| 研究概要 |
21世紀の初頭には我が国の人口の25%以上が65歳以上の高齢化社会になることが予測されている.そのため,安全に長期間使用できるインプラント材の開発が進められている.メディカル電子デバイスの小型化は年々進んでおり,それと並行してマイクロ接合の必要性が高まってきている.たとえば心臓ペースメーカにおける電気回路にはNiやPt線の配線が必要な場合もある.本研究では,メディカルデバイスとして古くから使用されているSUS304ステンレス鋼ワイヤおよびNiワイヤを抵抗マイクロ溶接し,その接合メカニズムを明らかにし,それに基づいてプロセスおよび継手性能の最適化を図ることを目的とした.
ステンレス鋼ワイヤおよびNiワイヤともに接合界面にナゲットは形成されず,固相接合が基本であることが分かった.継手強度は溶接電流が増加するとともに上昇し,過電流条件では母材強度が劣化した.また,継手強度は溶接時間に対してはあまり大きな依存性は認められなかった.電極荷重はワイヤ間の接触電気抵抗と密接な関係があり,接合面のジュール熱を利用する抵抗溶接にとっては溶接条件の中でもっとも重要視すべきはパラメータであった.
接合メカニズムは,(1)ワイヤの冷間変形,(2)通電開始直後の局部溶融,(3)ワイヤの温間変形にともなう液相の排出,(4)固相接合,で構成されることが明らかになった.またラージスケールの抵抗クロスワイヤ溶接では,セットダウンを継手性能評価パラメータとして使用する場合が多いが,セットダウンだけでは継手性能を正確に評価できないことを上の接合メカニズムに基づいて明らかにした.
最適条件で接合したSUS304クロスワイヤ継手は擬似体液中で1ヶ月浸漬した後も,強度が劣化することはなかった.
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