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Nitinol lega metallica è una delle leghe più utili utilizzati per vari scopi. Ha numerose importanti applicazioni mediche.

Che cos’è il nitinolo?

È una lega di metallo nichel – titanio con alcune proprietà uniche. È anche conosciuto come Nichel titanio. Questa lega presenta la superelasticità o pseudoelasticità e le proprietà di memoria di forma. Significa che questo metallo unico può ricordare la sua forma originale e mostra una grande elasticità sotto stress.

Composizione Nitinol

Questa lega metallica è composta da nichel e titanio. Contiene questi due elementi a percentuali atomiche approssimativamente uguali. Il nichel è un allergene noto e potrebbe anche avere proprietà cancerogene. A causa di questo motivo il contenuto di nichel di questa lega ha sollevato grandi preoccupazioni circa la sua utilità nel settore medico.

Produzione di Nitinol

Per la produzione di questa lega è necessario un controllo compositivo estremamente stretto. Per questo motivo è molto difficile preparare questa lega. La straordinaria reattività del titanio è un altro ostacolo nella sua preparazione. Due metodi di fusione primari sono attualmente utilizzati per questo scopo:

• Vacuum Arc Remelting: In questo metodo, un arco elettrico viene colpito tra una piastra di rame raffreddata ad acqua e le materie prime. Lo stampo in rame raffreddato ad acqua viene utilizzato per fondere i costituenti in alto vuoto per impedire l’introduzione di carbonio.
• Fusione a induzione sotto vuoto: le materie prime vengono riscaldate in un crogiolo di carbonio utilizzando campi magnetici alternati. Questo è realizzato anche in alto vuoto; tuttavia, il carbonio viene introdotto in questo processo.

Immagine 1 – Nitinol

Non ci sono quantità considerevoli di dati che dimostrano che il prodotto di un metodo è migliore dell’altro. Entrambi questi metodi hanno diversi vantaggi da offrire. Altri metodi come la fusione del cranio ad induzione, la fusione dell’arco al plasma e la fusione del fascio elettronico vengono utilizzati anche a questo scopo su scala boutique. Il processo fisico di deposizione di vapore viene utilizzato anche nei laboratori.

Simbolo Nitinol

Questa lega metallica è indicata dai simboli dei suoi metalli costituenti. La formula per questa lega è NiTi.

Nitinol Storia

Questo materiale ha derivato il suo nome dai suoi costituenti e dal suo luogo di scoperta. Nel 1962, William J. Buehler e Frederick Wang scoprirono per la prima volta le proprietà uniche di questo metallo presso il Naval Ordnance Laboratory.

La commercializzazione di questa lega non fu possibile fino a un decennio più tardi. Questo ritardo è stato causato principalmente dalla difficoltà di fusione, lavorazione e lavorazione del materiale.

Nitinol Properties

La memoria di forma e le proprietà di superelasticità sono le proprietà più uniche di questa lega. La proprietà della memoria di forma consente a questo metallo di” ricordare ” la sua forma originale e mantenerla quando riscaldato al di sopra della sua temperatura di trasformazione. Succede a causa delle diverse strutture cristalline di nichel e titanio. Questo metallo pseudo-elastico mostra anche un’incredibile elasticità che è circa 10-30 volte superiore a quella di qualsiasi metallo ordinario.

Ecco alcune proprietà fisiche e meccaniche di base di questa lega:

Proprietà fisiche

Aspetto: questo è un metallo argenteo brillante.

Densità: La densità di questa lega è 6.45 gm / cm3

Punto di fusione: Il suo punto di fusione è di circa 1310 °C.

Resistività: ha una resistività di 82 ohm-cm a temperature più elevate e 76 ohm-cm a temperature più basse.

Conducibilità termica: La conducibilità termica di questo metallo è 0.1 W / cm-°C.

Capacità termica: La sua capacità termica è 0.077 cal / gm – °C.

Calore latente: questo materiale ha un calore latente di 5.78 cal/ gm.

Sensibilità magnetica: La sua sensibilità magnetica è di 3,8 emu-gm nelle alte temperature e di 2,5 nelle basse temperature.

Proprietà meccaniche

Resistenza alla trazione: la resistenza alla trazione di questo materiale varia tra 754 e 960 MPa.

Allungamento tipico alla frattura: 15,5 percento

Carico di snervamento tipico: 560 MPa in alta temperatura; 100 MPa in bassa temperatura

Modulo elastico approssimativo: 75 GPa in alta temperatura; 28 GPa in bassa temperatura

Rapporto approssimativo di Poisson: 0.3

La produzione di dispositivi Nitinol

La lavorazione a caldo di questo materiale è relativamente facile rispetto alla lavorazione a freddo. L’enorme elasticità di questo materiale rende difficile la lavorazione a freddo aumentando il contatto del rullo. Ciò si traduce in estrema usura dell’utensile e resistenza all’attrito. Queste ragioni rendono anche la lavorazione di questa lega estremamente difficile. Il fatto che questo materiale abbia una scarsa conduttività termica non aiuta a questo scopo. È relativamente facile eseguire la rettifica, il taglio laser e la lavorazione a scarica elettrica (EDM) su questo metallo.

Il trattamento termico di questo materiale è molto critico e delicato. La combinazione di trattamento termico e lavorazione a freddo è importante per controllare le proprietà utili di questo metallo.

Nitinol Fili

Nitinol è utilizzato per la fabbricazione di filo attuatore a memoria di forma utilizzato per numerosi scopi industriali. Questo cavo è usato per i guidewires, gli stiletti ed i file ortodontici. Questo filo è ideale per applicazioni che richiedono elevate sollecitazioni di carico e scarico, nonché per montature per occhiali e antenne per telefoni cellulari. Tuttavia, gli usi principali di questo filo sono in stent e cesti di recupero di pietra.

Stent Nitinol

Questa lega viene utilizzata per la produzione di stent endovascolari che sono molto utili nel trattamento di varie malattie cardiache. Viene utilizzato per migliorare il flusso sanguigno inserendo uno stent al nichel titanio collassato in una vena e riscaldandolo. Questi stent sono anche usati come sostituto delle suture.

Nitinol Basket

I cestelli in nichel titanio sono adatti per molte applicazioni mediche in quanto sono più elastici e meno pieghevoli di molti altri metalli. Questo strumento a cestello è molto utile per la cistifellea.

Nitinol Utilizza

Ecco alcune delle principali applicazioni della lega metallica Nitinol:

Applicazioni mediche

• Questa lega è molto utile in odontoiatria, specialmente in ortodonzia per fili e staffe che collegano i denti. Sure Smile (un tipo di parentesi graffe) è un esempio della sua applicazione ortodontica.
• Viene anche utilizzato in endodonzia principalmente durante i canali radicolari per la pulizia e la modellatura dei canali radicolari.
• Nella chirurgia colorettale, viene utilizzato in vari dispositivi allo scopo di ricollegare l’intestino dopo la rimozione della patologia.
• Gli stent di Nitinol sono un’altra applicazione significativa di questo metallo nei medicinali.
• Le sue proprietà biocompatibili rendono utile negli impianti ortopedici.
• I fili di Nitinol possono essere utilizzati per marcare e localizzare i tumori al seno.
• L’uso del tubo di Nitinol per vari scopi medici sta aumentando di popolarità.

Usi industriali

• I fili di Nitinol sono utilizzati nei modelli di motori termici realizzati a scopo dimostrativo.
• Questo materiale viene utilizzato nei controlli di temperatura. Le sue proprietà di modifica della forma possono essere utilizzate per attivare un resistore variabile o un interruttore per il controllo della temperatura.
• Questo metallo è spesso utilizzato nelle molle per orologi meccanici.
• È usato come asta del microfono o un’antenna retrattile nella tecnologia del telefono cellulare per la sua natura meccanica e flessibile della memoria.
• La molla di Nitinol è utilizzata in varie industrie allo scopo di utilizzare le proprietà superelastiche di questo metallo.
• I fogli di Nitinol sono utilizzati per punzonatura, stampaggio e imbutitura.

Altri usi

• È anche usato come inserto per mazze da golf per le sue capacità di cambiare forma.
• Si tratta di una scelta popolare per fare estremamente resistente vetro-cornici.
• Nitinol è usato per fare cucchiai auto-pieganti utilizzati negli spettacoli di magia.

Nitinol Disponibilità

Nichel titanio è disponibile in varie forme tra cui fili, tubi, fogli e molle. NDC è uno dei principali produttori e fornitori di questa lega metallica. Tuttavia, ci sono molti altri fornitori di cavi di Nitinol, tubi, molle ecc. Diverse forme di questo metallo sono disponibili anche online a prezzi ragionevoli.

Il nitinolo è annoverato tra le leghe metalliche più utili con numerose applicazioni industriali e mediche. È spesso la scelta migliore per molte applicazioni che richiedono enorme movimento e flessibilità. Tuttavia, questo materiale ha mostrato il guasto di affaticamento in molte applicazioni esigenti. Gli esperti stanno lavorando duramente allo scopo di definire i limiti di durata di questa lega metallica.