WO2006132409A1

WO2006132409A1 - 眼鏡用部材及びこれを含む眼鏡用フレーム並びにこれらの製造方法

Info

Publication number: WO2006132409A1
Application number: PCT/JP2006/311711
Authority: WO
Inventors: Xin Min Wang; Hiroyuki Tada
Original assignee: Charmant Co., Ltd.; Japan Basic Material Co., Ltd.
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2006-12-14
Also published as: EP1890183A1; US20100073624A1; EP1890183A4; CN101238402B; HK1120616A1; CN101238402A; US7988281B2

Abstract

　本発明は、Ｎｉフリーで、生体親和性に優れているにも拘らず超弾性特性及び形状記憶特性を有し、しかも優れた冷間加工性を有する眼鏡用部材及びこれを含む眼鏡用フレーム並びにこれらの製造方法を提供することである。　合金組成が、（Ａ）Ｔｉ：４０～７５重量％、（Ｂ）Ｎｂ：１８～３０重量％、（Ｃ）Ｚｒ：１０～３０重量％、（Ｄ）Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＧａからなる群より選ばれる少なくとも１つの金属添加元素：０．２～３．７重量％、であるＴｉ－Ｎｂ－Ｚｒ系合金よりなる眼鏡用部材である。

Description

明細書

眼鏡用部材及びこれを含む眼鏡用フレーム並びにこれらの製造方法技術分野

[0001] 本発明は、冷間加工性に優れ、しかも生体親和性にも優れた形状記憶'超弾性合金を用いた眼鏡用部材及びこれを含む眼鏡用フレーム並びにこれらの製造方法に関する。

より詳しくは、 Niフリーで、生体親和性に優れているにも拘らず超弾性.形状記憶特性を有し、しかも優れた冷間加工性を有する形状記憶'超弾性合金からなる眼鏡用部材及びこれを含む眼鏡用フレーム並びにこれらの製造方法に関する。

背景技術

[0002] 従来、形状記憶特性 ·超弾性特性を有する代表的な合金として Ti Ni合金が知られている（例えば、特許文献 1参照)。

ここで、形状記憶とは、金属を加熱した場合に残留ひずみが消滅する現象をいう。また、残留ひずみとは、はじめに与えられたある特定の形 (例えばコイル形状)の金属に荷重を加え、弾性限を超えてこれを引き伸ばして塑性変形させ、然る後、加重を除荷する際に、金属に生じるひずみのことをいう。

なお、形状記憶は、マルテンサイト変態一逆マルテンサイト変態を利用した現象であり、例えばタービン型熱エンジン、パイプ継ぎ手やブラジャーのワイヤーなどに利用されている。

[0003] 一方、超弾性とは前述同様荷重を加え、弾性限を超えてこれを引き伸ばして塑性変形させ、この状態から除荷するとヒステリシスを描いて元の状態 (残留ひずみがほぼゼロの状態)に戻る現象をいう。

超弾性は、マルテンサイト変態一逆マルテンサイト変態が温度を加えることなく発現されるもので、基本的には形状記憶と同じ現象である。

換言すれば、形状記憶性を有する金属は加熱されることで残留ひずみが解消するのに対して、超弾性を有する金属は加熱されなくとも残留ひずみが解消される。

[0004] Ti Ni合金は 2種類以上の金属によって構成されるいわゆる金属間化合物であるにも拘らず形状記憶特性'超弾特性を有し、塑性加工により板状や線状にすることができる。

また、 Ti— Ni合金のマルテンサイト変態-逆マルテンサイト変態は、室温付近の特定温度範囲の両端で発生する。

そのため、 Ti— Ni合金はこの温度の範囲で形状記憶特性'超弾特性を発揮する。

[0005] し力しながら、 Ti—Ni合金は Niを成分として含むため、生体親和性に乏しい。

ここで、生体親和性とは、肌が金属に触れたときの金属アレルギー反応の度合いをいう。

なお、生体親和性に優れるとは、肌が殆ど金属アレルギー反応を示さない場合をいうそのため、 Ti Ni合金は顔面の皮膚に接する眼鏡用部材として利用することが困難である。

[0006] また、別の問題として、 Ti—Ni合金はマルテンサイト変態-逆マルテンサイト変態を、室温付近で発揮するため、—5°C以下になると急に柔ら力べなる。

すなわち、 Ti—Ni合金は低温特性が悪い。

[0007] そこで、人体に対して毒性の強、Niを含まず、そして低温特性に優れた形状記憶 · 超弾性合金の開発が試みられてきた (非特許文献 1参照)。

特許文献 1 :特開 2002— 205164号公報

非特許文献 l :「Ti Sc— Mo形状記憶合金の開発」、日本金属学会、 2003年、春期大会公演概要 p. 144

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] し力しながら、従来の Niフリー合金は超弾性特性または形状記憶特性を僅かしか示さないので、 Niフリー合金を眼鏡用部材として利用することは困難である。

また、従来の Niフリー合金は冷間加工性が乏しぐ眼鏡用部材のような肉薄でカーブを有する板材に加工しにく、と、う欠点もある。

[0009] 本発明は、力かる背景技術をもとになされたもので、上記の背景技術の問題点を克服するためになされたものである。即ち、本発明は、 Niフリーで、生体親和性に優れているにも拘らず超弾性特性及び形状記憶特性を有し、しかも優れた冷間加工性を有する眼鏡用部材及びこれを含む眼鏡用フレーム並びにこれらの製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010] 力べして、本発明者は、このような課題背景に対して鋭意研究を重ねた結果、ある組成を有する Ti—Nb—Zr系合金を用いることにより、上記の問題点を解決することができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。

[0011] 即ち、本発明は、（1)、合金組成が、（A)Ti:40〜75重量％、（B) Nb : 18〜30重量％、（ ∑1：: 10〜30重量％、（D)A1、 Sn、 In及び Gaからなる群より選ばれる少なくとも 1つの金属添加元素： 0. 2〜3. 7重量％、である Ti—Nb—Zr系合金よりなる眼鏡用部材に存する。

[0012] また、本発明は、（2)、 550°C〜1100°Cで溶体ィ匕処理を行うことにより得られる上記（1)記載の眼鏡用部材に存する。

[0013] また、本発明は、（3)、上記溶体化処理後、 100°C以上で時効処理を行うことにより得られる上記（2)記載の眼鏡用部材に存する。

[0014] また、本発明は、（4)、上記溶体化処理し、表面にめっき又は塗装を行った後、 10

0°C以上で時効処理を行うことにより、同時にめつき又は塗装が焼付けられる上記（2

)記載の眼鏡用部材に存する。

[0015] また、本発明は、（5)、リム、ブリッジ、ブラケット、箱足又はテンプルである上記（1) に記載の眼鏡用部材に存する。

[0016] また、本発明は、（6)、上記眼鏡用部材を含む眼鏡用フレームに存する。

[0017] また、本発明は、（7)、合金組成が（八)1 :40〜75重量％、（B) Nb : 18〜30重量

%、（ ∑1：: 10〜30重量％、（D)A1、 Sn、 In及び Gaからなる群より選ばれる少なくとも 1つの金属元素： 0. 2〜3. 7重量％、である Ti Nb— Zr系合金を減面率 50%以上となるように冷間加工を行い、長尺化して最終形状とし、その後、溶体化処理を施して形状記憶特性及び超弾性特性を付与する眼鏡用部材の製造方法に存する。

[0018] また、本発明は、（8)、上記溶体ィ匕処理の温度が 550°C〜1100°Cである上記（7) 記載の眼鏡用部材の製造方法に存する。 [0019] また、本発明は、（9)、上記溶体化処理後、 100°C以上で時効処理を行う上記（7) 記載の眼鏡用部材の製造方法に存する。

[0020] また、本発明は、（10)、上記溶体化処理し、表面にめっき又は塗装を行った後、 1

00°C以上で時効処理を行うことにより、同時にめつき又は塗装の焼付けを行う上記（

7)記載の眼鏡用部材の製造方法に存する。

[0021] また、本発明は、（11)、時効処理を複数回行って超弾性の見かけ上の降伏応力を高くする上記（9)記載の眼鏡用部材の製造方法に存する。

[0022] また、本発明は、（12)、眼鏡用部材がリム、ブリッジ、ブラケット、箱足又はテンプルである上記（6)に記載の眼鏡用フレームの製造方法に存する。

[0023] また、本発明は、（13)上記製造方法により得られる眼鏡用部材を組み付けることにより得られる眼鏡用フレームの製造方法に存する。

[0024] なお、本発明の目的に添ったものであれば、上記（1)から（13)を適宜組み合わせた構成も採用可能である。

発明の効果

[0025] 本発明の眼鏡用部材の合金は、強固且つ緻密な酸化被膜を形成し、生体親和性に優れた Ti、 Nb及び Zrから構成される。

すなわち、本発明の眼鏡用部材には、 Ti— Nb— Zr系合金が用いられる。上記 Ti— Nb— Zr系合金は、形状記憶合金として機能し、顔面の皮膚に直接接触する眼鏡用材料に適している。

[0026] 本発明の眼鏡用部材に用いられる Ti—Nb—Zr系合金は、冷間加工性に優れており、減面率 50%以上の圧延加工にも耐えられる。

更に、本発明の眼鏡用部材に用いられる Ti—Nb—Zr系合金は、数次に分けて加ェされることにより、焼鈍処理なしで減面率 95%以上にカ卩ェできる。

[0027] 本発明の眼鏡用部材に用いられる Ti—Nb—Zr系合金において、マルテンサイト変態-逆マルテンサイト変態は、 50°C〜一 30°Cの範囲で発現する。

従って、本発明の眼鏡用部材に用いられる Ti—Nb—Zr系合金の剛性は、 0°C付近の温度では急激に低下しな、ので、実用的な温度範囲内で低温特性に優れる。

[0028] また、本発明の眼鏡用フレームは上記眼鏡用部材を含むため、上述した効果を奏することができる。

発明を実施するための最良の形態

[0029] 本発明の眼鏡用部材の Ti—Nb—Zr系合金は、 Ti、 Nb、 Zrを主成分とし、具体的な合金の組成は、（A)Ti:40〜75重量％、）？^ : 18〜30重量％、（C) Zr: 10〜3 0重量％、（D)A1、 Sn、 In及び Gaからなる群より選ばれる少なくとも 1つの金属添カロ元素： 0. 2〜3. 7重量％、である。

なお、金属添加元素の添加量は、添加する元素が複数であっても、合計で 0. 2〜 3. 7重量％とする。

[0030] 以下、（A)〜（D)成分について更に詳細に説明する。

〔(A)成分〕

(A)成分は本発明の眼鏡用部材の Ti— Nb— Zr系合金に含まれる Tiである。力かる Tiの結晶構造は、体心立方構造であることが好ま、。

この場合、 Tiが大きな延性を有することになるため、 Ti—Nb—Zr系合金がより超弹性に優れるものとなる。

[0031] また、 Tiは常温では六方最密構造（ひ相）である力 882°C以上とすることにより体心立方構造（ β相）とすることができる。

なお、体心立方構造とした後は冷却した場合であっても体心立方構造が維持される。

[0032] 一般に、 Tiは空気中の酸素に触れると容易に酸ィ匕され Ti02となる。

一方、純 Ti (グレード 2、JIS H2151)は、ヤング率が 106GPaであり、 610°C以上に加熱されると、その表面に Ti02の緻密な酸ィ匕被膜が形成される。

この Ti02の酸ィヒ皮膜は、常温の空気中でィヒ学変化せず、強度及び耐食性に優れている。

上記 Ti及び純 Tiは、比強度（引張強度を比重で割った値）に優れるため、合金のベースとして多用される。

[0033] Tiをベースとした Ti—Nb—Zr系合金は、合金化されると固溶体となり、合金の延性が低下する場合がある。

この場合、 Ti—Nb—Zr系合金の铸造組織を改善する塑性加工の一つである鍛造ができなくなるため、用いる Ti— Nb— Zr系合金は、高い塑性カ卩ェ性を有することが好ましい。

[0034] 1 ー？《)—21：系合金に含有される1の含有率は、 40〜75重量％である。

含有率が 40重量％未満であると、 Tiの利点である優れた強度、比強度、耐食性及び安定性が十分に得られない傾向にあり、 75重量％を超えると、 Ti本来の欠点である加工性の悪さが Ti— Nb— Zr系合金に顕著に現れ、常温での加工ができなくなる傾向にある。

[0035] 〔（B)成分〕

(B)成分は本発明の眼鏡用部材の Ti Nb— Zr系合金に含まれる Zrである。力かる Zrの結晶構造は、体心立方構造であることが好ま、。

また、 Zrは常温では六方最密構造（ひ相）である力 862°C以上とすることにより体心立方構造（ β相）とすることができる。

[0036] Zrが空気に晒された場合、 Zrの表面に緻密な酸化皮膜が形成される。

この場合、 Zrは耐食性に優れる。

また、高温の水中での Zrの耐食性は、他金属に比べて著しく高い。

また、酸化皮膜が形成されることで、融解アルカリ中でも Zrは反応しにくい。

すなわち、 Zrは耐酸性にも優れている。

優れた耐食性及び耐酸性を有する Zrは、生体親和性を必要とする部材の合金成分として、或いは各種機械に用いられる。

[0037] 本発明の眼鏡用部材の Ti— Nb— Zr系合金において、 Zrの含有率は、構成元素の 10〜30重量％の範囲である。

Zrの含有率が 10重量％未満であると、 Ti Nb— Zr系合金の加ェ性が低下する。また、 Zrの含有率が 30重量％を超えると、 Ti—Nb—Zr系合金の耐食性が改善されず、比重が増加するのみとなる。

[0038] 本発明の眼鏡用部材の Ti Nb— Zr系合金は、 Zrの含有率を特定の範囲内に調整することによって、 Tほたは Zrの特徴である優れた強度や優れた耐食性等を併せて有すること〖こなる。

その結果、本発明の眼鏡用部材は、良好な耐食性及び耐酸性を示す。

[0039] 〔（C)成分〕

(C)成分は本発明の眼鏡用部材の Ti Nb— Zr系合金に含まれる Nbである。 Nbは展延性を示し、そのヤング率は 105GPaであり、その硬さは鍊鉄と同程度である。

また、一般的に合金に Nbが添加されると、合金にしなやかさ (低弾性)が付与される。

[0040] Nbが空気に接触すると、その表面には酸化皮膜が形成される。

そのため、 Nbは耐食'性を示す。

このため、 Nbを本発明の眼鏡用部材の Ti Nb— Zr系合金の構成成分とすることで、 Zrと協働して Ti— Nb— Zr系合金の耐食性'耐酸性を向上させることができる。

[0041] 本発明の眼鏡用部材の Ti Nb— Zr系合金において、 Nbの含有率は、 18〜30 重量％である。

Nbの含有率が 18重量％未満であると、得られる合金にしなやかさが充分に付与されない。

その一方で、上記 Ti— Nb— Zr系合金のヤング率が増大するので、塑性カ卩ェ性が低下する問題が生じる。

また、 Nbの含有率が 30重量％を超えると、得られる合金のしなやかさは向上せず、耐食性も改善されない。

更に、上記 Ti— Nb— Zr系合金の生体組織との親和性も改善されず、その比重だけが増加する。

[0042] 〔(D)成分〕

(D)成分は本発明の眼鏡用部材の Ti— Nb— Zr系合金に含まれる Al、 Sn、 In及び Gaからなる群より選ばれる少なくとも 1つの金属添加元素である。

[0043] この金属添加元素の含有率が 0. 2〜3. 7重量％である場合、得られる合金は形状記憶特性 ·超弾性特性を示す。

添加金属元素の含有率が 0. 2重量％未満であると、得られる Ti Nb— Zr系合金が柔らかくなり過ぎ、そのため生体材料や機械'機器部品として用を成さなくなる。また、添加金属元素の合計の含有率が 3. 7重量％を超えると、得られる Ti Nb— Zr系合金が形状記憶特性'超弾性特性を示さなくなる (表 3参照)と共に、得られる合金の加工性が悪くなる。

[0044] 次に本発明に係る眼鏡用部材の製造方法について説明する。

本発明の眼鏡用部材の製造方法は、上述した Ti Nb— Zr系合金に物理的な圧力を加えて冷間加工を行い、且つ加熱による溶体化処理を行う。

[0045] すなわち具体的には、まず、組成が（A)Ti:40〜75重量％、（B) Nb : 18〜30重量％、（ ∑1：: 10〜30重量％、（D)A1、 Sn、 In及び Gaからなる群より選ばれる少なくとも 1つの金属添カ卩元素： 0. 2〜3. 7%である Ti— Nb— Zr系合金を、減面率 50% 以上の冷間加工し、長尺化且つ肉薄化する。

そして、肉薄化された Ti— Nb— Zr系合金を、用途に応じた眼鏡用部材の形状にする。

ここで、眼鏡陽部材としては、リム、ブリッジ、ブラケット、箱足、テンプル等が挙げられる。

[0046] ここで、「冷間加工」とは、ひずみ硬化が生じるような温度範囲で行う金属又は合金の塑性加工をいう。

また、「減面率」とはプレス加工前後において断面積が変化した割合をいう。

なお、断面が矩形状の Ti Nb— Zr系合金の場合、上記「減面率」は「圧延率」や「圧下率」で表現することもできる。

なお、減面率 50%以上の眼鏡用部材を成形するためには、最終的に成形されたときの眼鏡用部材の体積と出発材料となる Ti—Nb—Zr系合金の体積との比を考慮することが重要である。

[0047] そして、眼鏡用部材に成形された Ti—Nb—Zr系合金を、 550〜1100でに加熱することで、形状記憶特性及び超弾性特性が付与された眼鏡用部材が得られる。

Ti—Nb—Zr系合金を上記の温度範囲で加熱することにより、減面率 50%以上の形状を有したまま、該 Ti Nb— Zr系合金に適当な形状記憶特性及び超弾性特性を付与することができる。また、付与する形状記憶特性及び超弾性特性の大きさのバランスは (加熱温度と加熱時間によって)適宜調節することができる。

[0048] Ti— Nb— Zr系合金を 550°C以上の温度で加熱した場合、該 Ti— Nb— Zr系合金は 550°C未満の温度で加熱した場合と比較して、形状記憶特性及び超弾性特性がより強く発揮される。

また、 Ti— Nb— Zr系合金を 1100°C以下の温度で加熱した場合、該 Ti— Nb— Zr 系合金は、 1100°Cを超える温度で加熱した場合と比較して、形状安定性が良くなり、本発明の眼鏡用部材として好適である。

[0049] 顔面に接する眼鏡用部材としての機能を向上させるために、形状記憶特性及び超弾性特性が付与された Ti— Nb— Zr系合金に溶体ィ匕処理を行うことが好ましく、溶体化処理を行った後に、時効処理を行うことがより好ましい。

[0050] ここで、溶体化処理とは、炭化物などを高温で固溶させた状態力急冷して、高温の組織をそのまま常温にもたらす熱処理である。

また、時効処理とは、合金の性質を時間とともに変化させる処理のことであり、具体的には、上記 Ti— Nb— Zr系合金を 100°C以上で加熱することである。

上記 Ti— Nb— Zr系合金は時効処理が行われることで、時効処理を行わない場合と比較して超弾性特性の見力 4ナ上の降伏応力が高くなる。

[0051] ここで、見かけ上の降伏応力とは、例えば、 Ti—Nb—Zr系合金に所定の応力をかけた場合に、 Ti—Nb—Zr系合金が弾性変形する場合と塑性変形する場合との境界となる場合の応力をいう。

上記 Ti Nb— Zr系合金は時効処理の回数を増やすことで、眼鏡用部材の種類に応じて超弾性の見かけ上の降伏応力をより高くすることができる。

[0052] また、時効処理を行うことにより、同時に塗装やめつきの焼付けを行うことができる。

このため、上記 Ti—Nb—Zr系合金に時効処理を行うことで、塗装やめつきの後の焼き付け処理が全く不要となり、製造工数を減らすことができる。

なお、上記塗装やめつきにより、眼鏡用部材に色付けや模様等の装飾を設けることが可能となる。

[0053] 溶体化処理、塗装（めっき）、時効処理の順序でカ卩ェされた Ti Nb— Zr系合金は、溶体化処理、時効処理、塗装（めっき）、焼付けの順序でカ卩ェされた Ti— Nb— Zr 系合金よりも見かけ上の降伏応力が高いため、本発明の眼鏡用部材を曲げた際に、時効処理を行う前にめつきを行う場合の方が、時効処理を行った後にめっきを行う場合に比べて硬くなる。

[0054] こうして、本発明の眼鏡用部材が得られる。図 16は、眼鏡用部材の概略図を示す図である。

図 16に示すように、本発明の眼鏡用部材は例えばリム、ブリッジ、ブラケット (智ともいう）、箱足、テンプルやその他の眼鏡用の部品に用いられる。

実施例

[0055] 以上、本発明の実施の形態について述べてきた力次に、実施例を挙げて本発明を説明する。

[0056] (実施例 1〜15及び比較例 1〜34)

Al: 1. 3重量％、 Nb及び Zrを下記表 1に示す含有率とし、 Tiを 100カゝら Nb、 Zr及び A1の含有率を引いた値として Ti— Nb— Zr系合金を作成した。

この Ti— Nb— Zr系合金に対して、減面率 70%となるように室温で冷間加工を行い、テンプル形状（幅 = 2. 5mm、厚み = 1. 2mm、長さ = 70mm)とした。

[0057] 次いで、このテンプル形状の Ti— Nb— Zr系合金を、 800°Cに加熱して（すなわち昇温して)溶体化処理を行った。

そして、冷却することによりテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。

[0058] 得られたテンプル形状体を用いて形状記憶特性 ·超弾性特性試験と時効性試験とを行った。

なお、時効性は、時効処理したときに発現する形状記憶特性及び超弾性特性が、眼鏡用部材として適してヽるかどうかを表したもので、材料の組成に強く影響される。

[0059] く形状記憶特性，超弾性試験〉

実施例 1〜 15及び比較例 1〜34で得られたテンプル形状体に力をカ卩えて 4. 0% の塑性伸びを生じさせた。

次いで、除荷した際の残留ひずみを測定し、塑性伸びと残留ひずみとの差から超弾性伸びを算出した。 [0060] 算出した超弾性伸びが 3. 0%以上の範囲なら A、 2. 5%以上 3. 0%未満の範囲なら、 2. 0%以上 2. 5%未満の範囲なら C、 2. 0%未満の範囲なら Dと評価した。得られた結果を表 2に示す。

なお、試験結果が Aである場合、形状記憶特性 ·超弾性特性に優れ、試験結果が Bである場合、形状記憶特性'超弾性特性が比較的良好であるため、本発明の眼鏡用部材として採用可能である。

[0061] く時効性試験〉

実施例 1〜 15及び比較例 1〜34で得られたテンプル形状体に 800°Cで溶体化処理を行い、次に、溶体化処理が行われたテンプル形状体に塗装を行った。

次に、塗装が行われたテンプル形状体に 200°Cで時効処理を行い、得られたテンプル形状体に力を加えて 4. 0%の塑性伸びを生じさせた。

次いで、除荷した際の残留ひずみを測定し、塑性伸びと残留ひずみとの差から超弾性伸びを算出した。

[0062] 算出した超弾性伸びが 3. 0%以上の範囲なら A、 2. 5%以上 3. 0%未満の範囲なら、 2. 0%以上 2. 5%未満の範囲なら C、 2. 0%未満の範囲なら Dと評価した。得られた結果を表 2に示す。

なお、試験結果が Aである場合、時効性に優れ、試験結果が Bである場合、時効性が比較的良好であるため、本発明の眼鏡用部材として採用可能である。

[0063] 〔表 1〕

N b含有率 Z r含有率 N b含有率 Z r含有率

(%) (%) (96) (%) 実施例 1 1 8 1 0 比較《 1 1 1 0 20 実 ϋ例 2 1 8 1 5 比 β«Ι 1 2 1 0 2 5 実施例 3 1 8 20 比較例 1 3 1 0 30 実施例 4 1 8 25 比教例 1 4 1 0 3 5 実旄例 5 1 8 30 比 «例 1 5 1 5 5 実 «016 2 5 1 0 比餃钢 1 6 1 5 1 0 実施例 7 2 5 1 5 比 ββ! 1 7 1 5 1 5 実施例 8 2 5 20 比較例 1 8 1 5 20 実施例 9 2 5 25 比較 «I 1 9 1 5 25 実旄 A 1 0 2 5 3 0 比較例 20 1 5 30 実％倒 1 1 3 0 1 0 比較 1 1 5 35 実旋例 1 2 30 1 5 比較 «122 1 8 5 実 ϋ«η 3 30 20 比較俩23 1 8 35 実施例 1 4 30 2 5 比較《124 2 5 5 実旌例 1 5 30 30 比較侧 25 2 5 35 比較 1 5 5 比較例 26 30 5 比較例 2 5 1 0 比較例 2 7 30 3 5 比較例 3 5 1 5 比較 8 35 5 比較例 4 5 20 比較 0129 35 1 0 比較例 5 5 25 比較例 30 3 5 1 5 比較例 6 5 30 比較 «13 1 3 5 20 比較例 7 5 3 5 比較侧 32 3 5 25 比较例 8 1 0 5 比較例 33 35 30 比較销 9 1 0 1 0 比較例 34 35 35 比較例 1 0 1 0 1 5 〕

形状記憶特性形状記憶特性

時効性時効性超弹性特性超弹性特性

実％例 1 A B 比較例 1 1 B D 実 K例 2 A B 比較 01 1 2 B D 実施例 3 A B 比較例 1 3 B D 実旃例 4 A B 比較 W 1 C D 実施例 5 B B 比較例 1 5 B C 実旃例 6 A A 比較例 1 6 B C 実施例 7 A A 比較例 1 7 B C 実施例 8 A A 比較例 1 8 B C 実旃 A A 比較例 1 9 B C 実旄例 1 ο B B 比較例 2 0 B C 実施例 1 1 A B 比較例 2 1 B C 実施例 1 2 A B 比較例 2 2 B C 実施例 1 3 A B 比較例 2 3 C D 実施例 1 4 A B 比較例 2 4 A C 実施例 1 5 B B 比較例 2 5 C C 比較例 1 C D 比較例 2 6 A C 比較例 2 C D 比較例 2 7 C C 比較例 3 c D 比較 «4 2 8 B C 比較例 4 c D 比較例 2 9 B C 比較例 5 c D 比較例 3 0 B C 比較例 6 c D 比較側 3 1 B C 比較例 7 c D 比較例 3 2 B C 比較例 8 c D 比較例 3 3 B C 比較例 9 B D 比較例 3 4 C D 比較例 1 0 B D

[0065] 表 2からわ力るように、実施例 1〜15のテンプル形状体に含有される Nbが 18〜30 重量％、且つ Zrが 10〜30重量％のとき、形状記憶特性'超弾性特性及び時効性の両方の試験で、 B以上の試験結果が得られた。

すなわち、 Ti—Nb—Zr系合金のうち、それぞれの成分 (A〜D)の含有率が上記の範囲であるとき、 Ti—Nb—Zr系合金は眼鏡用部材として十分な形状記憶特性 · 超弾性特性を備えると共に、眼鏡用部材として十分な装飾性を備えることがわ力た

[0066] (実施例 16〜30及び比較例 35, 36)

実施例 1で用いた Ti—Nb—Zr系合金の代わりに、 Zr: 22重量％、 Nb : 23重量％、 A1を下記表 3に示す含有率とし、 Tiを 100カゝら Nb、 Zr及び Alの含有率を引いた値とした Ti—Nb—Zr系合金を用いたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。

[0067] く弾性変形伸び〉

得られたテンプル形状体に力をカ卩えて 4. 0%の塑性伸びを生じさせた。次いで、除荷した際の残留ひずみを測定し、塑性伸びと残留ひずみを算出した。そして、塑性伸び及び残留ひずみの値から下記式に示す弾性変形伸び (％)を算出した。

得られた結果を表 3に示す。

超弾性変形伸び (％) =塑性伸び (％)—残留ひずみ (％)

[0068] 〔表 3〕

A I (1 [量％) 超弹性変形伸び（96 )

実施例 1 6 0 . 3 2 . 8

実施俩 1 7 0 . 8 3 . 6

実施^ 1 8 1 . 3 4 · 0

実施例 1 9 1 . 5 3 . 8

実旃例 2 0 1 . 7 3 . 8

実施例 2 1 1 . 9 3 . 7

実施例 2 2 2 . 1 3 . 6

実施例 2 3 2 . 3 3 . 6

実施例 2 4 2 . 5 3 . 0

実施例 2 5 2 . 7 2 . 8

実施例 2 6 2 · 9 2 . 8

実 K例 2 7 3 . 1 2 . 7

実施例 2 8 3 . 3 2 . 7

実拖例 2 9 3 . 5 2 . 6

実施例 3 0 3 . 7 2 . 5

比較例 3 5 0 . 1 1 - 9

比較例 3 6 3 . 9 1 . 3

[0069] 表 3からわ力るように、実施例 16〜30のテンプル形状体は、超弾性変形伸びが 2.

0以上となった。

なお、力かる超弾性変形伸びは 2. 5%以上であることが好ましい。

また、 A1の含有率が 1. 3重量％のとき、超弾性変形伸びが 4%と最大を示し、超弹性変形伸びが 2. 5%以上の超弾性変形伸びを示す A1の含有率の範囲は、 0. 3〜3

. 7重量％であった。

[0070] (実施例 31〜34)

実施例 1で用いた Ti—Nb—Zr系合金の代わりに、 Zr: 22重量％、 Nb : 23重量％

、金属添加元素を下記表 4に示す種類及び含有率とし、 Tiを 100から Nb、 Zr及び金属添加元素の含有率を引いた値とした Ti—Nb—Zr系合金を用いたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。

得られたテンプル形状体を用ヽて上述した形状記憶特性 ·超弾性特性試験を行つた。得られた結果を表 4に示す。

[0071] 〔表 4〕

[0072] 表 4からわ力るように、実施例 31〜34のテンプル形状体は、 V、ずれも形状記憶特性 ·超弾性特性に優れるものであった。

このことから、 Al、 Sn、 In及び Gaが金属添加元素として用いることができることが確 f*i¾ れ。

[0073] (実施例 35)

実施例 1で用いた Ti—Nb—Zr系合金の代わりに、 Ti: 53. 4重量％、 Nb : 23重量 %、 Zr: 22重量％、 Al: l. 6重量％、の Ti—Nb—Zr系合金を用いたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。

得られたテンプル形状体を用いて引張試験を行った。

[0074] (実施例 36)

実施例 1で用いた Ti—Nb—Zr系合金の代わりに、 Ti: 53. 1重量％、 Nb : 23重量 %、 Zr: 22重量％、 Al: l. 9重量％、の Ti—Nb—Zr系合金を用いたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。

得られたテンプル形状体を用いて引張試験を行った。

[0075] (実施例 37)

実施例 1で用いた Ti— Nb— Zr系合金の代わりに、 Ti: 52. 7重量％、 Nb : 23重量 %、 Zr: 22重量％、 Al: 2. 3重量％、の Ti—Nb—Zr系合金を用いたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。

得られたテンプル形状体を用いて引張試験を行った。

[0076] く引張試験〉

実施例 35〜37で得られたテンプル形状体を引張試験機に取付け、超弾性変形伸びが 4%になるまで徐々に加重し伸ばした。

この状態から、徐々に除荷してテンプル形状体を元の形状に戻した。

そして、テンプル形状体の最初の長さと、元の形状に戻したときのテンプル形状体の長さの割合の差 (超弾性変形伸び)を測定した。

このときの実施例 35〜37におけるテンプル形状体の応力—伸び曲線を図 1〜図 3 にそれぞれ示す。

[0077] 図 1〜図 3に示すように、実施例 35( Al; 1. 6重量％)におけるテンプル形状体の場合、約 0. 2%の残留歪みが生じ、結果として 3. 8%の超弾性変形伸びを示した。実施例 36( A1; 1. 9重量％)におけるテンプル形状体の場合、約 0. 3%の残留歪みが生じ、結果として 3. 7%の超弾性伸びを示した。

実施例 37( A1; 2. 3重量％)におけるテンプル形状体の場合、約 0. 4%の残留歪みが生じ、結果として図 3に示すように 3. 6%の超弾性伸びを示した。

以上より、 A1の添加量を変化させることで、超弾性伸びが変化することがわ力つた。

[0078] なお、本実施例のすべては常温下による引張試験であり、 50°C〜一 30°Cの範囲内で起こるマルテンサイト変態逆マルテンサイト変態領域での試験ではなヽので、超弾性特性のみを示している。

勿論、マルテンサイト変態逆マルテンサイト変態領域で試験を行えば、形状記憶特性を示す。

[0079] (実施例 38) 実施例 1で用いた Ti— Nb— Zr系合金の代わりに、 Ti: 53. 7重量％、 Nb : 23重量 %、∑1：: 22重量％、 Al: l. 3重量％、の Ti—Nb—Zr系合金を用い、テンプル形状体の厚みを 1. 2mmではなく、 1. Ommとしたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。

得られたテンプル形状体を用いて上述した引張試験を行った。

[0080] このときの実施例 38におけるテンプル形状体の応力一伸び曲線を図 4に示す。

図 4に示すように、上記テンプル形状体においては、 580MPaの応力を加えたとき、 4%の塑性伸びを示し、除荷したとき、約 0. 6%の残留歪みが生じ、 3. 4%( =4% -0. 6%)の超弾性伸びを示した。

[0081] (実施例 39)

実施例 38で用いた Ti—Nb—Zr系合金を用いて上述した引張試験を、試験機に試験片をセットしたまま 2回連続で行った。

[0082] このときの実施例 39におけるテンプル形状体の応力一伸び曲線を図 5に示す。

図 5に示すように、上記テンプル形状体においては、第 1回目に 620MPaの応力を加えたとき〔図 5中の（a)〕、4%の塑性伸びを示し、除荷すると 1. 5%の残留歪みが生じた。

その状態で再度テンプル形状体に約 650MPaの応力をカ卩えるとカ卩えたとき〔図 5中の（b)〕、このテンプル形状体は、 5. 2%の塑性伸びを示し、除荷すると第 1回目の負荷 0の地点力数えて 1. 6%の残留歪みが生じた。

このことから、このテンプル形状体に超弾性特性及び形状記憶特性が発現して、ることが確認された。

[0083] (実施例 40)

実施例 1で用いた Ti—Nb—Zr系合金の代わりに、 Ti: 52. 0重量％、 Nb : 23重量 %、∑1：: 22重量％、 Sn: 3. 0重量⁰ /₀、の Ti—Nb—Zr系合金を用い、テンプル形状体の厚みを 1. 2mmではなく、 1. Ommとしたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。

[0084] このときの実施例 40におけるテンプル形状体の応力一伸び曲線を図 6に示す。図 6に示すように、上記テンプル形状体においては、第 1回目に 770MPaの応力を加えたとき〔図 6中の（a)〕、4%の塑性伸びを示し、除荷すると 1. 0%の残留歪みが生じた。

1. 0%の残留歪みがある状態で、このテンプル形状体に再度約 800MPaの応力をカロえると〔図 6中の（b)〕、 5. 0%の塑性伸びを示し、除荷すると伸び 0%の地点から 1. 8%の残留歪みが生じた。

[0085] (実施例 41)

実施例 1で用いた Ti—Nb—Zr系合金の代わりに、 Ti: 51. 5重量％、 Nb : 23重量 %、 Zr: 22重量％、 In: 3. 5重量％、の Ti Nb— Zr系合金を用い、テンプル形状体の厚みを 1. 2mmではなく、 1. Ommとしたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。

[0086] このときの実施例 41におけるテンプル形状体の応力一伸び曲線を図 7に示す。

図 7に示すように、上記テンプル形状体においては、 620MPaの応力を加えたとき、 4%の塑性伸びを示し、除荷すると 0. 4%の残留歪みが生じ、 3. 6%( =4% -0. 4%)の超弾性伸びを示した。

また、図には示さないが、テンプル形状体に 750MPaの応力を加えたとき、このテンプル形状体は、 4%の塑性伸びを示し、除荷すると 0. 9%の残留歪みが生じ、 3. 1 %(=4% -0. 9%)の超弾性伸びを示した。

[0087] (実施例 42)

実施例 1で用いた Ti—Nb—Zr系合金の代わりに、 Ti: 53. 7重量％、 Nb : 23重量 %、 Zr: 22重量％、 Ga: l. 3重量％、の Ti—Nb—Zr系合金を用い、テンプル形状体の厚みを 1. 2mmではなく、 1. Ommとしたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。得られたテンプル形状体を用いて上述した引張試験を行った。

[0088] このときの実施例 42におけるテンプル形状体の応力一伸び曲線を図 8に示す。

図 8に示すように、上記テンプル形状体においては、 820MPaの応力を加えたとき

、 4%の塑性伸びを示し、除荷すると 0. 8%の残留歪みが生じ、 3. 2%(=4% -0.

8%)の超弾性伸びを示した。

また、図には示さないが、テンプル形状体に 750MPaの応力を加えたとき、このテンプル形状体は、 4%の塑性伸びを示した。

[0089] なお、上記実施例 35〜42のテンプル形状体は、、ずれも減面率 (即ち、断面減少率)が 50%を超える冷間加工 (圧延加工)を行っている力このときテンプル形状体に割れが生じることはな力つた。

また、数次の圧延加工がテンプル形状体に対して行われれば、減面率が 95%以上の冷間加工が焼鈍なしで可能であることがわ力つた。

[0090] (実施例 43)

(時効処理の優位性）

実施例 1で用いた Ti— Nb— Zr系合金の代わりに、 Ti: 54. 9重量％、 Nb : 22重量 %、 Zr: 22重量％、 Al: l. 1重量％、の Ti— Nb— Zr系合金を用いたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。

このときのテンプル形状体の応力一伸び曲線を図 9に示す。

[0091] 引張試験の後、上記テンプル形状体を 200°Cで加熱して時効処理を行った。

そして、再び引張試験を行った。

このときのテンプル形状体の応力一伸び曲線を図 10に示す。

図 9及び図 10に示すように、上記テンプル形状体は、時効処理によって超弹性特性の見かけ上の降伏応力が高くなることがわ力つた。

[0092] (実施例 44)

(焼付けのための加熱）実施例 1で用いた Ti— Nb— Zr系合金の代わりに、 Ti: 54. 9重量％、 Nb : 22重量 %、 Zr: 22重量％、 Al: l. 1重量％、の Ti— Nb— Zr系合金を用いたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。

次に、得られたテンプル形状体を、 200°Cに加熱して時効処理を行い、その後、塗装を行った。

こうして得られたテンプル形状体を用いて上述した引張試験を行った。

[0093] このときの実施例 44におけるテンプル形状体の応力一伸び曲線を図 11に示す。

図 11に示すように、上記テンプル形状体は、超弾性の見かけ上の降伏応力が高くなることがわかった。

[0094] (実施例 45)

(焼付けの同時達成効果）

次に、得られたテンプル形状体に塗装を行い、その後、 200°Cに加熱して時効処理を行った。

[0095] このときの実施例 45におけるテンプル形状体の応力一伸び曲線を図 12に示す。

図 12に示すように、上記テンプル形状体は、超弾性の見かけ上の降伏応力が高くなることがわかった。

また、テンプル形状体の表面の塗装は、確実に焼付けがされていた。

したがって、実施例 45の結果より、塗装の焼付けのための加熱処理を行わなくても、時効処理により同時にめつきまたは塗装の焼付けが達成されることがわ力た。このことから、実施例 44の場合に比べて、製造上効率的であるといえる。

[0096] (実施例 46)

(溶体化処理の加熱温度 500°C)

実施例 1で用いた Ti— Nb— Zr系合金の代わりに、 Ti: 53. 7重量％、 Nb : 22重量 %、∑1：: 23重量％、 Al: l. 3重量％、の Ti—Nb—Zr系合金を用い、テンプル形状体の厚みを 1. 2mmではなく、 1. Ommとし、溶体化処理の温度を 800°Cではなく 500 °Cとしたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。得られたテンプル形状体を用いて上述した引張試験を行った。

[0097] このときの実施例 46におけるテンプル形状体の応力一伸び曲線を図 13に示す。

図 13に示すように、上記テンプル形状体においては、 970MPaの応力を加えたとき、 3%の塑性伸びを示し、除荷したとき、約 1. 5%の残留歪みが発生した。

このことから、溶体ィ匕処理の温度が 500°Cであると、 800°Cである場合と比較して、超弾性特性及び形状記憶特性が不十分となることが確認された。

[0098] (実施例 47)

(複数回の時効処理）

次に、得られたテンプル形状体を、 200°Cに加熱して時効処理を行い、得られたテンプル形状体を用いて上述した引張試験を行った。

次に、再度 200°Cに加熱して時効処理を行い、得られたテンプル形状体を用いて再度度、上述した引張試験を行った。

[0099] このときの実施例 47におけるテンプル形状体の応力一伸び曲線を図 14に示す。

なお、図 14中の破線 (a)は、 1回目の時効処理後の引張試験によって得られたテンプル形状体の応力一伸び曲線であり、実線 (b)は 2回目の時効処理後の引張試験によって得られたテンプル形状体の応力一伸び曲線である。

図 14に示すように、上記テンプル形状体は、見かけ上の降伏応力が時効処理を 1 回行った場合に比べて、時効処理を 2回行った場合の方が高くなることがわ力た。このこと力ら、時効処理の回数によって超弾性の見かけ上の降伏応力、すなわち変形の感触が硬くなる方向に変化したことがわ力つた。

[0100] (比較例 37)

実施例 1で用いた Ti— Nb— Zr系合金の代わりに、 Ti: 67. 5重量％、 Nb : 25重量 %、 Zr: 5重量％、 Al: 2. 5重量％、の Ti—Nb—Zr系合金を用いたこと以外は実施例 1と同様にしてテンプル形状体 (眼鏡用部材)を得た。

引張試験の後、上記テンプル形状体を 200°Cで加熱して時効処理を行った。そして、再び引張試験を行った。

[0101] これらのときの比較例 37におけるテンプル形状体の応力—伸び曲線を図 15に示す。なお、図 15中、（a)は、溶体化処理後のテンプル形状体の応力一伸び曲線であり、（b)は時効処理後のテンプル形状体の応力一伸び曲線である。

図 15に示すように、上記テンプル形状体は、時効処理の有無にかかわらず、優れた超弾性特性が得られな、ことがわ力つた。

産業上の利用可能性

[0102] 本発明は、冷間加工性に優れ、しかも生体親和性にも優れた形状記憶'超弾性合金を用いた眼鏡用部材及びこれを含む眼鏡用フレーム並びにこれらの製造方法に関するものであるが、部材として使われる限り、種々の部品に適用可能である。なお、本発明は、必ずしも、これらの実施例に限定されるものではない。図面の簡単な説明

[0103] [図 1]図 1は、実施例 35におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力一伸び曲線を示すグラフである。

[図 2]図 2は、実施例 36におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力一伸び曲線を示すグラフである。

[図 3]図 3は、実施例 37におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力伸び曲線を示すグラフである。

[図 4]図 4は、実施例 38におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力一伸び曲線を示すグラフである。

[図 5]図 5は、実施例 39におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力伸び曲線を示すグラフである。

[図 6]図 6は、実施例 40におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力伸び曲線を示すグラフである。

[図 7]図 7は、実施例 41におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力伸び曲線を示すグラフである。

[図 8]図 8は、実施例 42におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力一伸び曲線を示すグラフである。

[図 9]図 9は、実施例 43において、時効処理を行っていない場合のテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力一伸び曲線を示すグラフである。

[図 10]図 10は、実施例 43において、時効処理を行った場合のテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力一伸び曲線を示すグラフである。

[図 11]図 11は、実施例 44におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力一伸び曲線を示すグラフである。

[図 12]図 12は、実施例 45におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力—伸び曲線を示すグラフである。

[図 13]図 13は、実施例 46におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力一伸び曲線を示すグラフである。

[図 14]図 14は、実施例 47におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力一伸び曲線を示すグラフである。

[図 15]図 15は、比較例 37におけるテンプル形状体（眼鏡用部材)の応力—伸び曲線を示すグラフである。

[図 16]図 16は、眼鏡用部材の概略図である。

符号の説明

1 眼鏡部材

2 リム

3 ブリッジ

4 テンプノレ

5 ブラケット

6 箱足

Claims

請求の範囲

[1] 合金組成が、

(A)Ti:40〜75重量⁰ /₀、

）？^ : 18〜30重量％、

( ∑1：: 10〜30重量％、

(D)A1、 Sn、 In及び Gaからなる群より選ばれる少なくとも 1つの金属添加元素： 0. 2 〜3. 7重量⁰ /₀、

である Ti Nb— Zr系合金よりなる眼鏡用部材。

[2] 550°C〜1100°Cで溶体ィ匕処理を行うことにより得られることを特徴とする請求項 1 記載の眼鏡用部材。

[3] 前記溶体化処理後、 100°C以上で時効処理を行うことにより得られることを特徴とする請求項 2記載の眼鏡用部材。

[4] 前記溶体化処理し、表面にめっき又は塗装を行った後、 100°C以上で時効処理を行うことにより、同時に前記めつき又は塗装が焼付けられることを特徴とする請求項 2 記載の眼鏡用部材。

[5] リム、ブリッジ、ブラケット、箱足又はテンプルであることを特徴とする請求項 1記載の眼鏡用部材。

[6] 請求項 1〜5のいずれか一項に記載の眼鏡用部材を含む眼鏡用フレーム。

[7] 合金組成が、

(A)Ti:40〜75重量⁰ /₀、

）？^ : 18〜30重量％、

( ∑1：: 10〜30重量％、

である Ti—Nb—Zr系合金を減面率 50%以上となるように冷間加工を行い、長尺化して最終形状とし、その後、溶体化処理を施して形状記憶特性及び超弾性特性を付与することを特徴とする眼鏡用部材の製造方法。

[8] 前記溶体ィ匕処理の温度が 550°C〜1100°Cであることを特徴とする請求項 7記載の眼鏡用部材の製造方法。

[9] 前記溶体化処理後、 100°C以上で時効処理を行うことを特徴とする請求項 7記載の眼鏡用部材の製造方法。

[10] 前記溶体化処理し、表面にめっき又は塗装を行った後、 100°C以上で時効処理を行うことにより、同時に前記めつき又は塗装の焼付けを行うことを特徴とする請求項 7 記載の眼鏡用部材の製造方法。

[11] 前記時効処理を複数回行って超弾性の見かけ上の降伏応力を高くすることを特徴とする請求項 9記載の眼鏡用部材の製造方法。

[12] 眼鏡用部材がリム、ブリッジ、ブラケット、箱足又はテンプルであることを特徴とする請求項 7記載の眼鏡用部材の製造方法。

[13] 請求項 7〜12のいずれか一項に記載の製造方法により得られる眼鏡用部材を組み付けることにより得られることを特徴とする眼鏡用フレームの製造方法。