一种高精度、高效率镍钛形状记忆合金毛细管制备方法与流程

本发明属于材料加工领域，尤其涉及一种高精度、高效率镍钛形状记忆合金毛细管制备方法。

背景技术：

1、钛镍形状记忆合金是一种重要的功能材料，具有优异的形状记忆功能、超弹性、良好的耐蚀性和生物相容性。自20世纪60年代初期发现以来，在航空航天、电子、医疗等诸多领域获得广泛应用。目前，世界上只有少数国家或公司具有镍钛形状记忆合金毛细管的生产能力并实现了产业化。国内的北京有色金属研究院、沈阳金属所、知名高校及某些民办企业也都在进行积极的研制工作。

2、挤压和拉拔是制备镍钛形状记忆合金毛细管的主要方法。挤压工艺主要分为三种：正挤压、反挤压和可变形芯模挤压，挤压工艺适用于生产较大规格的镍钛合金管材，相反拉拔工艺适用于生产小规格镍钛毛细管，传统管材的有模拉拔可以分为固定芯头拉拔、浮动芯头拉拔、芯模拉拔和无芯有模拉拔，但其不适用于制备高精度的毛细管，一方面带芯拉拔在管中插入芯棒也越来越困难，另一方面由于微型化的尺寸效应，模具与管材之间的摩擦阻力增大，导致成形极限降低。

3、现有技术的管材拉拔所需拉拔道次多、效率慢的问题，即现有技术的管材拉通常为每道次变形量10％左右，整体拉拔数大于30次，因此制备毛细管需要至少15次中间退火，导致拉拔效率慢。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高精度、高效率镍钛形状记忆合金毛细管制备方法，以解决现有技术的管材拉拔所需拉拔次数多、成形极限低、效率慢的问题。

2、本发明采用以下技术方案：一种高精度、高效率镍钛形状记忆合金毛细管制备方法，由以下步骤组成：

3、步骤1：经过脉冲穿孔及电火花线切割将棒材制成管坯，并在酸洗液中酸洗；

4、步骤2：采用无模拉拔对管坯拉拔2-10次；

5、步骤3：采用冷拉拔对管坯拉拔1次；

6、步骤4：采用无模拉拔对管坯拉拔1-2次；

7、步骤5：采用冷拉拔对管坯拉拔1次得到成品毛细管；

8、其中，成品毛细管的外径小于1mm，壁厚0.02～1mm，长度1～2m。

9、进一步地，步骤1中的管坯原料按重量百分比包括如下组分：ni：54～57wt％及余量ti。

10、进一步地，步骤1中酸洗温度为50～80℃，酸洗时间为30～60min。

11、进一步地，步骤2和步骤4中拉拔过程加热温度为700～950℃，拉拔速度为5～15mm/min，单道次减面率为30～50％。

12、进一步地，步骤3和步骤5中拉拔过程单道次减面率小于5％，冷拉拔后的管材在400～600℃温度下，以速度2m/min退火并矫直。

13、进一步地，步骤2和4中的无模拉拔采用棒状钨钢作为不可变形芯。

14、进一步地，步骤3和5中冷拉拔采用可变形黄铜芯。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明采用无模拉拔结合冷拉拔，可大大提高传统拉拔效率并获得高尺寸精度的镍钛毛细管；

17、本发明首先采用不可变形芯无模拉拔对管坯拉拔2-10次，其每道次减面率为30～50％，可快速将管材拉拔至较小的尺寸及壁厚，但由于不可变形芯无模拉拔后管材外表面较为粗糙，尺寸精度低，因此，在无模拉拔后采用冷拉拔对管坯拉拔1次，此时管材外壁由于模具的约束表面粗糙度及尺寸精度将会有较大改善，通过在中间引入冷拉拔，也可以规避管材在成品时尺寸及表面无法直接通过最后冷拉拔实现；

18、本发明中间冷拉拔后再对管材采用无模拉拔对管坯拉拔1-2次，可再次快速将管材拉拔至成品尺寸附近，但由于经过1-2次无模拉拔后管材外表面粗糙度及尺寸精度略有下降，最后再将管材采用冷拉拔将管坯拉拔1次得到成品毛细管，以提高管材外壁的尺寸精度和表面粗糙度，且由于中间冷拉拔的引入，最终毛细管成品整体内外表面质量及尺寸精度得到了良好的保证。因此，本发明通过在多道次无模带芯拉拔的中间及最后阶段引入有模拉拔，以提高管材的尺寸精度和表面粗糙度；

19、本发明在不可变形芯无模拉拔拉拔过程中芯棒为硬质合金，管材内径尺寸基本不改变，在有模拉拔过程中选用可变形黄铜芯模，这样在拉拔过程中管材黄铜芯棒与镍钛形状记忆合金管内外径协同变形，实现管材整体尺寸的减小。

技术特征：

1.一种高精度、高效率镍钛形状记忆合金毛细管制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：

2.根据权利要求1所述的一种高精度、高效率镍钛形状记忆合金毛细管制备方法，其特征在于，步骤1中的管坯原料按重量百分比包括如下组分：ni：54～57wt％及余量ti。

3.根据权利要求1所述的一种高精度、高效率镍钛形状记忆合金毛细管制备方法，其特征在于，步骤1中酸洗温度为50～80℃，酸洗时间为30～60min。

4.根据权利要求1所述的一种高精度、高效率镍钛形状记忆合金毛细管制备方法，其特征在于，步骤2和步骤4中拉拔过程加热温度为700～950℃，拉拔速度为5～15mm/min，单道次减面率为30～50％。

5.根据权利要求1所述的一种高精度、高效率镍钛形状记忆合金毛细管制备方法，其特征在于，步骤3和步骤5中拉拔过程单道次减面率小于5％，冷拉拔后的管材在400～600℃温度下，以速度2m/min退火并矫直。

6.根据权利要求1所述的一种高精度、高效率镍钛形状记忆合金毛细管制备方法，其特征在于，步骤2和4中的无模拉拔采用棒状钨钢作为不可变形芯。

7.根据权利要求1所述的一种高精度、高效率镍钛形状记忆合金毛细管制备方法，其特征在于，步骤3和5中冷拉拔采用可变形黄铜芯。

技术总结
本发明公开了一种高精度、高效率镍钛形状记忆合金毛细管制备方法，由以下步骤组成：步骤1：经过脉冲穿孔及电火花线切割将棒材制成管坯，并在酸洗液中酸洗；步骤2：采用无模拉拔对管坯拉拔2‑10次；步骤3：采用冷拉拔对管坯拉拔1次；步骤4：采用无模拉拔对管坯拉拔1‑2次；步骤5：采用冷拉拔对管坯拉拔1次得到成品毛细管；本发明采用无模拉拔结合冷拉拔，可大大提高传统拉拔效率并获得高尺寸精度的镍钛毛细管。

技术研发人员：赵芬芬,李富强,叶俊杰,陈曦,文娜,杨晓康,刘春雨
受保护的技术使用者：西安思维智能材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27