一种TiNi形状记忆合金丝与不锈钢连接的焊接工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种TiNi形状记忆合金丝与不锈钢连接的焊接工艺方法。包括清洗TiNi形状记忆合金丝以去除油污及氧化层；将清洗后的TiNi形状记忆合金丝分别从不锈钢管两端送入，焊点的位置在距离不锈钢两端的位置；可选两种模式进行焊接，焊接电极材料为氧化铝铜，焊接全过程在惰性气体的保护下进行。所述方法适合于小型产品，不仅使焊接接头具有较好的力学性能且不改变TiNi合金丝的记忆效果，保证焊接接头表面形貌良好，从而提高TiNi形状记忆合金丝与不锈钢连接形成的食管网状支架在医疗领域使用的安全性和可靠性。使用的安全性和可靠性。使用的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种TiNi形状记忆合金丝与不锈钢连接的焊接工艺方法


[0001]本专利技术涉及材料加工领域，尤其涉及一种TiNi形状记忆合金丝与不锈钢连接的焊接工艺方法。

技术介绍

[0002]形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)是一种新型的功能材料。它具有特殊的形状记忆效应(Shape memory effect,SME)和超弹性(Superelasticity，SE)，较高的强度、抗腐蚀性和良好的生物兼容性。其中，TiNi形状记忆合金是形状记忆合金中研究得最全面、记忆性能最好、实用性最强的合金材料，被认为是最好的生物材料之一，在生物医药领域已经得到了广泛的应用。
[0003]目前，国内外学者研究工作主要集中在TiNi形状记忆合金同质材料连接性的研究，并取得了一定的进展，但有关TiNi形状记忆合金与其它材料连接的研究报道很少，尤其与不锈钢连接的研究报道更少。由于不锈钢与TiNi形状记忆合金均为常用的生物医用金属材料，具有各自的性能特点，如果能利用一种工艺把TiNi形状记忆合金与不锈钢连接起来，充分发挥TiNi合金的形状记忆功能和超弹性以及不锈钢高强度、高韧性的特点，那么它将在工程和生物医学等领域得到极为广泛的应用。
[0004]TiNi形状记忆合金丝与不锈钢连接形成的食管网状支架(如图1所示，连接方式如图2所示，可以设定合金丝直径0.2mm，不锈钢管套直径0.4mm)，支撑力柔和、弹性可调、生物相容性好、其弹性记忆功能可使它在人体内保持良好的支撑弹力，为食管癌患者解决了进食问题，使患者的生存质量得到了很大的提高。
[0005]现有技术存在的不足：TiNi形状记忆合金焊接时，除了要求具有一定的力学性能外，还必须保证形状记忆功能达到所需要求。TiNi形状记忆合金丝与不锈钢焊接时，高温下Ti与N、O、H有较强的亲和力，且不锈钢中的Fe元素Cr元素会与Ti发生反应生成脆性金属间化合物TiFe2、TiCr2等，这些都会使焊接接头处形成脆性化合物，影响焊接接头的力学性能(抗拉强度)和形状记忆效应。同时当产品规格小时，比如直径小于1mm时，无法准确定位。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种适合于小型(比如1mm以下的产品)可靠的焊接工艺方法，改善TiNi形状记忆合金丝与不锈钢的连接接头的抗拉强度和焊接接头表面形貌。不仅使焊接接头具有较好的力学性能且不改变TiNi合金丝的记忆效果，并且保证焊接接头表面形貌良好，从而提高TiNi形状记忆合金丝与不锈钢连接形成的食管网状支架在医疗领域使用的安全性和可靠性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种TiNi形状记忆合金丝与不锈钢连接的焊接工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0008]S1，清洗TiNi形状记忆合金丝，以去除TiNi形状记忆合金丝表面的油污及氧化层；
[0009]S2，将清洗后的TiNi形状记忆合金丝分别从不锈钢管两端送入，焊点的位置在距
离不锈钢两端的位置；
[0010]S3，进行焊接，焊接电极材料为氧化铝铜，焊接全过程在惰性气体的保护下进行，
[0011]当控制模式为恒流控制时，焊接参数为预压时间10
‑
20ms,预压压力100
‑
150N；第一点焊接时间10
‑
15ms,第一点焊接电流400
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450A，第二点焊接时间15
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20ms；第二点焊接电流450
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500A，焊接压力50
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100N；焊后保持时间10
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20ms，保持压力100
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150N；其中如果两个焊点的焊接时间不一致：第一点焊接时间10
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15ms,第二点焊接时间15
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20ms，那么焊接电流保持一致为400
‑
450A；如果两个焊点的焊接电流不同，第一点焊接电流为400
‑
450A,第二点焊接电流为450
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500A，那么焊接时间保持一致为15
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20ms；
[0012]当控制模式为自适应控制时，焊接参数为预压时间10
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20ms,预压压力100
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150N；焊接时间8
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10ms，焊接电流350
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400A，焊接压力100
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150N；焊后保持时间10
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20ms，保持压力100
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150N。
[0013]进一步，所述S1步骤中清洗的方法为：先将TiNi形状记忆合金丝放入王水中清洗，再将TiNi形状记忆合金丝放入丙酮中超声清洗后于空气中干燥。
[0014]进一步，所述S2步骤中，将清洗后的TiNi形状记忆合金丝分别从不锈钢管两端送入0.8
‑
1.2mm，焊点的位置在距离不锈钢两端的0.3
‑
0.8mm处。
[0015]进一步，所述S2步骤中，将清洗后的TiNi形状记忆合金丝分别从不锈钢管两端送入1mm，焊点的位置在距离不锈钢两端的0.5mm处。
[0016]进一步，TiNi形状记忆合金丝与不锈钢连接形成的是食管网状支架。
[0017]本专利技术提出了电阻点焊的方法，相比于常被报道的激光焊，这是一种非熔化焊方法，在焊接过程中可以尽可能的避免液相的产生。本专利技术不需要使用高温熔化助剂，因为采用助剂的液相扩散要实现焊接，其耗时较长，不利于大批量生产和提高工作效率，同时能耗也高导致生产生产成本高。
[0018]本专利技术所用的焊接电极材料为氧化铝铜，它具有较高的强度和硬度，出色的高温性能，良好的导电性，且在抗粘性上具有一定的优势。
[0019]本专利技术是焊接工艺方法的确定，通过焊接工艺参数之间的相互协调，具体地，焊接电流与焊接时间、焊接压力之间的相互配合。
[0020]本专利技术指出在材料焊接之前需要对TiNi合金丝的表面氧化物及油污进行清洗，以保证接头质量稳定(防止焊接接头产生气孔、夹渣，并且焊接材料表面的氧化层会使电流受到较大的阻碍，过厚的氧化物甚至会使电流不能导通)。
[0021]本专利技术指出焊接全过程在惰性气体(比如氦气，氩气等)的保护下进行，以防止N2，H2，O2渗透到焊缝区，降低接头性能。
[0022]本专利技术所用的焊接预压压力为100
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150N，预压时间为10
‑
20ms,目的是使焊件间严密接触，稳定焊接区的电阻。
[0023]本专利技术所用的焊接压力为50
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100N，焊接压力过大会使焊接接头表面变形过大。若焊接压力过小，焊接过程中易产生飞溅，焊后接头强度值较低。
[0024]关于两个焊点的位置：在实验阶段，位置可以有一个粗略的变化，但是不锈钢管两端的TiNi合金丝应该尽可能的送入到不锈钢管中间位置，这可以使得焊接的位置也更靠近不锈钢管中间位置。如果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TiNi形状记忆合金丝与不锈钢连接的焊接工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，清洗TiNi形状记忆合金丝，以去除TiNi形状记忆合金丝表面的油污及氧化层；S2，将清洗后的TiNi形状记忆合金丝分别从不锈钢管两端送入，焊点的位置在距离不锈钢两端的位置；S3，进行焊接，焊接电极材料为氧化铝铜，焊接全过程在惰性气体的保护下进行，当控制模式为恒流控制时，焊接参数为预压时间10
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20ms,预压压力100
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150N；第一点焊接时间10
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15ms,第一点焊接电流400
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450A，第二点焊接时间15
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20ms；第二点焊接电流450
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500A，焊接压力50
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100N；焊后保持时间10
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20ms，保持压力100
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150N；其中如果两个焊点的焊接时间不一致：第一点焊接时间10
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15ms,第二点焊接时间15
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20ms，那么焊接电流保持一致为400
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450A；如果两个焊点的焊接电流不同，第一点焊接电流为400
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450A,第二点焊接电流为450
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500A，那么焊接时间保持一致为15
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【专利技术属性】
技术研发人员：温定芳，王宇航，
申请(专利权)人：厦门宏发电声股份有限公司，
类型：发明
国别省市：