血管挿入用医療器具作製のための形状記憶合金細線異材接合部の界面反応制御

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550703
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 上西 啓介 大阪大学, 大学院・工学研究科・生産科学専攻, 講師 (80223478)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 廣瀬 明夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70144433) ; 小林 紘二郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70026277)
• Keywords: レーザー / 形状記憶合金 / ステンレス鋼 / 微細溶接 / 急冷凝固 / 生体材料 / 溶出試験 / 擬弾性

Research Abstract

ステントなど、生体用器具作製へのレーザ微細溶接の適用性を調べるために、SUS304およびTi-Ni系形状記憶合金細線のYAGレーザによるスポット溶接を行い、溶接部組織、継手強度や耐食性、擬弾性特性に及ぼすレーザ条件の影響について調査した。
線材のスポット溶接では、線径及びパルス幅が、小さいほど溶融金属幅は小さくできるが、逆に溶接可能な入熱条件域は小さくなった。ステンレス鋼に対してTi-Ni形状記憶合金ではその入熱域が更に狭くなることから、より精密なレーザ条件の制御が重要となる。その解決法として本研究では、パルス幅2msでのレーザを用いたステンレス鋼のスポット溶融について、波形を制御することによりこの条件域を広くすることができたことから、今後実験的および理論的両面の観点より、微細溶接のためのレーザ波形のあり方について考察する必要があると考えられる。
SUS304溶接金属部は微細なセルラーデンドライト組織を、HAZ部は再結晶組織を呈し、引張強さは熱処理により焼きなました母材以上の強度が得られた。また生体類似環境を想定した生理食塩水による塩水浸漬試験においても良好な耐食性を有していた。
NT-E4溶接金属部は母材と同様のB2相であったが、母材の微細再結晶組織が溶融および熱影響によりデンドライト化したため擬弾性特性を示さなくなったが、溶融金属幅を狭くすることで試料全体としての特性はほとんど損なわれなかった。
レーザスポット溶融で得られた知見をもとに、線材の重ね溶接および平行溶接を試みたところ、レーザ条件を最適化することにより、母材並みの良好な継手を形成できることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Keisuke.Uenishi: "Microstructure and Tensile Strength of Stainless Steel Wires Micro Melted by YAG Laser"Materials Transactions. Vol.43 No.12. 3083-3087 (2002)
• [Publications] Masaya Takatugu: "Nd-YAG Lase Micro Welding of Stainless Wire"Proceedings of the International Welding and Joining Conference. -Korea 2002. 187-192 (2002)