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鈦的表麵處理技(jì)術

[ 信息(xī)發布:管理員 | 發布時間:2017-06-24 | 瀏覽:1736次 ]

鈦在高溫下易於與空氣中的O、H、N等元素及包埋料中的Si、Al、Mg等元素發生反應,在鑄(zhù)件表麵形成表麵汙(wū)染層,使其優良(liáng)的理化性能變差,硬度增加、塑性、彈性(xìng)降低,脆性增加。

鈦的密度小,故鈦液流(liú)動時慣性小(xiǎo),熔鈦流動性差(chà)致使(shǐ)鑄流率低。鑄(zhù)造溫度與鑄型溫差(300℃)較大,冷卻快,鑄造(zào)在保護性氣氛(fēn)中(zhōng)進行,鈦(tài)鑄件表麵(miàn)和內部難免(miǎn)有氣孔等缺陷出現,對鑄件的質量(liàng)影響(xiǎng)很大。

因此,鈦鑄件的表麵處理與其它牙用合金相比顯得更為(wéi)重(chóng)要(yào),由於鈦的獨(dú)特的理化性能,如導熱係數小、表(biǎo)麵硬度、及彈性模量低,粘性(xìng)大(dà),電導率低、易氧化等,這對(duì)鈦的表麵處理帶來了很大的難度,采用常規的表麵處理方法很難達到理想的效果。必須采用特殊(shū)的加工方法和操作(zuò)手段。

鑄件的後期(qī)表麵處理(lǐ)不僅是為了得到平滑光亮的表麵,減少(shǎo)食物及菌斑等的(de)積聚(jù)和粘附,維持患者的正(zhèng)常的口腔微生(shēng)態的平衡(héng),同時也增加了義(yì)齒的美感;更重要的是通過這些表麵(miàn)處(chù)理和改(gǎi)性過程,改善鑄件的表麵性(xìng)狀和適合(hé)性,提高(gāo)義齒的耐磨、耐蝕和(hé)抗應力疲勞等理化特性。

一、 表麵反應(yīng)層(céng)的去除

表麵反應層(céng)是影響鈦鑄件(jiàn)理化性能的(de)主要因素,在鈦鑄件研磨拋光前,必須達到完全去除表麵汙染層(céng),才能達到滿意的拋光效果。通(tōng)過噴砂後酸洗的方法(fǎ)可完全去(qù)除鈦的表麵反應層。

1. 噴砂: 鈦鑄件(jiàn)的噴砂處理一般選用白剛玉粗噴較好,噴砂的壓力要(yào)比非貴金屬者較小,一般控製在0.45Mpa以下。因(yīn)為,噴射壓力過大時,砂粒(lì)衝擊鈦表麵產生激(jī)烈(liè)火(huǒ)花,溫度(dù)升高可與鈦表麵發生(shēng)反應,形成二次(cì)汙染,影響表麵質量。時間為(wéi)15~30秒,僅去除鑄(zhù)件表麵的粘砂、表麵燒結層(céng)和部分和氧化(huà)層即可。其餘的表麵反應層結構宜采用化學酸洗的方法快速去除。

2. 酸洗: 酸洗能夠(gòu)快(kuài)速(sù)完全去除(chú)表麵反應層,而表麵不會產生其他元素的汙染。HF—HCl係和HF—HNO3係酸洗液都可用於(yú)鈦(tài)的酸洗,但HF—HCl係酸洗(xǐ)液吸氫量較大,而HF—HNO3係酸洗液吸氫量小,可控製(zhì)HNO3的濃度減少(shǎo)吸(xī)氫,並可對表麵(miàn)進行(háng)光亮(liàng)處理,一般HF的濃度在3%~5%左右,HNO3的濃度在15%~30%左右為(wéi)宜。

二、鑄造缺陷的處理

內部氣孔和縮孔(kǒng)內部缺陷:可等熱靜壓技術(hot isostatic pressing)去除, 但對(duì)義齒的精度(dù)會產生影響,最好用X線探傷後,表麵磨除暴露氣孔,用(yòng)激(jī)光補焊。表麵氣孔缺(quē)陷可(kě)直接用激光局部焊接修補。

三、研磨與拋光

1. 機(jī)械研磨: 鈦的化學反應性高,導熱係數低,粘性大,機械研磨研削(xuē)比低,且易於磨料磨(mó)具發生反應,普通磨料不宜用於鈦的研磨與拋光,最好采用導熱性好的超硬磨料,如金剛石、立方氮化硼等,拋光線速度一般為900~1800m/min.為宜,否則,鈦表麵易發生研削燒傷和微裂紋。

2. 超聲波研磨: 通過(guò)超聲振動作用,使磨頭和被研磨(mó)麵間(jiān)的磨粒(lì)與被研磨麵產生相對運(yùn)動(dòng)而達到研磨、拋光的目的(de)。其優點在於常規旋轉工具研磨不到的溝、窩和狹窄部位變(biàn)得容易(yì)了(le),但較大的鑄件(jiàn)研磨(mó)效果還(hái)不能令人滿意。

3. 電解機械複合研磨: 采用導電磨具,在磨具與研磨麵之間施加電解液和(hé)電壓,通過機械和電化學拋光的共同作用下,降低表麵粗糙度(dù)提高表麵光澤度。電解液為0.9NaCl,電壓為5v,轉速為3000rpm/min.,此方(fāng)法隻能研磨平麵,對複雜的義齒支架的研磨還處於研究階段。

4. 桶研磨:利用研磨(mó)桶的(de)公轉與自轉所產生的離心力,使桶內的義齒與磨料相對摩擦運動而起到降低表麵粗糙度的研磨目的。研磨自動化、效率高,但隻能降低表麵粗糙度而不能提高表(biǎo)麵光澤(zé)度,研磨的精度較差,可用與義齒精拋(pāo)光前的去毛刺和粗研磨。

5. 化學拋光:化學拋光(guāng)是通過金屬在化學介質中的氧化還原反應而達到(dào)整平拋光的目的。其優點是化學(xué)拋光與金屬的硬度、拋光麵積與結構(gòu)形狀無關,凡與拋光液接觸的部位均被拋光,不須特殊複雜(zá)設備,操作簡便,較適(shì)合於複雜結構鈦義(yì)齒支架的拋光。但(dàn)化學拋(pāo)光的工藝參數較(jiào)難控製,要求在不影響義齒精度的情況下能夠對義齒有良好(hǎo)的拋光效果。較(jiào)好(hǎo)的鈦(tài)化學拋光液是HF和HNO3 按一定比例配製,HF是還原劑,能溶解鈦金屬,起到整平作用,濃度<10%, HNO3起氧化作用,防止鈦的溶解過度和吸氫,同時可產生(shēng)光亮(liàng)作用。鈦拋光液要求濃度高,溫度低,拋光時間短(1~2min.)。

6. 電(diàn)解(jiě)拋光:又稱為(wéi)電化學拋光或(huò)者陽極(jí)溶解拋(pāo)光,由(yóu)於鈦的電導率較低,氧化性能極強,采用有水酸性電解液(yè)如HF—H3PO4、HF—H2SO係電解液對鈦幾乎不能拋光,施(shī)加外電壓後,鈦陽極立刻發生氧化,而(ér)使陽極溶解不(bú)能進行。但采用(yòng)無水氯化物電解液在低電壓下,對鈦有良好的拋光效果,小型試件可得到(dào)鏡麵拋光,但對於複雜修複體仍不能達到完全拋光的目的,也許采用改變陰極形狀和附(fù)加陰極的(de)方法能解決這一難題,還有待於進一步研(yán)究。

四、鈦的表麵改性

1. 氮(dàn)化:采用等離子體滲氮、多弧離(lí)子鍍、離子注入和激光(guāng)氮化的等化(huà)學熱處(chù)理技術, 在鈦(tài)義齒表麵形成金黃色TiN滲鍍層,從而提高鈦的耐磨性、耐腐蝕性和耐疲勞性。但(dàn)技術複雜,設備昂貴,用於鈦義齒的表麵改性很難達到臨床實用化。

2. 陽極氧化:鈦的陽(yáng)極氧化技術較(jiào)為容易(yì),在一些氧化性介質中,外加電壓(yā)的作用下,鈦陽極可形成較厚的氧化膜,從而提高其耐腐蝕性和耐磨性和耐候性。陽極氧化的電解液一般采用H2SO4、H3PO4和有機酸水溶液。

3. 大氣氧化:鈦在高溫大氣中可形成較厚堅固的無水氧化膜,對鈦的全麵腐蝕、間隙腐蝕都有效,方法比較(jiào)簡便(biàn)。

五、 著色

為了增加鈦義齒的美感、防止鈦義齒在自然條(tiáo)件下的繼續氧化的變色,可采(cǎi)用表麵氮(dàn)化處(chù)理、大氣氧化和(hé)陽極氧化法表麵著色處(chù)理,使表麵形(xíng)成淡黃色或金黃色,提高鈦義齒的美感。陽極氧化法利用鈦的氧(yǎng)化膜對光的幹涉作用,自然發色,可通(tōng)過改變槽(cáo)電壓在鈦表麵形(xíng)成多彩的顏色。

六、 其他表麵(miàn)處理

1: 表麵(miàn)粗化:為了提高鈦與飾麵樹脂的粘結性(xìng)能,必須對鈦表麵進行粗化處理,提高其粘結麵積。臨床(chuáng)上常采用噴砂粗化處(chù)理,但噴砂會造成鈦表麵的氧化鋁的汙染,我們采用草酸刻蝕的方(fāng)法,得到良好的粗化效(xiào)果,刻蝕1h表麵粗糙度(Ra)可達到1.50±0.30μm,刻蝕(shí)2h Ra為2.99±0.57μm,比單獨噴砂的Ra(1.42±0.14μm)提高一倍多,其粘(zhān)結強(qiáng)度(dù)提高了30%。

2: 抗高溫氧化的表麵(miàn)處理:為(wéi)了(le)防止鈦在高溫下的急劇氧化,在鈦表(biǎo)麵形成鈦矽化合物及鈦鋁化合物,可防止鈦在700℃以上溫度下的(de)氧化。這種表麵處(chù)理對鈦的高(gāo)溫氧化非常有效,也許鈦表麵塗覆這類化合物,對鈦瓷結合有利,仍須進一(yī)步研究。

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