Come “imprimere” (shape-set) una forma stabile in un filo di Nitinol

L'obiettivo è far sì che, una volta freddo, il filo resti superelastico a temperatura inferiore ad Af ma torni alla forma programmata quando viene scaldato di pochi gradi oltre Af.

1. Elimina ossidi/oli che falsano la temperatura e la superficie ad esempio con isopropanolo.

Utilizza una maschera/fixture in acciaio inox, Inconel o ceramica per mantenere il filo esattamente nella forma desiderata durante il ciclo termico. Ad esempio per filo da Ø 0,8 mm bastano fili Inconel per legarlo o maschere da 1-2 mm di spessore;

Utilizzare un forno controllato ± 5 °C (aria, sale fuso o olio) + vasca d’acqua per il tempra. Serve uniformità di temperatura e raffreddamento brusco. Il sale fuso (455-565 °C) scalda in pochi secondi ma sporca; forno ad aria va bene se si compensa il tempo di rampa.

Pre-formatura a freddo Piega il filo leggermente oltre l’angolo finale (2-4 %) per compensare il piccolo rilassamento che avviene durante la cottura. Fissa bene le estremità.

Ricetta termica di partenza, ad esempio, per Af ~15 °C:

Riscaldamento a 470-500 °C (target 480 °C).

In un filo da 0,8 mm il nucleo raggiunge T in <60 s. Aumentare la T riduce Af (precipitati Ni₄Ti₃), mentre tempi lunghi lo alzano.

Attendere 2-3 min dal momento in cui il filo ha raggiunto la T Sufficiente per “imprimere” la forma senza far salire troppo Af.

Spessori sottili non richiedono >5 min.

Tempra:  Quench immediato in acqua a 20 °C Congela la microstruttura ed evita sovra-invecchiamento.

Cicli di training 3-5 cicli riscalda-raffredda fra 5 °C e 40 °C stabilizzano la curva isteresi e forze.

Un multi-step (due brevi soste da 500 °C) può rialzare Af di circa 3-10 °C se serve fine-tuning

Pulizia finale con decapaggio rapido in acido citrico o HF diluito, poi passivazione (ossido nero controllato o elettrolucidatura) per rimuovere gli ossidi formatisi in aria.

Collaudo rapido: Prova a freddo (5-10 °C): il filo deve poter essere piegato senza rompersi.

Prova di recupero: immergi in acqua a 25-30 °C; la forma deve rientrare entro 2 s e senza distorsioni visibili.

Attenzione, non superare 550 °C su diametri sottili: rischio di crescita di grano, perdita di forza e Af imprevedibile. Quench rapido migliora la precisione di forma e limita l’innalzamento di Af. Fixture leggera = risposta più ripetibile (il pezzo conta, non la massa della maschera).