激光快速成形纯钛的烤瓷性能研究

发布时间：2020-10-11 07:17

　　 近年来,激光快速成形技术被引入口腔金属修复体的制作领域,具有快速无模具增材制造的特点,相比精密铸造存在工序繁琐、易产生铸造缺陷,数控加工技术难以加工复杂形状的修复体且浪费材料的问题,激光快速成形技术在口腔金属修复体加工方面具有很大的潜力。本研究将探讨激光快速成形纯钛(LRF Ti)烤瓷的可行性,并针对目前钛瓷结合强度薄弱的问题,探索表面处理方法对钛瓷结合性能的影响,为激光快速成形技术能够进一步接近临床应用奠定实验基础。 方法: 1.利用激光快速成形技术制作纯钛试样,测试其热膨胀系数,根据ISO9693标准采用三点弯曲方法测试LRF Ti与Noritake Ti-22结合强度。 2.采用50|m、120|m、250|m粒度的Al2O3喷砂处理LRF Ti表面,测量不同粒度喷砂处理组的表面粗糙度、接触角和三点弯曲结合强度。 3.采用5%HF、35%HNO3、50%NaOH溶液处理LRF Ti表面,测量不同化学处理组的表面粗糙度、接触角和三点弯曲结合强度。 4.采用700℃、750℃、800℃和850℃对LRF Ti进行预氧化处理,测量不同预氧化处理组的表面粗糙度、接触角、晶相结构和三点弯曲结合强度。 5.采用电火花沉积工艺处理LRF Ti表面,通过改变电火花沉积的电极材料、反应介质、电压参数和处理方式,研究不同技术参数对钛瓷结合性能的影响,根据结合强度筛选出较佳的电火花沉积工艺的技术参数。 结果: 1. LRF Ti与Ti-22钛瓷的热膨胀系数差值为0.86(?)10 -6(?)℃-1,表现出良好的匹配性,其钛瓷结合强度高于ISO9693标准所要求的基本值(25MPa)。 2.随喷砂粒度的增加,LRF Ti表面粗糙度和接触角均增加。0.5MPa压力下,以50|m Al 2O3喷砂处理LRF Ti的钛瓷结合强度明显优于120|m、250|m粒度Al2O3处理组。 3. 5%HF处理增加了LRF Ti表面粗糙度,而其它处理组对表面粗糙度无明显影响。50%NaOH碱液处理可降低LRF Ti表面接触角。三点弯曲试验表明,碱液处理可以有效提高LRF Ti钛瓷结合强度。 4.不同温度预氧化处理后,LRF Ti表面粗糙度降低,接触角无明显变化。XRD分析,随着预氧化温度升高,LRF Ti表面α-Ti衍射峰逐渐减弱,而金红石相TiO2衍射峰逐渐增多加强。三点弯曲试验表明,在真空中以800℃对LRF Ti进行预氧化处理,可明显提高钛瓷结合强度。 5.在空气中,采用硅电极,300|F电容、100%覆盖率和70V/60V/50V/40V梯度电压对LRF Ti进行电火花沉积处理,形成了以单质Si、TiSi2和Ti5Si3为主的沉积层,钛瓷结合强度显著提高,达到36.11(?)2.43MPa。 结论: 1. LRF Ti钛瓷结合强度可达到ISO9693标准所要求的基本值(25MPa)。采用50|m粒度Al2O3喷砂处理,50%NaOH碱液处理,并以800℃进行预氧化处理后,LRF Ti钛瓷结合强度(32.38(?)2.43MPa )较未处理组(25.91(?)1.02MPa )明显提高。 2.采用电火花沉积技术在LRF Ti表面制备涂层,可显著提高钛瓷结合强度(36.11(?)2.43MPa ),应用电火花沉积涂层作为钛瓷过渡层以提高钛瓷结合强度具有良好的应用前景。
【学位单位】：第四军医大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2009
【中图分类】：R783.1
【部分图文】：

图1快速原型技术基本原理示意图平版印刷(Stereo lithography, SL)平版印刷法是第一种商业应用的 RP 技术，也是 RP 技术中法。该技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理，在液槽中盛脂，能够被一定波长和强度的紫外光引发迅速的聚合反应而固态；工作台位于液面下一定的深度（为预设层厚），在其聚焦后，其光斑在液面上逐点扫描、固化，扫描轨迹和光线；当完成一层的扫描、固化后，未被照射的树脂仍为液态；降一个层厚，液态树脂会流动、填满在已成型的层面上，再化，新固化的一层牢固地粘在前一层上；如此重复、逐层固得到一个三维实体零件（如图 2）。经长期对截面扫描方式和的研究，使得该方法的加工精度可达 0.1mm。

且会发生蠕变；②需对整个截面进行扫描固化，成形时间长，成一步固化处理；③由于未被激光束照射的的部分仍为液态，因此部分要事先设计支撑，固化后再去除；④光敏树脂固化后较脆，可加工性不好，工作温度不能超过 100℃，抗腐蚀能力不强，且。选择性激光烧结（Selective laser sintering，SLS）选择性激光烧结是通过激光烧结粉末材料（如蜡粉、尼龙粉、陶瓷粉等）形成实体样件，首先采用铺粉装置均匀铺粉，其厚度等于，然后激光根据层面的几何形状有选择地对材料进行扫描，使粉并粘结在下层材料上，而未被激光扫描烧结的粉末则作为零件的在完成一层烧结后，工作台下降一个切片厚度，重新铺粉、烧结复，得到三维实体零件（如图 3）。

速成形技术(Laser rapid forming, LRF)和激光叠层制 forming, LCF)[79-81]。尽管该技术有不同的名称，但原理本质技术＋激光熔覆技术。主要的区别在于粉末输送的方式要分为预置铺粉法和同步送粉法两大类。铺粉法铺粉法的工作原理是首先在粉体床上铺一薄层粉体，并照射粉体层，烧结粉体，形成所设计零件一层的形状；薄层厚度的距离；重复上面的过程，直到原型零件完成（选择性激光熔融技术（Selective laser melting, SLM）。 SLS 法相同，不同的是前者拥有更高的激光能量密度，金属粉末全部熔融，生成金属零件 CAD 模型切片厚度的上过程，直至制造出高密度金属零件，其成形件的密度。
【引证文献】

相关硕士学位论文 前3条

1 姜涛;纯钛表面电火花沉积处理对钛瓷结合影响的研究[D];第四军医大学;2011年

2 吴素然;CAD/CAM纯钛和铸造纯钛与瓷结合强度的对比研究[D];河北医科大学;2013年

3 杨秀皓;基底冠制作方法及颈圈对纯钛烤瓷冠强度的影响[D];河北医科大学;2014年

本文编号：2836266