Aprendizagem de Química

Nitinol liga metálica é uma das ligas mais úteis utilizadas para diversos fins. Tem numerosas aplicações médicas importantes.

O que é Nitinol?

É uma liga metálica de níquel-titânio com algumas propriedades únicas. É também conhecida como Níquel titânio. Esta liga exibe a superelasticidade ou pseudoelasticidade e as propriedades de memória da forma. Significa que este metal único pode lembrar sua forma original e mostra grande elasticidade sob tensão.

Nitinol Composição

Esta liga metálica é composta de níquel e titânio. Ela contém estes dois elementos em percentagens atómicas aproximadamente iguais. O níquel é um alergênio conhecido e também pode ter propriedades cancerígenas. Devido a esta razão o conteúdo de níquel desta liga tem levantado grandes preocupações sobre sua utilidade na indústria médica.

Nitinol Produção

Extremamente apertado controle de composição é necessário para fazer esta liga. Devido a esta razão, é muito difícil preparar esta liga. A extraordinária reatividade do titânio é outro obstáculo na sua preparação. Dois métodos primários de fusão são actualmente utilizados para este fim:

• Remeltagem por Arco a Vácuo: Neste método, um arco eléctrico é atingido entre uma chapa de cobre arrefecida por água e as matérias primas. O molde de cobre resfriado a água é utilizado para fundir os constituintes em alto vácuo para evitar a introdução de carbono.
• Fusão por indução a vácuo: As matérias primas são aquecidas num cadinho de carbono utilizando campos magnéticos alternados. Isto também é realizado em alto vácuo; entretanto, o carbono é introduzido neste processo.

Picture 1 – Nitinol

Não há uma quantidade considerável de dados mostrando o produto de um método para ser melhor do que o outro. Estes dois métodos têm vantagens diferentes a oferecer. Outros métodos como a fusão por indução do crânio, fusão por arco de plasma e fusão por feixe electrónico também são utilizados para este fim em escala de boutique. O processo de deposição de vapor físico também é usado em laboratórios.

Nitinol Símbolo

Esta liga metálica é denotada pelos símbolos dos seus metais constituintes. A fórmula para esta liga é NiTi.

Nitinol História

Este material derivou o seu nome dos seus constituintes e o seu local de descoberta. Em 1962, William J. Buehler e Frederick Wang descobriram pela primeira vez as propriedades únicas deste metal no Naval Ordnance Laboratory.

A comercialização desta liga não foi possível até uma década mais tarde. Este atraso foi causado principalmente pela dificuldade de fundição, usinagem e processamento do material.

Propriedades do Nitinol

A memória de forma e as propriedades de superelasticidade são as propriedades mais únicas desta liga. A propriedade da memória de forma permite a este metal “lembrar” a sua forma original e retê-lo quando aquecido acima da sua transformação-temperatura. Isto acontece devido às diferentes estruturas cristalinas de níquel e titânio. Este metal pseudo-elástico também mostra uma incrível elasticidade que é aproximadamente 10 a 30 vezes mais do que qualquer metal comum.

Aqui estão algumas propriedades físicas e mecânicas básicas desta liga:

Propriedades físicas

Aspecto: este é um metal prateado brilhante.

Densidade: A densidade desta liga é de 6,45 gm/ cm3

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Ponto de fusão: o seu ponto de fusão é cerca de 1310 °C.

Resistividade: Tem uma resistividade de 82 ohm-cm em temperaturas mais altas e 76 ohm-cm em temperaturas mais baixas.

Condutividade térmica: A condutividade térmica deste metal é de 0,1 W/ cm-°C.

Capacidade de calor: Sua capacidade térmica é de 0.077 cal/ gm-°C.

Calor Latente: este material tem um calor latente de 5.78 cal/ gm.

Susceptibilidade Magnética: Sua susceptibilidade magnética é de 3,8 emu- gm em altas temperaturas e 2,5 em baixas temperaturas.

Propriedades Mecânicas

Força de Tensão Útil: A resistência máxima à tração deste material varia entre 754 e 960 MPa.

Elongamento Típico à Fratura: 15,5%

Força Típica de Rendimento: 560 MPa em alta temperatura; 100 MPa em baixa temperatura

Módulo Elástico Aproximado: 75 GPa em alta temperatura; 28 GPa em baixa temperatura

Rácio de Poisson Aproximado: 0,3

Fabricar Dispositivos Nitinol

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O trabalho a quente deste material é relativamente fácil que o trabalho a frio. A enorme elasticidade deste material torna difícil o trabalho a frio, aumentando o contacto com o rolo. Isto resulta em desgaste extremo da ferramenta e resistência à fricção. Estas razões também tornam a usinagem desta liga extremamente difícil. O fato deste material ter baixa condutividade térmica não ajuda neste propósito. É relativamente fácil de executar retificação, corte a laser e usinagem por descarga elétrica (EDM) neste metal.

O tratamento térmico deste material é muito crítico e delicado. A combinação tratamento térmico – trabalho a frio é importante para controlar as propriedades úteis deste metal.

Nitinol Fios

Nitinol é usado para fazer fios de actuadores de forma-memória usados para numerosos fins industriais. Este fio é utilizado para fios-guia, estiletes e arquivos ortodônticos. Este fio é ideal para aplicações que requerem altas cargas e altas descargas de tensão de platô, assim como para armações de óculos e antenas de telefonia celular. Entretanto, as principais utilizações deste fio são em stents e cestas de recuperação de pedra.

Nitinol Stent

Esta liga é usada para a fabricação de stents endovasculares que são altamente úteis no tratamento de várias doenças cardíacas. É usado para melhorar o fluxo sanguíneo, inserindo um stent de Níquel titânio colapsado em uma veia e aquecendo-a. Estes stents também são usados como um substituto para suturas.

Nitinol Basket

Cestos de fio de níquel titânio são bem adequados para muitas aplicações médicas, uma vez que é mais aspergente e menos dobrável do que muitos outros metais. Este instrumento de cesta é muito útil para a vesícula biliar.

Nitinol Utilizações

Aqui estão algumas das principais aplicações da liga metálica Nitinol:

Aplicações Médicas

• Esta liga é muito útil em Odontologia, especialmente em Ortodontia para fios e braquetes que ligam os dentes. Sure Smile (um tipo de aparelho) é um exemplo da sua aplicação ortodôntica.
• Também é usado em endodontia, principalmente durante os canais radiculares para limpeza e moldagem dos canais radiculares.
• Em cirurgia colorretal, é usado em vários dispositivos com a finalidade de reconectar o intestino após a remoção da patologia.
• As endopróteses de nitinol são outra aplicação significativa desse metal em medicamentos.
• As propriedades biocompatíveis do nitinol são úteis em implantes ortopédicos.
• Os fios de nitinol podem ser usados para marcar e localizar tumores mamários.
• O uso de tubos de nitinol para vários fins médicos está a aumentar em popularidade.

Usos industriais

• Os fios de nitinol são usados em motores de calor de modelos feitos para fins de demonstração.
• Este material é usado em controles de temperatura. Suas propriedades de mudança de forma podem ser usadas para ativar uma resistência variável ou um interruptor para controlar a temperatura.
• Este metal é freqüentemente usado em molas de relógio mecânicas.
• É usado como lança de microfone ou uma antena retrátil em tecnologia de celular por sua natureza mecânica e de memória flexível.
• A mola do nitinol é usada em várias indústrias com o propósito de utilizar as propriedades superelásticas deste metal.
• Nitinol folhas são usadas para perfuração, estampagem e desenho profundo.

Outros usos

• Também é usado como um inserto para tacos de golfe para suas habilidades de mudança de forma.
• É uma escolha popular para fazer estruturas de vidro extremamente resistente.
• Nitinol é usado para fazer colheres de auto-flexão usadas em shows mágicos.

Nitinol Disponibilidade

Níquel titânio está disponível em várias formas, incluindo fios, tubos, folhas e molas. A NDC é um dos principais fabricantes e fornecedores desta liga metálica. Contudo, existem muitos outros fornecedores de fios, tubos, molas, etc. de Nitinol. Diferentes formas deste metal também estão disponíveis online a preços razoáveis.

Nitinol é contado entre as ligas metálicas mais úteis com numerosas aplicações industriais e médicas. É muitas vezes a melhor escolha para muitas aplicações que requerem enorme movimento e flexibilidade. No entanto, este material tem mostrado falhas de fadiga em muitas aplicações exigentes. Especialistas estão trabalhando duro para definir os limites de durabilidade desta liga metálica.