(57)【要約】【課題】優れた超弾性特性を具備すると共に、冷間加工性にも優れ生産性の良いＮｉを含まない超弾性チタン合金を提供する。【解決手段】チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、更にＺｒを１〜２０ｍｏｌ％、Ｍｏを１〜６ｍｏｌ％含有し、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＭｏの総量が６０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、更にＺｒを１〜２０ｍｏｌ％、Ｍｏを１〜６ｍｏｌ％含有し、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＭｏの総量が６０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金。
【請求項２】
チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、更にＺｒを１〜１０ｍｏｌ％、Ｍｏを１〜４ｍｏｌ％含有し、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＭｏの総量が５０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金。
【請求項３】
チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒを１〜２０ｍｏｌ％、Ｍｏを１〜６ｍｏｌ％含有し、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、ＳｎからなるＡ群より１種または２種以上を合計で１〜１０ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＭｏおよびＡ群の総量が６０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金。
【請求項４】
チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒを１〜１０ｍｏｌ％、Ｍｏを１〜４ｍｏｌ％含有し、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、ＳｎからなるＡ群より１種または２種以上を合計で１〜６ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＭｏおよびＡ群の総量が５０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金。
【請求項５】
チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒ、Ｍｏの１種または２種を、Ｚｒが１〜２０ｍｏｌ％、Ｍｏが１〜６ｍｏｌ％の範囲内において合計で１〜２６ｍｏｌ％含有し、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＰｄからなるＢ群より１種または２種以上を合計で１〜１０ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＭｏおよびＢ群の総量が６０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金。
【請求項６】
チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒ、Ｍｏの１種または２種を、Ｚｒが１〜１０ｍｏｌ％、Ｍｏが１〜４ｍｏｌ％の範囲内において合計で１〜１４ｍｏｌ％含有し、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＰｄからなるＢ群より１種または２種以上を合計で１〜６ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＭｏおよびＢ群の総量が５０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金。
【請求項７】
チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒ、Ｍｏの１種または２種を、Ｚｒが１〜２０ｍｏｌ％、Ｍｏが１〜６ｍｏｌ％の範囲内において合計で１〜２６ｍｏｌ％含有し、Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、ＳｉからなるＣ群を合計で０．０１〜１．０ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＭｏおよびＣ群の総量が６０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金。
【請求項８】
チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒ、Ｍｏの１種または２種を、Ｚｒが１〜２０ｍｏｌ％、Ｍｏが１〜６ｍｏｌ％の範囲内において合計で１〜２６ｍｏｌ％含有し、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＰｄからなるＢ群より１種または２種以上を合計で１〜１０ｍｏｌ％含有し、Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、ＳｉからなるＣ群を合計で０．０１〜１．０ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂ群およびＣ群の総量が６０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金。
【請求項９】
チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒ、Ｍｏの１種または２種を、Ｚｒが１〜１０ｍｏｌ％、Ｍｏが１〜４ｍｏｌ％の範囲内において合計で１〜１４ｍｏｌ％含有し、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＰｄからなるＢ群より１種または２種以上を合計で１〜６ｍｏｌ％含有し、Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、ＳｉからなるＣ群を合計で０．０１〜０．５ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂ群およびＣ群の総量が５０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９記載のいずれかの生体用超弾性チタン合金を用いた医療用ガイドワイヤ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項９記載のいずれかの生体用超弾性チタン合金を用いた歯列矯正ワイヤ。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項９記載のいずれかの生体用超弾性チタン合金を用いたステント。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項９記載のいずれかの生体用超弾性チタン合金を用いた眼鏡部材。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項９記載のいずれかの生体用超弾性チタン合金を用いた内視鏡アクチュエーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超弾性チタン合金に関する。特に、医療用機器などに最適な生体用超弾性チタン合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超弾性特性を備えた合金材料が医療分野で用いられてきている。
例えば、Ｔｉ−Ｎｉ系合金は強度、耐磨耗性、耐食性に優れ、生体とのなじみが良いなどの特徴を有し、生体用材料として多種多様の医療機器に利用されている。
しかし、Ｔｉ−Ｎｉ系合金を用いた生体用材料では含有されているＮｉがアレルギー症状を引き起こす恐れがあることから、生体に対して毒性やアレルギーを起す恐れのある元素を含まず、より安全な生体用材料として、Ｎｉを含まない生体用Ｔｉ−Ｎｂ−Ｓｎ形状記憶合金（特許文献１参照）や生体用超弾性Ｔｉ−Ｍｏ−Ｘ（Ｘ：Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ）合金（特許文献２参照）などが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３２９３２５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９３０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び特許文献２で提案されるＮｉを含まないチタン合金の登場により、生体内や素肌に直接触れるような利用分野において、超弾性特性や形状記憶特性を有効に活用できる製品の開発が促される。
しかしながら、医療用ガイドワイヤ、歯列矯正用ワイヤ、ステントなどの各種多様な医療機器部材や眼鏡フレーム、眼鏡ノーズパッドなどの素肌と直接に接する生活品部材としてＮｉを含まない前記チタン合金を利用するには、冷間加工性や超弾性特性の面で満足すべきものではなく、より高性能な材料の開発が望まれている。
そこで、本発明では優れた超弾性特性を具備すると共に、冷間加工性にも優れ生産性の良いＮｉを含まない超弾性チタン合金を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、更にＺｒを１〜２０ｍｏｌ％、Ｍｏを１〜６ｍｏｌ％含有し、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＭｏの総量が６０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、更にＺｒを１〜１０ｍｏｌ％、Ｍｏを１〜４ｍｏｌ％含有し、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＭｏの総量が５０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金である。
【０００７】
請求項３記載の発明は、チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒを１〜２０ｍｏｌ％、Ｍｏを１〜６ｍｏｌ％含有し、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、ＳｎからなるＡ群より１種または２種以上を合計で１〜１０ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＭｏおよびＡ群の総量が６０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金である。
【０００８】
請求項４記載の発明は、チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒを１〜１０ｍｏｌ％、Ｍｏを１〜４ｍｏｌ％含有し、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、ＳｎからなるＡ群より１種または２種以上を合計で１〜６ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＭｏおよびＡ群の総量が５０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金である。
【０００９】
請求項５記載の発明は、チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒ、Ｍｏの１種または２種を、Ｚｒが１〜２０ｍｏｌ％、Ｍｏが１〜６ｍｏｌ％の範囲内において合計で１〜２６ｍｏｌ％含有し、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＰｄからなるＢ群より１種または２種以上を合計で１〜１０ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＭｏおよびＢ群の総量が６０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金である。
【００１０】
請求項６記載の発明は、チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒ、Ｍｏの１種または２種を、Ｚｒが１〜１０ｍｏｌ％、Ｍｏが１〜４ｍｏｌ％の範囲内において合計で１〜１４ｍｏｌ％含有し、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＰｄからなるＢ群より１種または２種以上を合計で１〜６ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＭｏおよびＢ群の総量が５０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金である。
【００１１】
請求項７記載の発明は、チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒ、Ｍｏの１種または２種を、Ｚｒが１〜２０ｍｏｌ％、Ｍｏが１〜６ｍｏｌ％の範囲内において合計で１〜２６ｍｏｌ％含有し、Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、ＳｉからなるＣ群を合計で０．０１〜１．０ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＭｏおよびＣ群の総量が６０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金である。
【００１２】
請求項８記載の発明は、チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒ、Ｍｏの１種または２種を、Ｚｒが１〜２０ｍｏｌ％、Ｍｏが１〜６ｍｏｌ％の範囲内において合計で１〜２６ｍｏｌ％含有し、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＰｄからなるＢ群より１種または２種以上を合計で１〜１０ｍｏｌ％含有し、Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、ＳｉからなるＣ群を合計で０．０１〜１．０ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂ群およびＣ群の総量が６０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金である。
【００１３】
請求項９記載の発明は、チタンのβ相安定化元素であるＴａ、Ｎｂの１種又は２種を、１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％（ｘはＮｂ含有量、ｙはＴａ含有量を表す）で示される範囲で含有し、次いでＺｒ、Ｍｏの１種または２種を、Ｚｒが１〜１０ｍｏｌ％、Ｍｏが１〜４ｍｏｌ％の範囲内において合計で１〜１４ｍｏｌ％含有し、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＰｄからなるＢ群より１種または２種以上を合計で１〜６ｍｏｌ％含有し、Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、ＳｉからなるＣ群を合計で０．０１〜０．５ｍｏｌ％含有し、更にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂ群およびＣ群の総量が５０ｍｏｌ％以下で、残部Ｔｉと不可避不純物とからなることを特徴とする生体用超弾性チタン合金である。
【００１４】
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請求項９記載のいずれかの生体用超弾性チタン合金を用いた医療用ガイドワイヤである。
【００１５】
請求項１１記載の発明は、請求項１乃至請求項９記載のいずれかの生体用超弾性チタン合金を用いた歯列矯正ワイヤである。
【００１６】
請求項１２記載の発明は、請求項１乃至請求項９記載のいずれかの生体用超弾性チタン合金を用いたステントである。
【００１７】
請求項１３記載の発明は、請求項１乃至請求項９記載のいずれかの生体用超弾性チタン合金を用いた眼鏡部材である。
【００１８】
請求項１４記載の発明は、請求項１乃至請求項９記載のいずれかの生体用超弾性チタン合金を用いた内視鏡アクチュエーターである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ＴｉにＮｂ、Ｔａを単独若しくは双方を含有し、次いでＺｒ、Ｍｏの両者若しくは単独で含むチタン合金であって、更に必要に応じてＡｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、Ｓｉから選択される元素を適量含むチタン合金であって、良好な超弾性特性の発現と優れた冷間加工性を有するものである。更に本発明の成分は良好な生体適合性を示す元素であること、及びＮｉを含まないことからアレルギーの懸念が少なく、医療機器などの生体用及び眼鏡フレームなどの肌と接触する生活用品への使用に好適なもので、工業上顕著な効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
先ず、本発明に係る合金の成分であるＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏは、Ｔｉに含有されることで、チタン合金を熱弾性型マルテンサイト変態を起こすチタン合金とし、且つβ相安定化元素として、β相からα相への変態温度を低温側に下げる働きもする。このことは、室温においてマルテンサイト変態における母相であるβ相が安定であるチタン合金が得られることを示している。
更に、ＴａはＴｉに固溶することにより、固溶強化の役割を担い、すべり変形に対する臨界応力を高めて、すべり変形を起こしにくくして、良好な超弾性を具現化し、Ｚｒ、Ｔａは組成の変動に対する変態温度の変動が小さく、従って、変態温度の制御がしやすく、安定した製造に寄与する。
【００２１】
ところで、Ｔａ及びＮｂが、単独若しくは双方を含有する場合には、その含有量は、Ｎｂ量をｘ、Ｔａ量をｙ（ｘ、ｙ共に、単位はｍｏｌ％）とした場合に１５ｍｏｌ％≦１．５ｘ＋ｙ≦４５ｍｏｌ％で表される範囲（図１に範囲を記載）におけるＴａ量及びＮｂ量を含有するもので、前記範囲外では超弾性特性が発現しなくなるか、低下してしまうことから限定したものである。
【００２２】
次に、Ｚｒ量を１〜２０ｍｏｌ％と限定したのは、この範囲内では超弾性特性がより良好になるが、超えての含有は加工性を極度に低下せしめてしまうためである。特に、冷間加工性を重視する場合には、１〜１０ｍｏｌ％が望ましい。
Ｍｏ量に関しても、その含有量を１〜６ｍｏｌ％としたのは、Ｚｒの含有と同様に、この範囲内では超弾性特性がより良好になるが、超えての含有は加工性を極度に低下せしめてしまうためである。特に、冷間加工性を重視する場合には、１〜４ｍｏｌ％が望ましい。
【００２３】
Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、ＳｎからなるＡ群、若しくはＡｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＰｄからなるＢ群は、１種または２種以上を含有することにより、超弾性特性を安定して良好なものとするもので、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、ＳｎからなるＡ群は、特にα相安定化元素としての作用が大きく、α相析出物による析出硬化による超弾性特性の工場を図るもので、Ｉｎは冷間加工性を良くする働きもする。一方、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＰｄからなるＢ群において、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄは熱処理時の共析反応からＴｉ３Ａｕ、Ｔｉ２Ａｇ、Ｔｉ３Ｐｔ、Ｔｉ４Ｐｄなどをそれぞれ析出させることで、析出硬化による超弾性特性の向上を図り、更に共析反応による緻密化した組織を生成し、安定した超弾性特性を得ることができる。又、これらの元素は生体適合性が高く、Ｘ線造影効果も高い。
【００２４】
Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、ＳｎからなるＡ群、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＰｄからなるＢ群の合計を１〜１０ｍｏｌ％と限定したのは、この範囲内では超弾性特性がより良好になるが、超えての含有は加工性を極度に低下せしめてしまうためである。特に、冷間加工性を重視する場合には、１〜６ｍｏｌ％が望ましい。
【００２５】
次に、チタン合金に含まれるＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、Ｓｉは、チタン合金においては主に浸入型元素として働き、固溶硬化及び組織微細化により超弾性特性を向上させる働きを示すものである。
チタン合金に含まれるＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、Ｓｉの合計を０．０１〜１ｍｏｌ％と限定したのは、この範囲内では超弾性特性をより良好にせしめるが、超えて含む場合には冷間加工性や熱間加工性を大きく損なうためで、特に冷間加工性を重視する場合には０．０１〜０．５ｍｏｌ％が望ましい。
【００２６】
本発明に係るチタン合金は、生体用超弾性チタン合金として、良好な超弾性特性を有しつつ、アレルギーの発生が起き難く生体適合性が良いので、医療用ガイドワイヤ、歯列矯正用ワイヤ、ステント、内視鏡のアクチュエーターなどの生体用医療器具に使用でき、更に、眼鏡フレームや眼鏡のノーズパットアームなどのような素肌と接する用途にも利用できる。
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
表１に示す合金組成のＴｉ−Ｎｂ−Ｚｒ−Ｍｏ合金鋳塊を非消耗タングステン電極型アルゴンアーク溶解炉を用いて作製した。この鋳塊に熱間加工を施し、次いで７００℃、１０分間保持の中間焼鈍及び冷間伸線加工を繰り返し行い、４０％の仕上冷間加工率で仕上冷間伸線加工を行い、線径１．０ｍｍの冷間加工材を得て供試材（冷間加工材）とした。供試材（冷間加工材）の一部は６００℃、３０分間の直線形状記憶熱処理を施して供試材（記憶材）として用いた。なお、４０％の仕上冷間加工率で伸線できない線材については、２０％の冷間加工率で仕上冷間伸線加工を行った。
この超弾性特性の評価は、供試材（記憶材）を用い、冷間加工性の評価には供試材（冷間加工材）を用い、その結果を表１に記した。
【００２８】
超弾性特性の評価は、供試材（記憶材）をＪＩＳ  Ｈ７１０３に基き、室温で４％の伸びを加えた後に除荷する引張試験を行い、その残留伸びを測定した。
【００２９】
冷間加工性の評価は、供試材（冷間加工材）に７００℃、１０分保持の焼鈍を与えて、焼鈍材を作製し、この焼鈍材を破断して冷間伸線加工ができなくなるまで冷間伸線加工を続け、その最大加工率で評価した。最大加工率が４０％以上の場合は冷間加工性が良好であるとして「○」で示し、最大加工率が２０％を超えて４０％未満の場合は冷間加工性がやや劣るとして「△」とし、それ以下の場合を「×」とした。
【００３０】
【表１】
2006089825.tif 000002
【００３１】
表１からも明らかなように、本発明例Ｎｏ．１からＮｏ．１５では１．５％以下の小さい残留伸びを示す超弾性特性が得られ、特にＺｒ量が１０ｍｏｌ％以下、Ｍｏ量が４ｍｏｌ５以下と少ない本発明例Ｎｏ．１、２、４、５、７、８、１３、１４では冷間加工性にも優れていた。
対して、Ｚｒ量又はＭｏ量の多い比較例Ｎｏ．２０４、Ｎｏ．２０３では冷間加工性が劣り、供試材を作製できなかった。Ｎｂ量の少ない比較例Ｎｏ．２００、Ｎｂ量の多い比較例Ｎｏ．２０１、Ｎｏ．２０２では、いずれも良好な超弾性特性が得られず形状が回復しなかった。
図２に本発明例Ｎｏ．８、図３に比較例Ｎｏ．２００の応力−伸び曲線を示す。
縦軸は引張応力（ＭＰａ）、横軸は伸び（％）を示し、本発明例Ｎｏ．７では０．９％の残留伸び、比較例Ｎｏ．２００では１．８％の残留伸びがそれぞれの図２、図３中に矢印で示されている。
【００３２】
（実施例２）
表２に示す合金組成のＴｉ−Ｔａ−Ｚｒ−Ｍｏ合金の供試材を実施例１と同じ方法により作製し、超弾性特性及び冷間加工性を同じく実施例１で示した評価方法で行い、その結果を表２に記した。
【００３３】
【表２】
2006089825.tif 000003
【００３４】
表２からも明らかなように、本発明例Ｎｏ．１６からＮｏ．２９では超弾性特性が良好で、冷間加工性も良好であった。特にＺｒ量が１０ｍｏｌ％以下、Ｍｏ量が４ｍｏｌ％以下の本発明例Ｎｏ．１６、１７、１９、２０、２２、２３、２８、２９では、冷間加工性に優れていた。
対して、Ｔａ量の少ない比較例Ｎｏ．２０６では、大きな残留伸びを示し満足な超弾性特性が得られず形状回復しなかった。Ｔａ量を多く含む比較例Ｎｏ．２０７、Ｎｏ．２０８、及びＴａ、Ｚｒ、Ｍｏの総量が６０ｍｏｌ%を超える比較例Ｎｏ．２０５では超弾性特性、冷間加工性共に劣っている。Ｚｒ量又はＭｏ量の多い比較例Ｎｏ．２１０、Ｎｏ．２０９では、冷間加工性が悪く、供試材を作製できなかった。
【００３５】
（実施例３）
表３に示す合金組成のＴｉ−Ｎｂ−Ｔａ−Ｚｒ−Ｍｏ合金の供試材を実施例１と同じ方法により作製し、超弾性特性及び冷間加工性を同じく実施例１で示した評価方法で行い、その結果を表３に記した。
【００３６】
【表３】
2006089825.tif 000004
【００３７】
表３からも明らかなように、本発明例Ｎｏ．３０からＮｏ．４３では超弾性特性が良好で、冷間加工性も優れている。
対して、Ｎｂ量とＴａ量の合計が１５ｍｏｌ％より少ない比較例Ｎｏ．２１１、その合計が４５ｍｏｌ％より多い比較例Ｎｏ．２１２では、残留ひずみが大きくなっているのがわかる。Ｍｏ量やＺｒ量が多すぎる比較例Ｎｏ．２１３、Ｎｏ．２１４では、冷間加工性が悪く試料が作製できず、超弾性特性の評価ができなかった。
【００３８】
（実施例４）
表４に示す合金組成のＴｉ−Ｎｂ−Ｚｒ−Ａｌ合金の供試材を実施例１と同じ方法により作製し、超弾性特性及び冷間加工性を同じく実施例１で示した評価方法で行い、その結果を表４に記した。
【００３９】
【表４】
2006089825.tif 000005
【００４０】
表４からも明らかなように、本発明例のＮｏ．４４からＮｏ．６１では超弾性特性が良好で形状が回復した。
対して、Ｎｂ量が少なすぎる比較例Ｎｏ．２１５、Ｎｂ量が多すぎる比較例Ｎｏ．２１６、Ｎｏ．２１７では超弾性特性が大きく低下した。Ａｌ量、Ｚｒ量の多すぎる比較例Ｎｏ．２１８、Ｎｏ．２１９では、冷間加工性が悪く試料が作製できず、超弾性特性の評価ができなかった。
【００４１】
（実施例５）
表５に示す合金組成のＴｉ−Ｎｂ−Ｚｒ−Ｍｏ−Ｓｎ合金の供試材を実施例１と同じ方法により作製し、超弾性特性及び冷間加工性を同じく実施例１で示した評価方法で行い、その結果を表５に記した。
【００４２】
【表５】
2006089825.tif 000006
【００４３】
表５からも明らかなように、本発明例のＮｏ．６２からＮｏ．７９では超弾性特性が良好で形状が回復した。
対して、Ｎｂ量が少なすぎる比較例Ｎｏ．２２１、Ｎｂ量が多すぎる比較例Ｎｏ．２２２、Ｎｏ．２２３では超弾性特性が大きく低下した。Ｓｎ量、Ｍｏ量、Ｚｒ量の多すぎる比較例Ｎｏ．２２０、Ｎｏ．２２４、Ｎｏ．２２５、Ｎｏ．２２６では、冷間加工性が悪く試料が作製できず、超弾性特性の評価ができなかった。
【００４４】
（実施例６）
表６に示す合金組成のＴｉ−Ｎｂ−Ｔａ−Ｚｒ−Ａｌ合金の供試材を実施例１と同じ方法により作製し、超弾性特性及び冷間加工性を同じく実施例１で示した評価方法で行い、その結果を表６に記した。
【００４５】
【表６】
2006089825.tif 000007
【００４６】
表６からも明らかなように、本発明例のＮｏ．８０からＮｏ．９４では超弾性特性が良好で形状が回復した。
対して、Ｎｂ量とＴａ量の合計が少なすぎる比較例Ｎｏ．２２７、Ｎｂ量とＴａ量が多すぎる比較例Ｎｏ．２２８では超弾性特性が大きく低下した。Ａｌ量、Ｚｒ量の多すぎる比較例Ｎｏ．２２９、Ｎｏ．２３０では、冷間加工性が悪く試料が作製できず、超弾性特性の評価ができなかった。
【００４７】
（実施例７）
表７に示す合金組成のＴｉ−Ｎｂ−Ｍｏ−Ａｕ合金の供試材を実施例１と同じ方法により作製し、超弾性特性及び冷間加工性を同じく実施例１で示した評価方法で行い、その結果を表７に記した。
【００４８】
【表７】
2006089825.tif 000008
【００４９】
表７からも明らかなように、本発明例のＮｏ．９５からＮｏ．１１２では超弾性特性が良好で形状が回復した。
対して、Ｎｂ量が少なすぎる比較例Ｎｏ．２３１、Ｎｂ量が多すぎる比較例Ｎｏ．２３２では超弾性特性が大きく低下した。Ａｕ量、Ｍｏ量の多すぎる比較例Ｎｏ．２３３、Ｎｏ．２３４では、冷間加工性が悪く試料が作製できず、超弾性特性の評価ができなかった。
【００５０】
（実施例８）
表８に示す合金組成のＴｉ−Ｎｂ−Ｍｏ−Ａｌ−Ａｕ合金の供試材を実施例１と同じ方法により作製し、超弾性特性及び冷間加工性を同じく実施例１で示した評価方法で行い、その結果を表８に記した。
【００５１】
【表８】
2006089825.tif 000009
【００５２】
表８からも明らかなように、本発明例のＮｏ．１１３からＮｏ．１３４では超弾性特性が良好で形状が回復した。
対して、Ｎｂ量が少なすぎる比較例Ｎｏ．２３５、Ｎｂ量が多すぎる比較例Ｎｏ．２３６では超弾性特性が大きく低下した。Ａｕ量、Ａｌ量、Ｍｏ量の多すぎる比較例Ｎｏ．２３７、Ｎｏ．２３９、Ｎｏ．２４０、及びＡｌ量とＡｕ量の合計が多い比較例Ｎｏ．２３８では、冷間加工性が悪く試料が作製できず、超弾性特性の評価ができなかった。
【００５３】
（実施例９）
表９に示す合金組成のＴｉ−Ｎｂ−Ｍｏ−Ｃ合金の供試材を実施例１と同じ方法により作製し、超弾性特性及び冷間加工性を同じく実施例１で示した評価方法で行い、その結果を表９に記した。
【００５４】
【表９】
2006089825.tif 000010
【００５５】
表９からも明らかなように、本発明例のＮｏ．１３５からＮｏ．１５５では超弾性特性が良好で形状が回復した。
対して、Ｎｂ量が少なすぎる比較例Ｎｏ．２４１、Ｎｂ量が多すぎる比較例Ｎｏ．２４２では超弾性特性が大きく低下した。Ｍｏ量の多すぎる比較例Ｎｏ．２４４やＣ量の多すぎる比較例Ｎｏ．２４３では、冷間加工性が悪く試料が作製できず、超弾性特性の評価ができなかった。
【００５６】
（実施例１０）
表１０に示す合金組成のＴｉ−Ｎｂ−Ｍｏ−Ａｌ−Ｂ合金の供試材を実施例１と同じ方法により作製し、超弾性特性及び冷間加工性を同じく実施例１で示した評価方法で行い、その結果を表１０に記した。
【００５７】
【表１０】
2006089825.tif 000011
【００５８】
表１０からも明らかなように、本発明例のＮｏ．１５６からＮｏ．１７７では超弾性特性が良好で形状が回復した。
対して、Ｎｂ量が少なすぎる比較例Ｎｏ．２４５、Ｎｂ量が多すぎる比較例Ｎｏ．２４６では超弾性特性が大きく低下した。Ａｌ量、Ｍｏ量の多すぎる比較例Ｎｏ．２４８、Ｎｏ．２４９及びＢ量の多い比較例Ｎｏ．２４７では、冷間加工性が悪く試料が作製できず、超弾性特性の評価ができなかった。
【００５９】
（実施例１１）
非消耗タングステン電極型アルゴンアーク溶解炉を用いて作製したＴｉ−１５ｍｏｌ％Ｎｂ−２ｍｏｌ％Ｚｒ−３ｍｏｌ％Ｍｏ合金鋳塊に熱間加工を施し、次いで７００℃、１０分間保持の中間焼鈍及び冷間伸線加工を繰り返し行い、４０％の仕上冷間加工率で仕上冷間伸線加工して線径０．５ｍｍの冷間加工材を得た。この冷間加工材に６００℃、３０分間の直線形状記憶熱処理を施し、医療用ガイドワイヤ線材、歯列矯正ワイヤ線材、直線アクチュエーター線材を作製し、実施例１で用いた方法で測定した超弾性特性を表１１に記した。なお、医療用ガイドワイヤ用線材に関しては、図４の方法によりトルク伝達性を測定し、併せて表１１に記した。
【００６０】
トルク伝達性は、パイプ中の線材の一端に所定条件の捻りを付与した時の他端の追従角度で、具体的には図４に示す直径１２７ｍｍのループ状にしたポリエチレンチューブ５（内径３ｍｍ、外径４ｍｍ）に通した供試材１の一端を９０°ねじった時の他端の追従角度を測定して求めた。追従角度が８５°以上の場合を「◎」、８５°〜８０°の場合を「○」、８０°〜７５°の場合を「△」とし、７５°未満を「×」で評価した。
図４において、６ａは駆動側ロータリーエンコーダー、６ｂは追従側ロータリーエンコーダー、７は駆動部を表す。
【００６１】
（実施例１２）
Ｔｉ−１０ｍｏｌ％Ｎｂ−１５．０ｍｏｌ％Ｔａ−１．０ｍｏｌ％Ｚｒ−４．０ｍｏｌ％Ｍｏ合金を実施例１１と同様の方法により直線形状記憶処理を施した線径２．０ｍｍの眼鏡フレーム用線材を作製し、その超弾性特性を実施例１と同様の方法で測定し、その結果を表１１に併せて記した。
【００６２】
【表１１】
2006089825.tif 000012
【００６３】
表１１から判るように、本発明に係るＴｉ合金は、医療用ガイドワイヤ、歯列矯正ワイヤ、直線アクチュエーター、眼鏡フレーム、眼鏡ノーズパッドアームなどの優れた超弾性特性を要求する用途に使用するのに充分な超弾性特性並びに冷間加工性を備えている。
【００６４】
（実施例１３）
実施例１１及び実施例１２で作製した医療用ガイドワイヤ線材、歯列矯正ワイヤ線材、眼鏡フレーム用線材を用い、それぞれ医療用ガイドワイヤ及び歯列矯正ワイヤ、眼鏡フレームを作製して試験したところ、従来製品のものと遜色なく使用することができた。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】Ｔａ量とＮｂ量の関係を示す説明図である。
【図２】本発明例Ｎｏ．８合金の室温状態における応力−伸び曲線である。
【図３】比較例Ｎｏ．２００合金の室温状態における応力−伸び曲線である。
【図４】トルク伝達性の測定方法の説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１    供試材
２    ステンレス鋼製丸棒
５    ポリエチレンチューブ
６ａ  駆動側ロータリーエンゴーダー
６ｂ  追従側ロータリーエンコーダー
７    駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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