[发明专利]一种多孔镍钛板的制备方法

说明书

本发明涉及一种多孔镍钛板的制备方法，属于金属材料制备技术领域。本发明公开的制备方法是将表面洁净的冷变形镍钛网堆叠在一起，采用真空热压工艺，使镍钛接触面之间的原子相互扩散，相互渗透，结合成一个整体，从而获得多孔镍钛板。本发明采用表面洁净的冷变形镍钛网作为真空热压的材料，可以加快热压扩散的速度和效果。本发明获得的多孔镍钛板中孔隙均匀，数量大小可控，更有利的是多孔镍钛板中有害杂质少，晶粒组织细小，具有优良的形状记忆效应和超弹性，具有很强的实用性。

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，特别涉及一种多孔镍钛板的制备方法。

背景技术

镍钛合金因其独特优异的性能，目前在生物医用材料领域得到了广泛应用，包括介入支架、正畸丝以及接骨板与接骨钉等。作为骨科医用金属材料，镍钛合金的弹性模量比普通金属低得多，只有80GPa左右，是一种很好的骨科植入材料，人体骨组织弹性模量只有20～40GPa，与之相比，镍钛合金的弹性模量仍然较高。另外镍钛合金的表面惰性使其容易产生植入松动失效。这些问题都限制了镍钛合金在骨科领域的进一步应用。

为了解决这些问题，不少研究者提出将镍钛合金制备成多孔材料，从而获得更加优异的性能。多孔镍钛合金将在强度、刚度以及密度方面具有最合理的组合，同时多孔性有利于诱导骨组织的长入，使植入物的固定更加安全、可靠。此外更重要的是多孔镍钛合金的形状记忆效应和独特的体积记忆效应，使植入物的植入过程变得简单，可大大减轻病人的痛苦。多孔镍钛合金作为骨、关节和牙齿等硬组织修复和替换的医用材料，其性能优势将是其它材料所不能比拟的。

但是多孔镍钛合金的制备是一个难点。目前国内外应用最多的几种多孔合金制备方法包括鋳造法、金属沉积法、浸渍法、纤维冶金法和粉末冶金法等。以上方法可以归结为两类，一类为建立在制备致密镍钛合金的传统熔炼方法基础上的改良方法，一类为粉末冶金及其衍生的新方法。由于钛元素高温下非常活泼，各种制备多孔镍钛合金的方法均很难控制TiC、TiO2等杂质相的数量，而且也难控制TiNi2和TiNi3等没有形状记忆效应的金属间化合物相的形成，这些方法制备的多孔镍钛合金均存在形状记忆效应和超弹性差的问题，从而限制了多孔镍钛合金的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔镍钛形状记忆合金制备方法，解决目前多孔钛镍合金形状记忆效应和超弹性差的问题。

采用块体材料通过扩散焊制备多孔镍钛合金是另一种有效的思路，但是镍钛合金的扩散焊接是一个难点，一方面焊接界面上镍原子与钛原子的扩散速度相差很大，长时间的扩散会导致界面空洞反而影响焊接效果；另一方面细小的晶粒度对合金的形状记忆效应和超弹性具有重要意义，过高温度与过长时间均对合金性能不利；如何获得晶粒细小的优质焊接界面是目前镍钛合金扩散焊技术需要解决的难题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

将镍钛丝材冷拉至预定尺寸并低温矫直后，酸洗去除表面氧化层，制备成平面钛镍丝网，经过表面活化后，将多个镍钛丝网堆叠在一起，并放入真空热压炉的模具中结合成一个整体。

本发明另一技术方案是将表面洁净的冷轧镍钛板冲孔成镍钛网，经过酸洗活化后，经过同样的真空热压工艺后，形成多孔镍钛板。

进一步，所述真空热压工艺为：真空度小于10^-2Pa，温度800℃～1000℃，热压压力0.5～5Mpa，热压时间0.5～5h。使镍钛丝接触面之间的原子相互扩散，相互渗透，改善内部结构，形成多孔镍钛合金板。

进一步，所述钛镍网采用丝材编织工艺制备。

进一步，所述丝材编织的工艺流程为：镍钛合金丝→冷拔变形→低温矫直→酸洗→编织丝网→活化→堆叠。

进一步，所述镍钛板经过冷轧变形→低温矫平→冲孔→酸洗→活化→堆叠→真空热压→成型为多孔镍钛板。