号数	ばね論文集 69 号（ 2024 年）
ページ数	pp.17-20
種類	論文
論文名	不動態皮膜を有するTiNi形状記憶合金の疲労特性
Title	Fatigue Properties of TiNi Shape Memory Alloy with Passive Film
著者	松井良介1)，橋本妃環2)
Author	Ryosuke MATSUI 1), Hiwa HASHIMOTO2)
抄録	本研究では、TiNi形状記憶合金ワイヤの耐食性と腐食疲労寿命を向上させるために、平滑面に耐食薄膜処理を行うことを提案した。その結果、耐食薄膜処理が耐食性および腐食疲労寿命の向上に有効であることを示した。本研究で得られた主な成果は以下の通りである：(1) 本研究で提案した作製プロセスにおいて、ATF処理はTiNi SMAワイヤの変態・変形特性に影響を及ぼさない。(2) ATF処理によって、材料表面から20 nm以下のごく表層にNiフリー層が形成される。これはATF処理中にTiとOが優先的に反応した結果である。同時に約60 nm厚のTiO2を主成分とするTiOx層が生成される。(3) ATF処理で生成されたTiOx層は不動態皮膜の役割を果たし、TiNi SMAワイヤの自然電極電位を向上させ、不動態保持電流密度を低下させる。(4) 機械的研磨を施してRa = 0.018 mの平滑面を有するTiNi SMAワイヤでは、黒皮を有する納入まま材に比べて空気中の回転曲げ疲労寿命が向上する。(5) 腐食環境である10% NaCl水溶液中において、ATF処理で形成された不動態皮膜は回転曲げ疲労試験における力学負荷においても破壊されない。その結果、不動態皮膜を持たない機械的研磨のみを施したTiNi SMAワイヤに比べ、腐食環境での疲労寿命を改善させる効果を示す。
Abstract	In this study, we proposed performing an anticorrosion thin film treatment on smooth surfaces to enhance the corrosion resistance and corrosion fatigue life of the TiNi shape memory alloy wire. As a result, the anticorrosion thin film treatment was shown to be effective in improving corrosion resistance and corrosion fatigue life. The main achievements obtained in this study are as follows: (1) In the fabrication process proposed in this study, the anticorrosion thin film treatment does not affect the transformation and deformation characteristics of the TiNi shape memory alloy. (2) The anticorrosion thin film treatment results in the formation of a Ni-free layer within the top 20 nm of the material surface. Simultaneously, a TiOx layer, primarily composed of TiO2 with a thickness of approximately 60 nm, is generated. (3) The TiOx layer produced by the anticorrosion thin film treatment serves as a passive film, reducing the current density in the anodic polarization reaction. (4) The TiNi shape memory alloy with a smooth surface having Ra = 0.018 m achieved through mechanical polishing exhibits an improved fatigue life in air under the rotating bending loading when compared to the as-received material with a thick oxide film. (5) In a corrosive environment, specifically 10% NaCl aqueous solution, the passive film formed by the anticorrosion thin film treatment remains intact even under mechanical loading during rotating bending fatigue tests. As a result, it demonstrates an improvement in fatigue life in a corrosive environment compared to mechanically polished TiNi SMA without the passive film.
著者の所属	1)愛知工業大学 2)愛知工業大学大学院
Belonging	1)Aichi Institute of Technology 2)Graduate School of Aichi Institute of Technology
Key Words	Shape Memory Alloy, Ti-Ni Alloy, Passive Film, Fatigue, Corrosion, Corrosion Fatigue