Lega Nitinol-Nichel Titanio-NiTi

Il nitinol, noto anche come lega NiTi o lega di nichel-titanio, è una lega di nichel-titanio con un rapporto quasi equiatomico, rinomata per il suo effetto memoria di forma e la superelasticità. Il valore fondamentale del Nitinol risiede nel suo 'recupero della deformazione'. In determinate condizioni di temperatura il materiale può ritornare alla forma originale; può anche sopportare una deformazione elastica significativa e recuperare in condizioni specifiche. Dalla sua introduzione negli anni '60, si è gradualmente evoluta da materiale di livello militare a lega tradizionale nei settori medico e dell'ingegneria di precisione.

Lo sviluppo del Nitinol può essere fatto risalire ai primi anni '60. È stato scoperto per la prima volta dal Naval Ordnance Laboratory degli Stati Uniti durante la ricerca sui composti intermetallici di nichel-titanio; il nome 'Nitinol' deriva da Ni, Ti e Naval Ordnance Laboratory.

A quel tempo, i settori aerospaziale, della difesa e dell’ingegneria di precisione richiedevano un materiale metallico specializzato. Sebbene i metalli convenzionali fornissero resistenza e l’acciaio per molle offrisse elasticità, nessuno dei due era in grado di ripristinare attivamente la propria forma dopo il riscaldamento, né potevano ottenere in modo affidabile il recupero da grandi deformazioni all’interno di strutture su piccola scala. L'effetto memoria di forma e la superelasticità del Nitinol hanno colmato esattamente questa lacuna: subisce una transizione di fase tra le fasi austenitica e martensitica, ripristinando così la sua forma predeterminata in seguito a cambiamenti di temperatura o all'applicazione di forze esterne.

La capacità del Nitinol di raggiungere questa funzionalità è attribuibile al suo sistema nichel-titanio, che ha un rapporto quasi stechiometrico. Con un contenuto di nichel del 54,50–57,00% e titanio che costituisce la parte restante, questa composizione è alla base del comportamento di trasformazione di fase della lega nichel-titanio. La temperatura finale della memoria di forma del materiale, il comportamento superelastico e la stabilità alla fatica sono ulteriormente influenzati dal controllo della composizione, dalla lavorazione a freddo, dal trattamento termico e dalle condizioni di lavorazione finali.

Allo stato ricotto, il Nitinol ha una resistenza alla trazione ≥ 551 MPa e un allungamento ≥ 10–15%. Pur possedendo memoria di forma o proprietà superelastiche, mantiene un certo livello di resistenza e duttilità, rendendolo adatto alla fabbricazione di fili guida, stent, componenti elastici e microattuatori.

Nelle sue fasi iniziali, il Nitinol veniva utilizzato principalmente in elementi sensibili alla temperatura, attuatori e componenti strutturali elastici specializzati.

Molle a temperatura controllata, attuatori a memoria di forma, dispositivi di fissaggio, microattuatori e strutture autoripristinanti sono state tra le prime aree di applicazione. L'obiettivo di questi componenti non era la tradizionale capacità di carico, ma piuttosto l'utilizzo della capacità del materiale di recuperare la sua forma in risposta ai cambiamenti di temperatura o allo stress.

Il nitinol è stato adottato precocemente anche nei settori aerospaziale e dell'ingegneria di precisione. Gli attuatori a memoria di forma, gli elementi di smorzamento, i componenti strutturali dispiegabili e gli elementi di controllo della temperatura richiedono tutti che il materiale esegua operazioni stabili all'interno di spazi ristretti.

La lega di nitinol è attualmente utilizzata principalmente nei settori medico, aerospaziale, delle strutture intelligenti, del controllo industriale e dell'ingegneria di precisione ed è particolarmente adatta per componenti che richiedono memoria di forma, superelasticità, resistenza alla fatica e capacità di microattuazione contemporaneamente.

Le applicazioni comuni includono:

Settore medico: stent vascolari, fili guida, archi ortodontici, filtri per vena cava inferiore, cestelli per il recupero di calcoli, fili di rinforzo per cateteri e dispositivi ortopedici di fissaggio a memoria di forma.

Aerospaziale: attuatori a memoria di forma, componenti di azionamento a temperatura controllata, componenti strutturali dispiegabili, elementi di smorzamento e piccoli meccanismi di autoripristino.

Applicazioni industriali: molle a temperatura controllata, componenti di valvole ad azionamento termico, morsetti autoripristinanti, dispositivi di fissaggio intelligenti, componenti di sensori.

Ingegneria meccanica: cavi di azionamento della robotica morbida, microattuatori, componenti di azionamento delle dita bioniche, pinze autoripristinanti, giunti robotici flessibili.

Sunxin fornisce leghe Nitinol/Niti sotto forma di fogli, barre, fili e tubi, nonché in dimensioni tagliate su misura.

I requisiti rilevanti come ASTM F2063, ASTM F2004 e ASTM F2005 possono essere discussi a seconda della forma del prodotto e dell'uso finale. Gli standard specifici applicabili, i requisiti della temperatura di transizione di fase, le condizioni di consegna e gli elementi di prova devono essere confermati in conformità con i disegni del cliente, le specifiche di approvvigionamento e l'uso finale.

Le specifiche disponibili includono:

Lamiere: T0,5–T200,0 mm, finite in lamiera, lunghezze standard 200 / 250 / 300 mm, larghezze 200 / 300 / 500 / 1000 mm, tolleranza -0,0 / +1,0 mm, fornite allo stato ricotto o lavorato a freddo.

Barre: Φ1,0–Φ100,0 mm, lucidate o lucidate di precisione, lunghezza standard 3 m per pezzo, tolleranze da confermare come h6–h9, fornite allo stato ricotto o lavorato a freddo.

Filo: Φ0,6–Φ3,0 mm, lucidato o lucidato di precisione, lunghezza standard 1 m per pezzo, tolleranze da confermare come h6–h9, fornito allo stato ricotto o lavorato a freddo.

Tubi: diametro esterno 1,0–10,0 mm, diametro interno 0,08–2,0 mm, lucidato o lucidato di precisione, lunghezza standard 3 m per pezzo, tolleranze da confermare come h6–h9, fornito allo stato ricotto o lavorato a freddo.

Prima della produzione di progetti in lega Nitinol/NiTi, si consiglia di confermare la forma del materiale, le condizioni di consegna, le dimensioni, le tolleranze, la finitura superficiale e i requisiti di temperatura di transizione di fase. Per i progetti di dispositivi medici, fili guida, stent, fili ortodontici, cavi di comando e microattuatori, è inoltre necessario confermare la composizione di nichel-titanio, le proprietà meccaniche, i requisiti di superelasticità, i requisiti di fatica, la qualità della superficie, gli elementi di ispezione, la documentazione di qualità e i requisiti di tracciabilità.

Sunxin è certificato secondo i sistemi di gestione della qualità ISO 13485 e ISO 9001 e può supportare la gestione dei lotti, il controllo della tracciabilità, il coordinamento dei test e la gestione della documentazione di qualità.