2020104155539一种镍钛形状记忆合金微丝表面加工工艺.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利

(10)授权公告号CN111633044B
(45)授权公告日2022.09.30
(21)申请号202010415553.9B21C19/00(2006.01)
(22)申请日2020.05.16C22F1/00(2006.01)
C22F1/10(2006.01)
(65)同一申请的已公布的文献号C23C8/36(2006.01)
申请公布号CN111633044A
审查员孟鑫
(43)申请公布日2020.09.08

(73)专利权人常州艾易泰合金科技有限公司
地址213000江苏省常州市天宁区劳动东
路355号11幢2楼
专利权人上海七久新材料科技有限公司
(72)发明人占静玲丁希可蔡正午
(74)专利代理机构南京九致知识产权代理事务
所(普通合伙)32307
专利代理师严巧巧
(51)Int.Cl.
B21C1/04(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页
(54)发明名称
一种镍钛形状记忆合金微丝表面加工工艺
(57)摘要
本发明提供的镍钛形状记忆合金微丝表面
加工工艺，涉及材料加工领域，通过对预处理后
的镍钛形状记忆合金微丝在多次冷拉拔工艺处
理后再进行渗氮处理，获得高疲劳寿命的镍钛形
状记忆合金微丝。通过拉丝模具对钛形状记忆合
金微丝进行冷拉拔处理可精准控制在微丝表面
形成非晶层，在此基础上进行渗氮处理，可实现
非晶层晶化，形成厚度精确可控的硬化层。本发
明的技术方案适用于工业化、简洁可操控的在镍
钛形状记忆合金微丝表面加工硬化层，有效抑制
镍钛形状记忆合金微丝表面疲劳裂纹的萌生，大
幅度提高形状记忆合金微丝的疲劳寿命，同时不
会损伤丝材本身的形状记忆功能。
CN111633044B
CN111633044B权利要求书1/1页

1.一种镍钛形状记忆合金微丝表面加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)取完成末道次热处理并进行矫直后的镍钛形状记忆合金微丝记为第一微丝，所述第
一微丝的直径为d；
2)选用2～3组直径逐渐减小的拉丝模具依次对第一微丝进行冷拉拔工艺处理，获得第
二微丝，所述第二微丝为经冷拉拔工艺处理后表面形成非晶层的第一微丝；
3)对第二微丝进行渗氮处理，并获得第三微丝，第三微丝为经渗氮处理后表面形成晶
化富氮涂层的第二微丝；其中，第二微丝进行渗氮处理的温度为300℃～450℃，渗氮处理的
时间不超过3min；
所述步骤2)中选用3组直径逐渐减小的拉丝模具依次对第一微丝进行冷拉拔工艺处
理，所述拉丝模具压缩区的锥角为α，α的取值范围为18°～30°；定义3组直径逐渐减小的拉
丝模具依次为第一模具、第二模具和第三模具，第一模具的直径为k1d、第二模具的直径为
k2d、第三模具的直径为k3d，则k1的取值范围为0.96～0.98，k2的取值范围为0.94～0.96，
k3的取值范围为0.93～0.95；所述第二微丝表面非晶层的厚度为D1，D1的取值范围为50nm
～200nm；
所述步骤3)中第三微丝表面晶化富氮涂层的厚度为D2，D2的取值范围为50nm～200nm，
并且晶化富氮涂层中氮原子的形态包括固溶态和氮化钛化合物形态、晶粒尺度为10nm～
30nm。
2.根据权利要求1所述的镍钛形状记忆合金微丝表面加工工艺，其特征在于，所述步骤
3)采用管式炉等离子渗氮工艺对第二微丝进行渗氮处理，所述管式炉等离子渗氮工艺中第
二微丝两端保持范围在150MPa～250MPa之间的张力。
3.根据权利要求1所述的镍钛形状记忆合金微丝表面加工工艺，其特征在于，所述拉丝
模具的冷拉拔工艺包括使用油质润滑液，进行喷淋式冷却拉拔。

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CN111633044B说明书1/6页

一种镍钛形状记忆合金微丝表面加工工艺

技术领域
[0001]本发明涉及材料加工领域，具体涉及一种镍钛形状记忆合金微丝表面加工工艺。

背景技术
[0002]形状记忆合金是一种具备超弹性、形状记忆效应、阻尼减震及位移传感等多功能
性的先进智能材料，在医疗器械、航天航空、微电子器件及机器人领域都有巨大的应用潜
力。在实际使用过程中，形状记忆合金的挑战在于控制模型复杂、驱动频率较低和疲劳寿命
等。形状记忆合金在智能驱动材料系统中，以较大的可恢复应变和输出应力著称，并以丝材
或薄膜作为主要的应用形式。在某些应用领域，比如微电子器械或线性马达执行器，对于疲
劳性能提出了较高的要求。形状记忆合金的疲劳性能与材料的杂质含量、表面质量、应变幅
度、使用环境等密切相关。根据工业界报道，在以上各种因素得到较好控制情况下，形状记
忆合金丝材的疲劳寿命可以达到数十万次级别，但是仍然无法完全满足工业应用需求。
[0003]研究人员主要从形状记忆合金的疲劳产生根源上进行研究和优化，比如研究和了
解形状记忆合金的