Stop nitino-nikiel-tytan-NiTi

Nitinol, znany również jako stop NiTi lub stop niklowo-tytanowy, to stop niklowo-tytanowy o niemal równoatomowym stosunku, znany z efektu pamięci kształtu i superelastyczności. Podstawową wartością Nitinolu jest jego „odzysk po deformacji”. W pewnych warunkach temperaturowych materiał może powrócić do swojego pierwotnego kształtu; może również wytrzymać znaczne odkształcenie sprężyste i odzyskać siły w określonych warunkach. Od czasu jego wprowadzenia w latach 60. XX wieku stopniowo ewoluował od materiału wojskowego do stopu głównego nurtu w sektorze medycznym i inżynierii precyzyjnej.

Rozwój Nitinolu sięga wczesnych lat sześćdziesiątych XX wieku. Został on po raz pierwszy odkryty przez Laboratorium Uzbrojenia Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych podczas badań związków międzymetalicznych niklowo-tytanowych; nazwa „Nitinol” pochodzi od słów Ni, Ti i Laboratorium Uzbrojenia Marynarki Wojennej.

W tamtym czasie sektory lotniczy, obronny i inżynierii precyzyjnej wymagały specjalistycznego materiału metalicznego. Chociaż konwencjonalne metale zapewniały wytrzymałość, a stal sprężynowa zapewniała elastyczność, żaden z nich nie był w stanie aktywnie przywrócić swojego kształtu po podgrzaniu, ani nie był w stanie w sposób niezawodny odzyskać siły po dużych odkształceniach w konstrukcjach o małej skali. Efekt pamięci kształtu i superelastyczność Nitinolu precyzyjnie wypełniły tę lukę – ulega on przemianie fazowej pomiędzy fazą austenityczną i martenzytyczną, przywracając w ten sposób swój zadany kształt po zmianie temperatury lub działaniu sił zewnętrznych.

Zdolność Nitinolu do osiągnięcia tej funkcjonalności można przypisać układowi niklowo-tytanowemu, którego stosunek jest bliski stechiometryczny. Przy zawartości niklu wynoszącej 54,50–57,00% i pozostałej części tytanu, skład ten stanowi podstawę przemiany fazowej stopu niklowo-tytanowego. Na końcową temperaturę pamięci kształtu materiału, zachowanie supersprężyste i stabilność zmęczeniową dodatkowo wpływa kontrola składu, obróbka na zimno, obróbka cieplna i końcowe warunki przetwarzania.

W stanie wyżarzonym Nitinol ma wytrzymałość na rozciąganie ≥551 MPa i wydłużenie ≥10–15%. Posiada pamięć kształtu lub właściwości supersprężyste, ale zachowuje pewien poziom wytrzymałości i plastyczności, dzięki czemu nadaje się do wytwarzania prowadników, stentów, elementów elastycznych i mikrosiłowników.

Na wczesnych etapach Nitinol był stosowany głównie w elementach reagujących na temperaturę, siłownikach i specjalistycznych elastycznych elementach konstrukcyjnych.

Do najwcześniejszych obszarów zastosowań należały sprężyny o kontrolowanej temperaturze, siłowniki z pamięcią kształtu, elementy złączne, mikrosiłowniki i konstrukcje samoresetujące. W przypadku tych komponentów nie skupiono się na tradycyjnej nośności, ale raczej na wykorzystaniu zdolności materiału do odzyskiwania kształtu w odpowiedzi na zmiany temperatury lub naprężenia.

Nitinol został również zastosowany na wczesnym etapie w sektorach lotniczym i inżynierii precyzyjnej. Siłowniki z pamięcią kształtu, elementy tłumiące, rozkładane elementy konstrukcyjne i elementy regulujące temperaturę – wszystkie wymagają, aby materiał zapewniał stabilne działanie w ograniczonych przestrzeniach.

Stop Nitinolu jest obecnie stosowany głównie w medycynie, lotnictwie, inteligentnych konstrukcjach, sterowaniu przemysłowym i inżynierii precyzyjnej i szczególnie dobrze nadaje się do komponentów wymagających jednocześnie pamięci kształtu, superelastyczności, odporności na zmęczenie i możliwości mikrouruchamiania.

Typowe zastosowania obejmują:

Medycyna: stenty naczyniowe, druty prowadzące, łuki ortodontyczne, filtry żyły głównej dolnej, kosze do usuwania kamieni, druty wzmacniające cewniki i ortopedyczne urządzenia utrwalające z pamięcią kształtu.

Przemysł lotniczy: siłowniki z pamięcią kształtu, elementy napędu o kontrolowanej temperaturze, rozkładane elementy konstrukcyjne, elementy tłumiące i małe mechanizmy samoresetujące.

Zastosowania przemysłowe: sprężyny z kontrolowaną temperaturą, elementy zaworów uruchamiane termicznie, zaciski samoresetujące, inteligentne elementy złączne, elementy czujników.

Inżynieria mechaniczna: miękkie przewody napędowe robotyki, mikrosiłowniki, bioniczne elementy napędu palcowego, chwytaki samoresetujące, elastyczne przeguby robotów.

Sunxin dostarcza stop Nitinol/NiTi w postaci arkuszy, prętów, drutu i rur, a także w niestandardowych wymiarach.

Odpowiednie wymagania, takie jak ASTM F2063, ASTM F2004 i ASTM F2005, można omówić w zależności od postaci produktu i zastosowania końcowego. Szczególne obowiązujące normy, wymagania dotyczące temperatury przejścia fazowego, warunki dostawy i elementy testowe muszą zostać potwierdzone zgodnie z rysunkami klienta, specyfikacjami zamówienia i przeznaczeniem końcowym.

Dostępne specyfikacje obejmują:

Blachy: T0,5–T200,0 mm, walcowane, długości standardowe 200 / 250 / 300 mm, szerokości 200 / 300 / 500 / 1000 mm, tolerancja -0,0 / +1,0 mm, dostarczane w stanie wyżarzonym lub po obróbce plastycznej na zimno.

Pręty: Φ1,0–Φ100,0 mm, polerowane lub precyzyjnie polerowane, standardowa długość 3 m sztuka, tolerancje do potwierdzenia h6–h9, dostarczane w stanie wyżarzonym lub odrobionym na zimno.

Drut: Φ0,6–Φ3,0 mm, polerowany lub precyzyjnie polerowany, standardowa długość 1 m na sztukę, tolerancje do potwierdzenia jako h6–h9, dostarczany w stanie wyżarzonym lub obrobionym na zimno.

Rury: średnica zewnętrzna 1,0–10,0 mm, średnica wewnętrzna 0,08–2,0 mm, polerowane lub precyzyjnie polerowane, standardowa długość 3 m na sztukę, tolerancje do potwierdzenia jako h6–h9, dostarczane w stanie wyżarzonym lub obrobionym na zimno.

Przed rozpoczęciem produkcji projektów Nitinol / NiTi Alloy zaleca się potwierdzenie formy materiału, stanu dostawy, wymiarów, tolerancji, wykończenia powierzchni i wymagań dotyczących temperatury przejścia fazowego. W przypadku wyrobów medycznych, prowadników, stentów, drutów ortodontycznych, drutów napędowych i projektów mikrosiłowników konieczne jest również potwierdzenie składu niklowo-tytanowego, właściwości mechanicznych, wymagań dotyczących supersprężystości, wymagań zmęczeniowych, jakości powierzchni, elementów kontroli, dokumentacji jakościowej i wymagań dotyczących identyfikowalności.

Sunxin posiada certyfikat systemów zarządzania jakością ISO 13485 i ISO 9001 i może wspierać zarządzanie partiami, kontrolę identyfikowalności, koordynację testów i zarządzanie dokumentacją jakości.