素子の製造方法

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JPS63169367A
JPS63169367A JP31545686A JP31545686A JPS63169367A JP S63169367 A JPS63169367 A JP S63169367A JP 31545686 A JP31545686 A JP 31545686A JP 31545686 A JP31545686 A JP 31545686A JP S63169367 A JPS63169367 A JP S63169367A
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JP
Japan
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shape memory
spring
alloy
wire
reproducibility
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JP31545686A
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Shigeo Hirose
茂男 広瀬
Koji Ikuta
幸士 生田
Yuichi Tamura
裕一 田村
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はNi−Ti系形状記憶合金素子の製造方法に関
し、特に300〜420 ’Cの低温において記憶熱処
理を施し動作の再現性および繰り返し温度サイクルに対
する疲労特性に優れたばね用Ni−Ti系形状記憶合金
素子の製造方法に係るものである。
〔従来の技術とその問題点〕
NiTi合金およびこれにFe、Co、Cr、Pd、A
u、■、Zrのうち何れか1種または2種以上を含むN
i−Ti系合金は室温付近において熱弾性型マルテンサ
イト変態を生じこれに起因する形状記憶効果を有するこ
とが知られている。
同様の効果を示す合金としてはCu−Zn−Al!、、
Cu−A!!、−N 1SAu−Cdなどがあるが、N
i−Ti系合金は加工性、耐食性および形状記憶処理後
の焼入れ(象、冷)が不要であるなどの点から最も応用
化が進んでおり今後さらに多岐にわたる実用化が期待さ
れている。
Ni−Ti系合金(以下本合金という)が実用素子とし
て利用される場合ヘリカルコイルばね素子および直線形
状のばね素子として使用されることが最も多く、これら
p素子動作の良好な再現性および繰り返し温度サイクル
に対する優れた疲労特性は本合金の実用化において極め
て重要な役割を持つものである。これらの特性を得るた
めには合金素子の全長にわたり、冷却・加熱に際し均一
な相変態の生ずることが不可欠となる。すなわち、もし
素子に冷却中において微小な温度のバラつきによる外乱
が加わり不均一な温度分布になり相変態が均一に行われ
ない場合は素子中の低温部分で母相から低温相への変態
が発生し易くなり、この部分の歪が素子の他の部分の歪
より大きくなる。
このことは例えば形状記憶合金ヘリカルコイルばねにお
いては、ピッチの疎密として観測される。
その結果動作の再現性の低下および繰り返し温度サイク
ルに対する疲労特性の劣化が生じる。特に後者は疎部の
過大な歪によるものと考えられる。
また密部においては冷却条件の悪化により加熱時にオー
バーヒートを生し記憶特性が著しく君化するなどの問題
があった。
(発明が解決しようとする問題点] 本発明は、かかる実情に基き種kに検討の結果N i 
−T i糸形状記憶合金素子のうち特に0.1〜4Iの
ヘリカルコイルばね、或は直線素子などに使用する線材
を、低温において熱処理を施すことにより、線材素子全
長にわたる冷却時および加熱時の変形を均一にせしめ、
素子動作の再現性および繰り返し熱サイクルに対する疲
労特性を著しく向上したものである。また、本発明は材
料の相変B挙動そのものより生じる現象を解明したもの
であるため、上記のヘリカルコイルばね、直線素子以外
の形状を持つNi−Ti系合金素子の特性をも同様に改
善するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はN i 49.5〜51.0at%残部Tiか
らなるN i −T i系合金の0.1〜4ffIQの
線材を300〜425℃で形状記憶処理を施すことを特
徴とするばね用N i −T i系形状記憶合金累子の
製造方法である。
本発明においてNiの量を49.5〜51.0at%と
■定したのはNiが49.5at%未満でもまた51.
0at%を越えても良好な形状記憶特性を示さないから
である。またNi−TiにFe、、Go、、Cr、Pd
Au、■、Zrのうち何れか1種または2種以上の元素
を5%以下添加したいわゆるNi−Ti系合金も本発明
を適用できる。また線材の寸法を0.1〜4mとしたの
は、形状記憶素子として普通のヘリカルコイルばね、直
線ばね(直線素子)などのばね用材料として通常用いら
れる線径がこの程度のものが多いからであり、丸線、角
線などの外径を云うものである。
本発明は上記のN i −T i合金或いはこれに上記
の第三元素を添加したN i −T i系の合金を通常
の熱間加工、冷間加工により所望の線径に仕上げた後、
形状記憶熱処理としての温度を300〜425 ’Cで
熱処理を施すことにより、従来においてはみられない素
子動作の再現性および繰り返し熱サイクルに対する疲労
特性を著しく向上せしめたもので、この温度が300℃
未満では所定の形状に記憶する処理が不充分であり42
5℃を越えると素子動作の再現性が悪化する。また加熱
時間は低温の場合は長時間、高温の場合は短時間でよい
が通常30分〜10時間の範囲で適宜選択して行われる
[作用〕 本発明において素子動作の再現性および繰り返し熱サイ
クルに対する疲労特性を向上する原因としては、記憶熱
処理温度を低目に設定することによりマルテンサイト相
が現われ難(なる点があげられる。本合金においては通
常工業的に行われる記憶熱処理により高温和(母相)と
低温和(マルテンサイト相)の中間に母相と呼ばれる相
が出現し、冷却時にマルテンサイト相が現われない限り
においては素子の疲労特性は極めて良く、また変態に伴
う温度ヒステリシスも約2℃と非常に小さい。これに対
してマルテンサイト相が現われると疲労特性が悪化し、
またヒステリシスも約20〜3゜℃と増大する。したが
って外乱等により一度マルテンサイト相が現われると、
その大きなヒステリシスのため容易に母相に戻れず、こ
の残留が疲労特性を劣化させるものと考えられる。
またマルテンサイト相は母相からの変形が大きいため、
その出現により素子中に疎密を生しさせ、素子動作の再
現性の悪化をもたらすものと考えられる。
これに対し外乱により母相のみ現われる場合は、ヒステ
リシスが極めて小さいため変態熱により、その部分が十
分母相に戻る温度まで上界して母相に戻るため変形の均
一性が保たれて結果的に再現性が良好となり、またマル
テンサイト相が現われないため疲労特性が良好となるも
のと考えられる。
〔実施例〕
以下に本発明の一実施例について説明する。
実施例1.  (素子全長にわたる変形の均一性につい
て) N i 49.8、T i 50.2at%、Ni50
.OlN i 50.0、T i 50.0at%、N
i50.2、T i 49.8at%のNi−Ti合金
を通常の熱間加工、冷間加工により0.2.0.5 t
mφの線を作製した。次に0.2 vmφの線について
巻径1.Omφ、長さ40mmのヘリカルコイルばねを
作製し、これに300〜500℃1時間の形状記憶処理
を施してばね試料とした。このばね試料の下端に65g
の錘りを吊るし、ヘリカルコイルばねに通電加熱時のコ
イルの収縮と、自然冷却時のコイルが伸びる変形の二動
作を与え、加熱時および冷却時におけるコイルの疎密を
目視により観察して素子全長にわたる変形の均一性を調
べた。その結果を第1表に示す。
第  1 表 (註)○:素子全体にわたり均一 ×:不拘− 第1表より明らかなように、いずれの組成によるNi−
Ti合金も300〜425℃の記憶処理温度のものはコ
イルピッチ全体にわたり疎密がなく均一な状態で伸縮す
るが450℃,475℃,500℃と記憶処理温度の高
いものはコイルピッチに部分的な疎密が生じて伸縮する
ことが判った。
また上記と同じ組成の線径0.5 xtmφ、長さ10
0圃の線材を300〜500′Cで1時間記憶処理し、
この線材に10mm間隔に塗料で目印を付け、この下端
に4 kgの錘りを吊し、これを通電加熱と自然冷却し
て伸縮動作を与え、加熱時および冷却時における直線線
材の部分的な伸縮度を目視により観察し、直線素子全長
にわたり均一性を調べた。その結果を第2表に示した。
第2表 (註)○:素子全体にわたり均一 ×:不均一 第2表から明らかなように記憶処理温度が300〜42
5℃の温度範囲のものは直線上の素子全長にわたり部分
的な伸縮がなく伸縮が均一であるのに対し、記憶処理温
度が450℃1475’C,500’C1と温度の高い
ものは何れも部分的に伸縮が生し伸縮が不均一であった
実施例2.(素子動作の再現性について)組成がN i
 50.0、T i 50.0at%の線径0.2mt
aφ、コイル巻径1.0薗φの密着ヘリカルコイルばね
に300°c、  400℃2425℃,450℃,4
75’Cの温度で2時間の記憶処理を行なった。これを
第1図に示すような恒温槽(1)中にヘリカルコイルば
ね(2)の下端に錘り(3)を吊し、錘りの下部と恒温
槽底部とに電気接点(4)を設け、加熱時にはコイルば
ねが形状回復して錘りを上げ、冷却時には錘りの重量に
より電気接点が接触し電気回路を形成してランプ(5)
が点灯する装置により、ランプが点灯する時のヘリカル
コイルばねの温度を繰り返し測定した。
その結果を第2図に示した。第2図から明らかなように
ランプ点灯時のヘリカルコイルばねの温度は約58℃近
傍に集中し300℃、400℃、425℃において記憶
処理したものは繰り返し回数におけるバラツキが小さく
動作の再現性が良いのに対し、450℃1475”Cと
記憶処理温度の高いものはバラツキが非常に大きく動作
の再現性が悪い。
またNi49.8、T i 50.2at%の組成の線
について同様な試験を行なった結果も300℃1400
℃1425℃で記憶処理したものはバラツキが少なく動
作の再現性が良好であるが450℃,475℃の場合は
バラツキが大きい第2図と同じ結果を示した。
実施例3.(疲労特性について) 組成がNi50.05Ti50.Oの線径0.2mmφ
、コイル巻径1.Om++φの密着ヘリカルコイルばね
に300℃,400℃1425℃1450℃1475℃
の温度で2時間の記憶処理を行ない、これを一定荷重で
35〜90℃の温度サイクルで通電加熱、冷却を100
0回まで繰り返し行なった。途中せん断歪にして0.5
%のコイルばねの90℃における発生力を調べ、その変
化を第3図に示した。なお発生力は繰り返し前のもので
総て規格化しである。
第3図より明らかなように、300℃2400℃142
5℃において記憶処理したものは1000回の加熱、冷
却においても初期発生力の95〜100%の傷い発生力
が保持され、疲労特性に優れている。これに対し450
℃1475℃で記憶処理したものは発生力が著しく低下
し疲労特性の劣化が顕著である。
(効果〕 以上に説明したように本発明によるとNi−Ti系形状
記憶合金素子のばね用として動作特性の再現性および繰
り返し温度サイクルに対する疲労特性が極めて良好な特
性を示すものでヘリカルコイルばね用として或は直線ば
ね素子として信軌性を向上するものである。また本発明
は上記のばね用或は直線素子以外の用途についても実用
化を促進するもので工業上極めて多大の効果を奏するも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における再現性、試験装置の概略を説明
する図。第2図は本発明における再現性試験結果を示す
図。第3図は本発明におけろ発生力と繰り返し回数の関
係を示す図である。 ■・・・恒温槽、2・・・ばね、3・・・錘り、4・・
・接点、5・・・ランプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Ni49.5〜51.0at%残部TiからなるNi−
    Ti系合金の0.1〜4mm線材を300〜425℃で
    形状記憶処理を施すことを特徴とするばね用Ni−Ti
    系形状記憶合金素子の製造方法。
JP31545686A 1986-12-29 1986-12-29 ばね用Ni−Ti系形状記憶合金素子の製造方法 Pending JPS63169367A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7648589B2 (en) * 2004-09-08 2010-01-19 University Of Washington Energy absorbent material
US8072302B2 (en) 2003-02-27 2011-12-06 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Inchworm actuator based on shape memory alloy composite diaphragm
US8586176B2 (en) 2007-11-02 2013-11-19 University Of Washington Shape memory alloy fibers and shape memory polymer fibers and films and their composites for reversible shape changes

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61183455A (ja) * 1985-02-06 1986-08-16 Furukawa Electric Co Ltd:The Ni−Ti系形状記憶材の製造法
JPS61227141A (ja) * 1985-03-29 1986-10-09 Furukawa Electric Co Ltd:The NiTi系形状記憶合金線

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61183455A (ja) * 1985-02-06 1986-08-16 Furukawa Electric Co Ltd:The Ni−Ti系形状記憶材の製造法
JPS61227141A (ja) * 1985-03-29 1986-10-09 Furukawa Electric Co Ltd:The NiTi系形状記憶合金線

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8072302B2 (en) 2003-02-27 2011-12-06 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Inchworm actuator based on shape memory alloy composite diaphragm
US7648589B2 (en) * 2004-09-08 2010-01-19 University Of Washington Energy absorbent material
US8586176B2 (en) 2007-11-02 2013-11-19 University Of Washington Shape memory alloy fibers and shape memory polymer fibers and films and their composites for reversible shape changes

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