鈦在高溫下易於與空氣中(zhōng)的O、H、N等元素及包埋料(liào)中的Si、Al、Mg等元素發生反應,在鑄件表麵形成表麵汙染層,使其優良的理化性能變差,硬(yìng)度增(zēng)加、塑性(xìng)、彈性降低,脆性增加。
鈦(tài)的密度小,故鈦(tài)液流動時(shí)慣性(xìng)小,熔(róng)鈦流動性差(chà)致使鑄流率低(dī)。鑄造溫度與鑄型溫差(chà)(300℃)較(jiào)大,冷卻快,鑄造在保護性氣氛中進行,鈦鑄件表麵和內部(bù)難免有氣孔等缺陷出現,對鑄件的質量影響很大。
因此,鈦鑄件的表麵處理與(yǔ)其它牙用合金相比顯得更為(wéi)重要,由(yóu)於鈦的獨特的理化性(xìng)能,如導熱係數(shù)小、表麵硬度、及彈(dàn)性模量低,粘性大(dà),電導(dǎo)率低(dī)、易氧化等,這(zhè)對鈦的表麵處理帶來(lái)了很大的難度,采(cǎi)用常規(guī)的表麵處(chù)理(lǐ)方法很難達到理想的效果。必須采用特殊的加工方法和操作手段。
鑄件的後期表麵處理不(bú)僅是為了得到平滑光亮的表麵,減少食物及菌(jun1)斑等的積聚和粘(zhān)附,維持患者的正常的口腔微生態的平衡,同時也增加了義齒的美感;更重要的是通過這些(xiē)表麵處理和改性過程,改善鑄件的表麵性(xìng)狀和適合性,提高義齒的耐磨、耐(nài)蝕和抗應力疲勞等理化特性(xìng)。
一、 表麵反應層的去除
表麵反應層是影響鈦鑄件理化(huà)性能的主要(yào)因素,在鈦鑄件研磨拋光前(qián),必須(xū)達到(dào)完全去除表麵汙染層(céng),才(cái)能達(dá)到滿意的拋光(guāng)效果。通過噴(pēn)砂後酸洗的方法可完全去除鈦(tài)的表麵反應層。
1. 噴砂: 鈦鑄件的噴砂(shā)處(chù)理一般選用白剛(gāng)玉粗噴較好,噴砂(shā)的壓力要比非(fēi)貴金屬者較小,一般控製在0.45Mpa以下。因為,噴射壓力過大時,砂粒(lì)衝(chōng)擊鈦表(biǎo)麵產生激烈火花,溫度(dù)升高可(kě)與鈦表麵發生反應,形成二次汙染,影響表麵質量。時間為15~30秒,僅去除鑄件表麵的粘砂、表麵燒結層和部分和氧化層即可。其餘的(de)表麵反應層結構宜采用化學酸洗的方法快(kuài)速去除。
2. 酸(suān)洗: 酸洗能夠快速完全(quán)去除表麵反應層,而表(biǎo)麵不會產生其(qí)他元素的(de)汙染。HF—HCl係和HF—HNO3係酸洗液都可(kě)用於鈦的酸洗,但HF—HCl係酸洗(xǐ)液吸氫量較大,而HF—HNO3係酸洗液吸氫量(liàng)小,可控製HNO3的濃度減少吸氫,並可對表麵進行光(guāng)亮處理,一般HF的濃度在3%~5%左右,HNO3的濃度在(zài)15%~30%左右為宜。
二、鑄造缺陷的處理
內部氣孔和縮孔內部缺陷:可等(děng)熱靜壓技術(hot isostatic pressing)去除, 但對義齒的精度會(huì)產生影響,最好用X線探傷後,表麵磨除暴露氣孔,用激光補焊。表麵氣孔缺陷可直(zhí)接用(yòng)激光局部焊接修補。
三、研磨與拋光
1. 機械研磨: 鈦的化學反應性高,導熱係數(shù)低(dī),粘性大,機械研磨研削比低,且易於磨料磨具發生反應,普通磨料不宜用於鈦的研磨與拋(pāo)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(tài)表麵易(yì)發生研削燒傷和微裂紋。
2. 超聲波研磨: 通過超聲振動作用,使磨頭和被研磨麵間的磨粒與被研磨麵產生相對運動而達到研磨、拋光的(de)目的。其優點(diǎn)在於(yú)常規旋轉工具研磨不到的溝、窩和狹窄部位變得(dé)容易了,但較大的鑄(zhù)件研磨效(xiào)果(guǒ)還不能令人(rén)滿意。
3. 電解機械複(fù)合研磨: 采用導(dǎo)電磨具,在(zài)磨(mó)具與研磨麵之間施加電解液和電壓,通過機械和電化學拋光的共同作用下,降低表(biǎo)麵粗糙度(dù)提高表(biǎo)麵光澤度。電解液為0.9NaCl,電壓為5v,轉速為3000rpm/min.,此方法(fǎ)隻(zhī)能研磨平麵,對(duì)複雜的義齒支架的研磨還處(chù)於研究階(jiē)段。
4. 桶研磨:利(lì)用研磨桶的公轉與自轉(zhuǎn)所產生的離心力,使桶內的義齒與磨料相對摩擦(cā)運動而起到(dào)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(dī)表麵粗糙度而不能提(tí)高表(biǎo)麵光澤度,研(yán)磨的精度較差,可用與義齒精拋(pāo)光前的去(qù)毛刺和粗研磨。
5. 化學拋光:化學拋光是通過金屬在化學(xué)介質中的氧化還原反(fǎn)應而達到整平拋光的目的。其優點是化學拋光與金屬的(de)硬度、拋光(guāng)麵積與結構形狀無關,凡與(yǔ)拋光(guāng)液接觸的部位(wèi)均被拋光,不須特殊複雜設備,操作簡便,較適合(hé)於複雜(zá)結構鈦義齒支架的拋光。但化學拋光的(de)工藝參數(shù)較難控製(zhì),要求在不影響義齒精度的情(qíng)況下能夠對義齒有良好的(de)拋(pāo)光效果(guǒ)。較好的鈦化學拋光液是HF和HNO3 按一定比例配製,HF是還原劑,能(néng)溶(róng)解鈦金屬,起到整平作用,濃度(dù)<10%, HNO3起氧化作用,防止鈦(tài)的溶解過度和吸氫,同(tóng)時可產生光亮作用。鈦拋光液要求濃度高,溫度低,拋光時間短(1~2min.)。
6. 電解拋光:又稱(chēng)為電化學拋光或者陽極溶解拋光,由於(yú)鈦的電導率較低,氧化性能極強,采用有水酸性電解液如HF—H3PO4、HF—H2SO係電(diàn)解液(yè)對鈦幾乎不能拋光,施加外電壓後,鈦陽極立刻發生氧化,而使陽極溶解(jiě)不能進行。但采用(yòng)無水氯化物電(diàn)解液在低(dī)電(diàn)壓下,對鈦有良好的(de)拋光效果,小型試件可(kě)得(dé)到鏡麵(miàn)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(yīn)極形狀和附加陰極(jí)的方法能解決這(zhè)一難題,還有待於進一步研究。
四、鈦的表麵改性
1. 氮化:采用(yòng)等離(lí)子體滲氮(dàn)、多弧離子鍍(dù)、離子注入和激光氮化的等化學熱處理技術, 在鈦義齒表麵形成金(jīn)黃色(sè)TiN滲鍍層,從而提高鈦的耐磨性、耐腐蝕性和耐疲勞性(xìng)。但技術複雜,設備昂貴,用於鈦義齒的表麵改性很難達到臨(lín)床實用化。
2. 陽極氧化:鈦的陽極氧化技術較為容易(yì),在一些氧化性介質中,外加電壓的作用下(xià),鈦陽極可形成較厚的氧化膜,從而提(tí)高其耐腐蝕性和(hé)耐磨性和耐候性(xìng)。陽極(jí)氧化的電解液一般采用H2SO4、H3PO4和有機(jī)酸(suān)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(mó),對鈦的全麵腐蝕、間隙腐(fǔ)蝕都有效,方法比較簡便。
五、 著色
為了增加鈦義齒的美感、防止(zhǐ)鈦義齒在自然條件下的繼續氧化的變色,可采用表麵氮化(huà)處理、大氣氧(yǎng)化和陽極氧化法表麵(miàn)著色處理,使表麵形(xíng)成(chéng)淡黃(huáng)色或金黃(huáng)色,提高鈦義齒的美感。陽極氧化法利用鈦的氧化膜對光的幹涉作用(yòng),自然發色,可通過改變(biàn)槽電壓在鈦表麵形成多彩的顏色。
六、 其他表麵處理
1: 表麵粗化:為了提高(gāo)鈦與(yǔ)飾麵樹脂的粘結性能,必須對(duì)鈦表麵進(jìn)行粗化(huà)處理,提高其粘結麵積。臨床上常采用噴砂粗化處理,但噴(pēn)砂會造成鈦表麵(miàn)的(de)氧化鋁的汙染,我(wǒ)們采用草酸(suān)刻蝕(shí)的方(fāng)法(fǎ),得到良好的粗化效果,刻蝕1h表麵粗糙度(Ra)可(kě)達到1.50±0.30μm,刻蝕2h Ra為2.99±0.57μm,比單獨噴砂的Ra(1.42±0.14μm)提高一倍多,其粘結(jié)強度提高了30%。
2: 抗高溫氧化的(de)表(biǎo)麵(miàn)處理(lǐ):為了防止(zhǐ)鈦(tài)在高溫下的急劇氧化,在鈦表麵(miàn)形成(chéng)鈦矽化合物及鈦鋁化合物,可防止鈦在700℃以上溫度下的氧(yǎng)化。這種表麵處理對鈦的高溫氧化非常有(yǒu)效,也許鈦表麵(miàn)塗覆這(zhè)類化合物,對鈦瓷結合有(yǒu)利,仍須(xū)進一步研究。
|