[发明专利]一种NiTi纳米线及其制备方法

说明书

本发明公开了一种NiTi纳米线及其制备方法，将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，通过电弧熔炼得到合金铸锭；将合金铸锭锻造拉拔后得到丝材；在常温常压下，将硝酸与甲醇按照体积比1:1～10配置电解液；用丝材制得电解阳极，以不锈钢电极作为电解阴极，将电解阳极和电解阴极分别放入放有电解液的电解池内；以恒压直流电源为电解电源，输出电压为2～9V，电解至电流密度下降为零时停止电解；将电解阳极取出，清洗烘干后得到NiTi纳米线。本发明采用电解法制备电解制备NiTi纳米线，直径更小，可达到100nm以下，长度可以达到15μm以上；整个制备方法简单，只需拉拔至1～2mm，拉拔道次较少，工艺简单、成本低、能耗低。

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的制备方法，尤其涉及的是一种NiTi纳米线及其制备方法。

背景技术

NiTi形状记忆合金具有优异的形状记忆效应和超弹性等性能特征，这些性能特征与NiTi马氏体相变息息相关，其马氏体相变可经温度和应力诱导发生。

NiTi合金的形状记忆效应及超弹特性具有应用于微机电系统(micro electromechanical systems,MEMS)的潜力。MEMS集微型机构、微型传感器、微型致动器以及信号处理和控制电路,直至接口、通讯和电源等于一体的微型系统。结合NiTi马氏体相变引起的性能特征和MEMS微型化的特点，NiTi合金可作为MEMS的微型致动器或传感器材料，使MEMS微型致动器或传感器具有良好稳定性。但普通NiTi丝材尺寸过大，不符合MEMS的使用要求。因此，需要在制备过程中减小NiTi的尺寸。

现阶段对小尺寸NiTi合金的制备方法有：1、冷拉拔配合退火处理，2、冷拉拔配合焦耳退火交替等方法。这些制备方法制备得到的NiTi合金直径尺寸为几十个微米，不符合MEMS的微米级甚至纳米级要求，并且制备工艺复杂和成本较高。

现有的制备纳米级纤维(纳米线)的方法还包括电解法，人们通过电解法，在NiTi/NbTi和NiTi/TiC复合材料中萃取出NbTi及TiC纳米线。但由于相较于NbTi及TiC，NiTi的电极电位更低，使用电解法无法在萃取过程中得到NiTi纳米线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何制备纳米级别的NiTi合金，提供了一种NiTi纳米线及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：

(1)将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，通过电弧熔炼得到合金铸锭；

(2)将合金铸锭锻造拉拔后得到丝材；

(3)在常温常压下，将硝酸与甲醇按照体积比1:1～10配置电解液；

(4)用丝材制得电解阳极，以不锈钢电极作为电解阴极，将电解阳极和电解阴极分别放入放有电解液的电解池内；

(5)以恒压直流电源为电解电源，输出电压为2～9V，电解至电流密度下降为零时停止电解；

(6)将电解阳极取出，清洗烘干后得到NiTi纳米线。

所述步骤(2)中，铸锭进行750℃锻造成棒状，直径为4～6mm，然后通过550℃热拔制得直径为0.8～1.2mm的丝材。通过锻造拉拔制备成尺寸适合的丝材。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤(3)中，硝酸的浓度为50～70wt％，甲醇的浓度为80～99.9wt％。

所述NiTi纳米线的直径小于100nm。可以制备纳米级别的NiTi纳米线。

所述NiTi纳米线的长度大于15μm。纳米线的长度可以达到微米级别。