(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−２０〜＋５０℃までの温度範囲において３％以上の弾性を有するＮｉ−Ｔｉ二元合金からなり、Ｔｉ含有率が４８〜５１ａｔ％、残部がＮｉの組成を有する超弾性ワイヤーからなるメガネフレームの製造方法であって、前記合金に、最終冷間加工率５０％を超えるスェージング加工を施すと同時に、前記スェージング加工により発生した熱により形状記憶熱処理を施し、超弾性を付与することを特徴とするメガネフレームの製造方法。
【請求項２】
−２０〜＋５０℃までの温度範囲において３％以上の弾性を有するＮｉ−Ｔｉ−Ｘ合金（ＸはＣｕ，Ｆｅ，Ｖ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｍｎのうちの少なくとも一種）からなり、Ｔｉ含有率が４８〜５１ａｔ％、Ｘ含有率が０．２５〜１０ａｔ％、残部がＮｉの組成を有する超弾性ワイヤーからなるメガネフレームの製造方法であって、前記合金に、最終冷間加工率５０％を超えるスェージング加工を施すと同時に、前記スェージング加工により発生した熱により形状記憶熱処理を施し、超弾性を付与することを特徴とするメガネフレームの製造方法。
【請求項３】
前記合金が５％の変形率に到達可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のメガネフレームの製造方法。
【請求項４】
ブリッジ、ワタリ、テンプルの少なくても一つ以上が前記合金からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のメガネフレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎｉ−Ｔｉ系合金を用いたメガネフレームとその製造方法に関し、特に最終冷間加工後に形状記憶熱処理を実施しなくても応力誘起マルテンサイト変態を伴いプラトー領域が現れる超弾性を示すメガネフレームの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＮｉ−Ｔｉ系合金を用いた超弾性を示すメガネフレームは最終冷間加工後、所定の形状に成形し保持した状態で再結晶温度以下のおよそ３００〜５５０℃の温度範囲で形状記憶熱処理を実施することで、応力誘起マルテンサイト変態を発現する超弾性メガネフレームを得る製造方法が一般的であった。
【０００３】
これにより安定してしなやかな超弾性を利用したメガネフレームを供給することが提案されている（例えば、特許文献１〜４）。
【０００４】
しかし、従来の工程では最終冷間加工後に形状記憶熱処理を実施しないと、応力誘起マルテンサイト変態を伴いプラトー領域が現れる超弾性メガネフレームを得ることはできず、超弾性メガネフレームを製造する上で形状記憶熱処理の工程に労力、時間、エネルギーを費やす必要があった。
【０００５】
一方、最終冷間加工後に形状記憶熱処理を実施しないメガネフレームの製造方法も提案されている（例えば、特許文献５、６）。しかし、この方法では最終的な冷間加工が特殊であり、一回目に冷間伸線による加工率が約３０％、次いでその後二回目にロータリースェージ加工または鍛造加工または曲げ加工によって総冷間加工率が最高３５〜４５％を得るまでに二段階の冷間加工を施す労力が必要となる。
【０００６】
この場合の弾性的特徴は、形状記憶熱処理を施した時にみられる、応力誘起マルテンサイト変態に伴うプラトー領域が現れる形態とは異なり、応力−歪み曲線は線形超弾性と呼ばれる変形挙動の特性を示す。さらにこのような線形超弾性では２％以上の変形歪みを加えた場合でも応力が上昇し続けて、応力誘起マルテンサイト変態が発現する超弾性（いわゆる疑弾性）のように、しなやかさの優れた超弾性メガネフレームが得られることが無い。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５６−９５２１４号公報
【特許文献２】特許第２５９３０８８号
【特許文献３】特許第２５７４８３３号
【特許文献４】特開２００２−１８２１６２号公報
【特許文献５】米国特許第６５５７９９３号
【特許文献６】米国特許第６５６５２０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の課題は、上記の課題を解決し、Ｎｉ−Ｔｉ系合金への最終冷間加工後、再結晶温度以下のおよそ３００〜５５０℃の温度で形状記憶熱処理を行わなくとも、又は多段階の特殊な最終冷間加工を行わなくても、３％以上の弾性と応力誘起マルテンサイト変態を伴うプラトー領域が現れる超弾性を示す、しなやかさの優れたメガネフレームを提供し、併せて簡便な工程の採用により低コストでメガネフレームを得る製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、−２０〜＋５０℃までの温度範囲において３％以上の弾性を有するＮｉ−Ｔｉ二元合金からなり、Ｔｉ含有率が４８〜５１ａｔ％、残部がＮｉの組成を有する超弾性ワイヤーからなるメガネフレームの製造方法であって、前記合金に、最終冷間加工率５０％を超えるスェージング加工を施すと同時に、前記スェージング加工により発生した熱により形状記憶熱処理を施し、超弾性を付与することを特徴とするメガネフレームの製造方法である。
【００１１】
また、本発明は、−２０〜＋５０℃までの温度範囲において３％以上の弾性を有するＮｉ−Ｔｉ−Ｘ合金（ＸはＣｕ，Ｆｅ，Ｖ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｍｎのうちの少なくとも一種）からなり、Ｔｉ含有率が４８〜５１ａｔ％、Ｘ含有率が０．２５〜１０ａｔ％、残部がＮｉの組成を有する超弾性ワイヤーからなるメガネフレームの製造方法であって、前記合金に、最終冷間加工率５０％を超えるスェージング加工を施すと同時に、前記スェージング加工により発生した熱により形状記憶熱処理を施し、超弾性を付与することを特徴とするメガネフレームの製造方法である。
【００１２】
また、本発明は、前記合金が５％の変形率に到達可能であることを特徴とする上記のメガネフレームである。
【００１３】
また、本発明は、ブリッジ、ワタリ、テンプルの少なくとも一つ以上が前記合金からなることを特徴とする上記のメガネフレームである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のメガネフレームは、Ｎｉ−Ｔｉ二元合金又は、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｘ合金の超弾性ワイヤーに、目的の栓寸法と形状が得られるように５０％以上の冷間加工率のＣＮＣスェージングを一回の加工で実施することで応力誘導マルテンサイト変態に伴うプラトー領域が現れる超弾性を示し、しなやかさに優れたメガネフレームである。
【００１６】
これまで、Ｎｉ−Ｔｉ二元合金又は、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｘ合金（ＸはＣｕ，Ｆｅ，Ｖ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ及びＭｎ、Ｘの含有量は０．２５〜１０ａｔ％）の形状記憶合金では冷間加工率が５０％以下で実施されることが一般的であり、Ｎｉ−Ｔｉ系合金へ５０％以上の冷間加工率を加えることは材料の割れや亀裂を生じさせ製品製造面で困難であった。
【００１７】
しかし、最近ではスェージングマシンによる冷間加工に限って言えば、Ｎｉ−Ｔｉ系合金へ５０％以上、さらには８０％以上の冷間加工率を加えることが可能なスェージングマシンが登場している。これはスェージングマシン、ダイス、潤滑剤、速度等、それぞれの因子の精度を高めたものである。このような高精度のスェージングマシンを使用してＮｉ−Ｔｉ系合金へ５０％以上の冷間加工率を加えると、ダイスで加工されているＮｉ−Ｔｉ系合金の加工部分には従来以上に加工熱が発生する。この加工熱は現在まで測定不可能であるが、およそ３００〜５５０℃で数十秒間、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の加工部分に熱影響を与えていると推測される。この熱影響は従来の製造方法による最終冷間加工を行った後に行う形状記憶熱処理を実施したときと同等の熱処理効果が得られる。
【００１８】
従って、本発明の一回のスェージング加工による５０％以上の冷間加工率を加えるだけで、従来法の形状記憶熱処理を施すことなく応力誘起マルテンサイト変態に伴うプラトー領域が現れる超弾性を示すメガネフレームを得ることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態による形状記憶合金線の超弾性メガネフレームの斜視図である。図１において、１１はリム、１２はブリッジ、１３はワタリ、１４はヒンジ、１５はテンプルである。
【００２１】
表１に示す化学組成のＮｉ−Ｔｉ合金を高周波真空溶解によって鋳造インゴットを得て、９００℃で均質化熱処理後、熱間鍛造、熱間圧延、および冷間伸線により線径φ３．１ｍｍまでワイヤー加工を行った。このワイヤーは８００℃で均質化熱処理をおこなってセンタレス研磨機で表面酸化皮膜除去の研磨を行い線径φ３．０ｍｍのワイヤーを得た。これをＣＮＣスェージング加工機によりφ１．３ｍｍまで冷間加工率８１％のメガネフレーム１のテンプル１５を得た。このテンプルの一部を切断し発明品の引張試験用試料とした。
【００２２】
【表１】
0005278987.tif 000002
【００２３】
図２は、発明品を５０℃、３０℃、０℃、−１０℃において引張試験を行って得られた、５％の応力−歪み曲線である。
【００２４】
比較のため、同様に鋳造インゴットを得て、９００℃で均質化熱処理後、熱間鍛造、熱間圧延、および冷間伸線により線径φ２．１ｍｍまでワイヤー加工を行った。このワイヤーは８００℃で均質化熱処理をおこなってセンタレス研磨機で表面酸化皮膜除去の研磨を行い線径φ２．０ｍｍのワイヤーを得た。これをＣＮＣスェージング加工機によりφ１．５ｍｍまで冷間加工率４４％のメガネフレーム１のテンプル１−５を得た。このテンプルの一部を切断して比較品とし、引張試験用試料とした。
【００２５】
図３は、比較品の５０℃、３０℃、０℃、−１０℃における引張試験結果による５％の応力−歪み曲線である。
【００２６】
冷間加工率８１％の発明品の図２では−１０℃〜５０℃まで歪みが２％を越えた付近から荷重が一定となる応力誘起マルテンサイト変態を伴うプラトーの領域が現れる超弾性を示していることが分かる。一方、冷間加工率４４％の比較品の図３では−１０℃〜５０℃まで歪みが２％を越えた付近でもプラトーの領域が明確に見られないことが分かる。
【００２７】
表２は、上述の発明品の試料と比較品の試料を５０℃、３０℃、０℃、−１０℃において引張試験を行って得られた歪み５％での応力を示したものである。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
表２から−１０℃〜５０℃まで発明品は歪みが２％を越えた付近でもプラトーの領域が明確に現れているため、比較品よりも５％時の応力が低い値を示している。
【００３０】
表３は、上述の発明品の試料と比較品の試料を５０℃、３０℃、０℃、−１０℃において引張試験を行って得られた５％歪み時の残量歪み量を示したものである。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
表３から、−１０℃〜５０℃まで発明品は、残留歪み量が０．８％以下を示している。
【００３３】
したがって、これらの実施の形態からスェージングによる冷間加工率８１％の発明品は応力誘起マルテンサイト変態を伴うプラトーの領域が見られ、残留歪み量が小さいことから、しなやかさの優れた超弾性を示していることが分かる。このようにして５０％以上のスェージングによる冷間加工率を加えて応力誘起マルテンサイト変態に伴うプラトー領域が現れる超弾性メガネフレームを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態による形状記憶合金線の超弾性メガネフレームの斜視図。
【図２】発明品を５０℃、３０℃、０℃、−１０℃において引張試験を行って得られた、５％の応力−歪み曲線。
【図３】比較品を５０℃、３０℃、０℃、−１０℃において引張試験結果による５％の応力−歪み曲線。
【符号の説明】
【００３５】
１    メガネフレーム
１１   リム
１２   ブリッジ
１３   ワタリ
１４   ヒンジ
１５   テンプル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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