[發(fā)明專利]一種NiTi納米線及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910669041.2
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN110216281B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 史曉斌;陳健;楊宏亮;武逸群;李亞華
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C22C30/00;C25F3/02
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發(fā)明公開了一種NiTi納米線及其制備方法，將Ni、Ti和V元素按原子百分比Ni：Ti：V＝31～37：29～37：26～40配料后混合，通過電弧熔煉得到合金鑄錠；將合金鑄錠鍛造拉拔后得到絲材；在常溫常壓下，將硝酸與甲醇按照體積比1:1～10配置電解液；用絲材制得電解陽極，以不銹鋼電極作為電解陰極，將電解陽極和電解陰極分別放入放有電解液的電解池內(nèi)；以恒壓直流電源為電解電源，輸出電壓為2～9V，電解至電流密度下降為零時停止電解；將電解陽極取出，清洗烘干后得到NiTi納米線。本發(fā)明采用電解法制備電解制備NiTi納米線，直徑更小，可達到100nm以下，長度可以達到15μm以上；整個制備方法簡單，只需拉拔至1～2mm，拉拔道次較少，工藝簡單、成本低、能耗低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米材料的制備方法，尤其涉及的是一種NiTi納米線及其制備方法。

背景技術(shù)

NiTi形狀記憶合金具有優(yōu)異的形狀記憶效應和超彈性等性能特征，這些性能特征與NiTi馬氏體相變息息相關(guān)，其馬氏體相變可經(jīng)溫度和應力誘導發(fā)生。

NiTi合金的形狀記憶效應及超彈特性具有應用于微機電系統(tǒng)(micro electromechanical systems,MEMS)的潛力。MEMS集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型致動器以及信號處理和控制電路,直至接口、通訊和電源等于一體的微型系統(tǒng)。結(jié)合NiTi馬氏體相變引起的性能特征和MEMS微型化的特點，NiTi合金可作為MEMS的微型致動器或傳感器材料，使MEMS微型致動器或傳感器具有良好穩(wěn)定性。但普通NiTi絲材尺寸過大，不符合MEMS的使用要求。因此，需要在制備過程中減小NiTi的尺寸。

現(xiàn)階段對小尺寸NiTi合金的制備方法有：1、冷拉拔配合退火處理，2、冷拉拔配合焦耳退火交替等方法。這些制備方法制備得到的NiTi合金直徑尺寸為幾十個微米，不符合MEMS的微米級甚至納米級要求，并且制備工藝復雜和成本較高。

現(xiàn)有的制備納米級纖維(納米線)的方法還包括電解法，人們通過電解法，在NiTi/NbTi和NiTi/TiC復合材料中萃取出NbTi及TiC納米線。但由于相較于NbTi及TiC，NiTi的電極電位更低，使用電解法無法在萃取過程中得到NiTi納米線。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于：如何制備納米級別的NiTi合金，提供了一種NiTi納米線及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的，本發(fā)明包括以下步驟：

(1)將Ni、Ti和V元素按原子百分比Ni：Ti：V＝31～37：29～37：26～40配料后混合，通過電弧熔煉得到合金鑄錠；

(2)將合金鑄錠鍛造拉拔后得到絲材；

(3)在常溫常壓下，將硝酸與甲醇按照體積比1:1～10配置電解液；

(4)用絲材制得電解陽極，以不銹鋼電極作為電解陰極，將電解陽極和電解陰極分別放入放有電解液的電解池內(nèi)；

(5)以恒壓直流電源為電解電源，輸出電壓為2～9V，電解至電流密度下降為零時停止電解；

(6)將電解陽極取出，清洗烘干后得到NiTi納米線。

所述步驟(2)中，鑄錠進行750℃鍛造成棒狀，直徑為4～6mm，然后通過550℃熱拔制得直徑為0.8～1.2mm的絲材。通過鍛造拉拔制備成尺寸適合的絲材。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述步驟(3)中，硝酸的濃度為50～70wt％，甲醇的濃度為80～99.9wt％。

所述NiTi納米線的直徑小于100nm。可以制備納米級別的NiTi納米線。

所述NiTi納米線的長度大于15μm。納米線的長度可以達到微米級別。