JPS61127892A - 形状記憶合金素子の製造方法 - Google Patents
形状記憶合金素子の製造方法Info
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- JPS61127892A JPS61127892A JP24861884A JP24861884A JPS61127892A JP S61127892 A JPS61127892 A JP S61127892A JP 24861884 A JP24861884 A JP 24861884A JP 24861884 A JP24861884 A JP 24861884A JP S61127892 A JPS61127892 A JP S61127892A
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- Japan
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- shape memory
- memory alloy
- shape
- substrate
- layer
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/02—Details
- H01H37/32—Thermally-sensitive members
- H01H37/323—Thermally-sensitive members making use of shape memory materials
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Thermally Actuated Switches (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は形状記憶合金表面（＝設けた金属層の密層性を
向上させた形状記憶合金素子の製造方法に関する。
向上させた形状記憶合金素子の製造方法に関する。
周昶のように、組成比が適宜（−設定されたＮｉ−Ｔ１
系合金およびＣｕ系合金は、形状記憶機能を有している
。このような形状記憶合金は、所定温度（＝加熱される
と記憶している形状に回ａするという特異な性質を有し
ている。この特異の性質は、機械的変位動作を必要とす
るもの、たとえば各種のアクチュエータやスイッチ類に
有効（＝利用できる。
系合金およびＣｕ系合金は、形状記憶機能を有している
。このような形状記憶合金は、所定温度（＝加熱される
と記憶している形状に回ａするという特異な性質を有し
ている。この特異の性質は、機械的変位動作を必要とす
るもの、たとえば各種のアクチュエータやスイッチ類に
有効（＝利用できる。
ところで、針状記憶合金で形成された形状記憶素子（＝
形状回復動作を行なわせる（；は、なんらかの手段で形
状記憶素子（＝熱を加え、記憶している形状（＝戻るの
（＝必要な逆変態点温度以上、りまタマルテンサイトを
消滅させ得る！度１；昇直させる必要があるがこのよう
（＝昇温させる手段としては一般的（＝、形状記憶素子
自身に峨流を流し、このときのジュール熱で昇温させる
方式や、外部の熱源によυ加熱する方式が採用されてい
る。特にいわゆる通電加熱方式は、パルス的な通電（＝
よって形状回復制御が行なえるので他の方式Ｃ二較べて
制御系の単純化（＝寄与している。
形状回復動作を行なわせる（；は、なんらかの手段で形
状記憶素子（＝熱を加え、記憶している形状（＝戻るの
（＝必要な逆変態点温度以上、りまタマルテンサイトを
消滅させ得る！度１；昇直させる必要があるがこのよう
（＝昇温させる手段としては一般的（＝、形状記憶素子
自身に峨流を流し、このときのジュール熱で昇温させる
方式や、外部の熱源によυ加熱する方式が採用されてい
る。特にいわゆる通電加熱方式は、パルス的な通電（＝
よって形状回復制御が行なえるので他の方式Ｃ二較べて
制御系の単純化（＝寄与している。
形状記憶合金で形成された形状記憶基体を表側する従来
のアクチュエータを追尾加熱で作動させる（：は、通常
、形状記憶基体の両端（＝電極を設けている。そして、
形状回復制御時（−１これら電極を通して形状記憶素子
全体に竜流を流し、ジュール加熱するようにしている。
のアクチュエータを追尾加熱で作動させる（：は、通常
、形状記憶基体の両端（＝電極を設けている。そして、
形状回復制御時（−１これら電極を通して形状記憶素子
全体に竜流を流し、ジュール加熱するようにしている。
このとき形状記憶基体に流れる電流は、形状記憶基体全
体にはぼ均一−流れる。したがって、ジュール熱も形状
記憶基体全体に重って均一に生じ、この熱（＝よって起
こる形状回復も形状記憶基体全体（＝亙って均一（−起
こる。このよう（＝、従来のこの種のアクチェエータ（
：あっては、形状記憶基体全体を逆変態点＠度を越える
ｉｆまで昇温させて形状記憶基体全体を瞬時（＝記憶形
状まで変位させたときのステップ的な変位を利用する方
式を採用している。
体にはぼ均一−流れる。したがって、ジュール熱も形状
記憶基体全体に重って均一に生じ、この熱（＝よって起
こる形状回復も形状記憶基体全体（＝亙って均一（−起
こる。このよう（＝、従来のこの種のアクチェエータ（
：あっては、形状記憶基体全体を逆変態点＠度を越える
ｉｆまで昇温させて形状記憶基体全体を瞬時（＝記憶形
状まで変位させたときのステップ的な変位を利用する方
式を採用している。
しかしながら、上述のよう（＝形状記憶素子全体のステ
ップ的な変位だけを利用した従来のアクチュエータ（＝
あっては、１つの単純な動作だけしか行なうことができ
ず、使用できる範囲が大幅（′−狭いという欠点がある
。たとえば、１つのアクチュエータで人間の指に類似し
た掴み動作を行なわせたυ、あるいはまた複雑な複数種
類の動作を行なわせることはできない。このため使用範
囲が必然的に特定さｎる問題があった。形状記憶合金の
動きを多様化する手段のひとつ（−１形状記憶合盆の形
状記憶同値制御部分に金属４峨Ｉｉ＃’Ｙ設ける方法が
ある。即ち、形状回復を制御したい形状回復制御領域（
＝、２４１Ｊ−を予め接合等により設けておき、適確加
熱時の磁流を導ｄＬ層に流し、形状記憶合金に流れる電
流を制御して形状回復抑ｍｌｊ領感の温度上昇を制御す
る方法である。通常、形状記憶基体を用いた形状記憶素
子において、その形状回復の速寂９ｔは通磁時の加熱盆
によって異なり、電圧を一定とすれば流丁礒流が小さけ
ｎば発熱ｔも小さく、従って昇温速度も遅くなるため、
形状回復の所要時間は長くなフ、回復の速度も遅くなる
。
ップ的な変位だけを利用した従来のアクチュエータ（＝
あっては、１つの単純な動作だけしか行なうことができ
ず、使用できる範囲が大幅（′−狭いという欠点がある
。たとえば、１つのアクチュエータで人間の指に類似し
た掴み動作を行なわせたυ、あるいはまた複雑な複数種
類の動作を行なわせることはできない。このため使用範
囲が必然的に特定さｎる問題があった。形状記憶合金の
動きを多様化する手段のひとつ（−１形状記憶合盆の形
状記憶同値制御部分に金属４峨Ｉｉ＃’Ｙ設ける方法が
ある。即ち、形状回復を制御したい形状回復制御領域（
＝、２４１Ｊ−を予め接合等により設けておき、適確加
熱時の磁流を導ｄＬ層に流し、形状記憶合金に流れる電
流を制御して形状回復抑ｍｌｊ領感の温度上昇を制御す
る方法である。通常、形状記憶基体を用いた形状記憶素
子において、その形状回復の速寂９ｔは通磁時の加熱盆
によって異なり、電圧を一定とすれば流丁礒流が小さけ
ｎば発熱ｔも小さく、従って昇温速度も遅くなるため、
形状回復の所要時間は長くなフ、回復の速度も遅くなる
。
また、形状記憶合金に負荷する電圧、流れる磁流が非常
に小さければ、形状回復を起こすの（；必要な温度（Ａ
ｓ点）に連しないため、形状回復に伴う変位は発生しな
い。このよう（＝、形状回復は通電時の電圧と磁流によ
って制御することができる。
に小さければ、形状回復を起こすの（；必要な温度（Ａ
ｓ点）に連しないため、形状回復に伴う変位は発生しな
い。このよう（＝、形状回復は通電時の電圧と磁流によ
って制御することができる。
しかし、この方法（＝おいて設けられた４砥鳩と形状記
憶合金との密着性は必ずしも充分ではなく、くり返しの
使用中（＝、導電層が剥離するという欠点を有している
。特（＝耐食性、耐劣化性に渡れる・という理由からア
クチュエータ、スイッチ等に多く用いられているＮｉＴ
ｉ形状記憶合金は、弄面（−生成している薄い酸化皮膜
のため（＝、密着性はさら（＝悪く、形状記憶合金を導
電層により制御する上で障害となっていた。
憶合金との密着性は必ずしも充分ではなく、くり返しの
使用中（＝、導電層が剥離するという欠点を有している
。特（＝耐食性、耐劣化性に渡れる・という理由からア
クチュエータ、スイッチ等に多く用いられているＮｉＴ
ｉ形状記憶合金は、弄面（−生成している薄い酸化皮膜
のため（＝、密着性はさら（＝悪く、形状記憶合金を導
電層により制御する上で障害となっていた。
本発明はこのような事情（：鑑みてなされ比もので、そ
の目的とするところは、形状記憶合金を部分的に制御す
るために設けられた金属４鷹層と形状記憶合金の密着性
を強くして、くジ返しの使用寿命を向上させた形状記憶
合金素子の製造方法を提供すること（−ある。
の目的とするところは、形状記憶合金を部分的に制御す
るために設けられた金属４鷹層と形状記憶合金の密着性
を強くして、くジ返しの使用寿命を向上させた形状記憶
合金素子の製造方法を提供すること（−ある。
本発明は所定温度に加熱されると記憶している形状に回
彼する形状記憶合金からなる形状記１．は基体表面に設
けられた、部分制御用金属４１層と形状記憶基体との４
８！！着性を改醤させた形状記憶合金素子を対象（＝し
ている。
彼する形状記憶合金からなる形状記１．は基体表面に設
けられた、部分制御用金属４１層と形状記憶基体との４
８！！着性を改醤させた形状記憶合金素子を対象（＝し
ている。
このような形状記憶合金素子において、本発明は金１４
層を形状記憶基体表面に設けた後、４００℃以上の温度
で接合処理を施し、金属導電ノーと形状記憶基体の密着
性を向上させたものである。ここで接合処理１度を４ｏ
ｏ’ｃ以上としたのは、金属導電層と形状記憶合金とが
拡散し、接合を開始する温度が４００℃付近であるため
であるが、接合をよシ強くするためには６００℃以上の
温度にすることが好ましい。また処理時間は高温になる
程短かくてよいが、６００Ｃで処理した場合は、１０分
以上行なえばよい。
層を形状記憶基体表面に設けた後、４００℃以上の温度
で接合処理を施し、金属導電ノーと形状記憶基体の密着
性を向上させたものである。ここで接合処理１度を４ｏ
ｏ’ｃ以上としたのは、金属導電層と形状記憶合金とが
拡散し、接合を開始する温度が４００℃付近であるため
であるが、接合をよシ強くするためには６００℃以上の
温度にすることが好ましい。また処理時間は高温になる
程短かくてよいが、６００Ｃで処理した場合は、１０分
以上行なえばよい。
ま九、金属導４１−の形状記憶基体全体からの剥離は、
金属溝ＱＣ盾の４部および、形状記憶合金素子の角１＠
Ｓ（＝多く生ずることから、本接合処理は、金属導電ｊ
―の端部が多い形状記憶合金素子、即ち部分的制御の之
め（＝複数ケ所に金属導電層を有している形状記憶合金
素子や、角部を有する形状記憶合金素子に特に有効であ
る。
金属溝ＱＣ盾の４部および、形状記憶合金素子の角１＠
Ｓ（＝多く生ずることから、本接合処理は、金属導電ｊ
―の端部が多い形状記憶合金素子、即ち部分的制御の之
め（＝複数ケ所に金属導電層を有している形状記憶合金
素子や、角部を有する形状記憶合金素子に特に有効であ
る。
さらに、金属導電層を厚く着けすぎると、付属導電層の
財力が形状記憶合金の回復力（＝影響し、形状回復が完
全（−生じなくなることから、完全形状回復させるため
には金属環ｍ＋麹の厚さを、形状記憶基体の最小厚さの
５％以下とする必要かある。
財力が形状記憶合金の回復力（＝影響し、形状回復が完
全（−生じなくなることから、完全形状回復させるため
には金属環ｍ＋麹の厚さを、形状記憶基体の最小厚さの
５％以下とする必要かある。
さらく−望ましくは３条以下とするＯとがよい。ここで
形状記憶基体が線材の場合（＝は最小厚さは直径であり
、板材の場合には板厚でめる。
形状記憶基体が線材の場合（＝は最小厚さは直径であり
、板材の場合には板厚でめる。
金属１−としては、尋峨性を有するものならばいずｌし
でもよいが、待に部分的な制御を対象とする場合には形
状記憶合金より比抵抗の小さい銅、ニッケル、並、アル
ミニウム、 ｔｋ６るいはそれらの合金などを用いる事
が好ましい。４蝿層を改灯る主段としてはメツ干、スパ
ック、魚看、ｍＷ、ｓ償等、形状記憶合金表面に接合で
きれば、いずれの方法でもよい、また恢曾処理は、４篭
盾金属の橿ｆＡ―よりても異なるが、処理中の形状記憶
合金や４＠１−金属の酸化を考えると真空中、あるいは
アルゴン、ｆ素などの不活性ガス中やＣｏＴＫどの還元
性ガス中で行なうことが遣ましい。さら（−１いすｎの
方法においても、醜索分比が１Ｏ−３ｔｕｒｒ より
低い圧力となるよう（ニすることが特にｊＩ！ましい。
でもよいが、待に部分的な制御を対象とする場合には形
状記憶合金より比抵抗の小さい銅、ニッケル、並、アル
ミニウム、 ｔｋ６るいはそれらの合金などを用いる事
が好ましい。４蝿層を改灯る主段としてはメツ干、スパ
ック、魚看、ｍＷ、ｓ償等、形状記憶合金表面に接合で
きれば、いずれの方法でもよい、また恢曾処理は、４篭
盾金属の橿ｆＡ―よりても異なるが、処理中の形状記憶
合金や４＠１−金属の酸化を考えると真空中、あるいは
アルゴン、ｆ素などの不活性ガス中やＣｏＴＫどの還元
性ガス中で行なうことが遣ましい。さら（−１いすｎの
方法においても、醜索分比が１Ｏ−３ｔｕｒｒ より
低い圧力となるよう（ニすることが特にｊＩ！ましい。
形状記憶合金としては形状記憶性を有する合金であれば
いずれでもよいが、特性の安定性を考えるとＮｌＴｉ系
およびＣｕ系の形状記憶基体がよいが、部分制御を有効
に働かすため；二はＮｉＴｉ系形状記憶合金がよく、こ
の場合金属導電層（＝用いる金属としては拡散、密着性
の点から銅、ニッケルが望ましい。
いずれでもよいが、特性の安定性を考えるとＮｌＴｉ系
およびＣｕ系の形状記憶基体がよいが、部分制御を有効
に働かすため；二はＮｉＴｉ系形状記憶合金がよく、こ
の場合金属導電層（＝用いる金属としては拡散、密着性
の点から銅、ニッケルが望ましい。
本発明の形状記憶台金素子〇よＣば、形状記憶基体表面
に設けられた金属溝に盾と形状記憶合金との密着性が向
上し、くり返しの形状回復前作中での導電層の剥離がな
くなり、安定した特性を長時間（＝亙って維持できる。
に設けられた金属溝に盾と形状記憶合金との密着性が向
上し、くり返しの形状回復前作中での導電層の剥離がな
くなり、安定した特性を長時間（＝亙って維持できる。
以下実施例をもって本発明の形状記憶素子を詳細（＝説
明する。
明する。
（実施例１）
直径１ｍ、長さ１０００ ＋ｎのＮＬＴｉ形状記形状記
憶合金極２０關、長さ５０＋１１翼のコイルに形状記憶
させた形状記憶合金コイルの一端から２５０ｍｍ間隔で
２ケ所に幅２５０ ｒｘｔｘ 、 ２０μｍ厚の銅およ
びニッケルを電気メッキした。次いで３５０〜９００’
Ｃで加分接合処理を行なった後、谷メッキ部を加ケ所で
切断し、縦断面、および横断面の接合状態を光学顕微鏡
で調べた。その結果を第１表≦二示す。
憶合金極２０關、長さ５０＋１１翼のコイルに形状記憶
させた形状記憶合金コイルの一端から２５０ｍｍ間隔で
２ケ所に幅２５０ ｒｘｔｘ 、 ２０μｍ厚の銅およ
びニッケルを電気メッキした。次いで３５０〜９００’
Ｃで加分接合処理を行なった後、谷メッキ部を加ケ所で
切断し、縦断面、および横断面の接合状態を光学顕微鏡
で調べた。その結果を第１表≦二示す。
第 １ 表
なお第１衣中
×：界面はメッキ後と変らない
Δ：部分的に拡散接合
○：完全（＝拡散接合
をそれぞれ示す。
（実施例２）
実施例１の形状記憶コイルのうち、３５０’Ｃおよび６
００ ’Ｃで各Ｉ分接合処理した形状比１惠合金コイル
を全長が２５０ ｔａｘ （：なるよりじバイアスバネ
により伸ばした後、−線を介してコイル両端に２Ｖの直
流電圧を加秒間負荷しコイルを完全に形状回復させた。
００ ’Ｃで各Ｉ分接合処理した形状比１惠合金コイル
を全長が２５０ ｔａｘ （：なるよりじバイアスバネ
により伸ばした後、−線を介してコイル両端に２Ｖの直
流電圧を加秒間負荷しコイルを完全に形状回復させた。
次いで３分間冷却した後、コイルを再び伸ばし、以下上
記サイクルを１００回くり返した。
記サイクルを１００回くり返した。
：１５０ ”Ｃで接合処理した形状記憶合金コイルは１
２回のく夛返しく二よりメッキ１ｉ！端部および中央部
（＝剥離が認められ、くり返し数ととも（＝剥Ｗ＆部が
増加した。１８回のくり返しで端部がめく八、ｎ回のく
ジ返しで中央部付近のメッキ層に割れを生じ、これとと
もにく９返し数が増すとともに尾流が不安定となった。
２回のく夛返しく二よりメッキ１ｉ！端部および中央部
（＝剥離が認められ、くり返し数ととも（＝剥Ｗ＆部が
増加した。１８回のくり返しで端部がめく八、ｎ回のく
ジ返しで中央部付近のメッキ層に割れを生じ、これとと
もにく９返し数が増すとともに尾流が不安定となった。
これに対し、６００’Ｃで接合処理した形状記憶合金コ
イルのメッキ部は１００回のくジ返しでも全く剥離を生
じなかった。
イルのメッキ部は１００回のくジ返しでも全く剥離を生
じなかった。
（美掘ψＩＪ３）
直径１絹、長さ１０００ＢのＮｉＴｉ形状記憶合金線を
直径２０賭、長さ５０紹のコイル（＝形状記憶させた形
状記憶合金コイルの一端から２５０關間隔で２ケ所に部
２５０非、厚さ５μｍ、および５５μｍのニッケルを４
気メツキした。次いで７ＱＯ”Ｃ，３０分の接合処理を
施した後、バイアスバネによりコイル全長が２５０ＪＩ
ＩＬｌ二なるよう（＝伸ばした後、２ｖの直流電圧を刃
秒間負荷し、コイルを形状回復させたところ、５μｍ厚
さのニッケルメッキをしたコイルは完全に形状ｔ！！ｉ
復し九が、５５μｍの厚さのニッケルメッキを施したコ
イルは約８５チまでしか形状回復しなかった。コイルの
形状回復を１０θ凹くり返したが、６μｍのメッキ厚、
５５μｍのメッキ厚を有するコイルとも剥離はなかった
。
直径２０賭、長さ５０紹のコイル（＝形状記憶させた形
状記憶合金コイルの一端から２５０關間隔で２ケ所に部
２５０非、厚さ５μｍ、および５５μｍのニッケルを４
気メツキした。次いで７ＱＯ”Ｃ，３０分の接合処理を
施した後、バイアスバネによりコイル全長が２５０ＪＩ
ＩＬｌ二なるよう（＝伸ばした後、２ｖの直流電圧を刃
秒間負荷し、コイルを形状回復させたところ、５μｍ厚
さのニッケルメッキをしたコイルは完全に形状ｔ！！ｉ
復し九が、５５μｍの厚さのニッケルメッキを施したコ
イルは約８５チまでしか形状回復しなかった。コイルの
形状回復を１０θ凹くり返したが、６μｍのメッキ厚、
５５μｍのメッキ厚を有するコイルとも剥離はなかった
。
Claims (2)
- （１）所定温度に加熱されると記憶している形状に回復
する形状記憶合金で形成された形状記憶基体表面の一部
に、少なくとも１ヶ所以上に金属層を設けた後、４００
℃以上の温度で接合処理を施したことを特徴とする形状
記憶合金素子の製造方法。 - （２）前記金属層の厚さが形状記憶基体の最小厚さの５
％以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の形状記憶合金素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24861884A JPS61127892A (ja) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | 形状記憶合金素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24861884A JPS61127892A (ja) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | 形状記憶合金素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61127892A true JPS61127892A (ja) | 1986-06-16 |
Family
ID=17180790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24861884A Pending JPS61127892A (ja) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | 形状記憶合金素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61127892A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5358796A (en) * | 1991-04-09 | 1994-10-25 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Joined parts of Ni-Ti alloys with different metals and joining method therefor |
| US5669991A (en) * | 1995-03-01 | 1997-09-23 | United Technologies Corporation | Electrical discharge machining of complex holes using shape memory alloy electrodes |
-
1984
- 1984-11-27 JP JP24861884A patent/JPS61127892A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5358796A (en) * | 1991-04-09 | 1994-10-25 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Joined parts of Ni-Ti alloys with different metals and joining method therefor |
| US5669991A (en) * | 1995-03-01 | 1997-09-23 | United Technologies Corporation | Electrical discharge machining of complex holes using shape memory alloy electrodes |
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