CN104741412A - 一种新型铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺 - Google Patents

一种新型铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN104741412A
CN104741412A CN201410013363.9A CN201410013363A CN104741412A CN 104741412 A CN104741412 A CN 104741412A CN 201410013363 A CN201410013363 A CN 201410013363A CN 104741412 A CN104741412 A CN 104741412A
Authority
CN
China
Prior art keywords
orthodontic arch
arch wire
nickel
temperature
dental arch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410013363.9A
Other languages
English (en)
Inventor
龙小平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI IMD MATERIAL TECHNOLOGY CO Ltd
Original Assignee
SHANGHAI IMD MATERIAL TECHNOLOGY CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI IMD MATERIAL TECHNOLOGY CO Ltd filed Critical SHANGHAI IMD MATERIAL TECHNOLOGY CO Ltd
Priority to CN201410013363.9A priority Critical patent/CN104741412A/zh
Publication of CN104741412A publication Critical patent/CN104741412A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/04—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
    • B21C37/047—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire of fine wires
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C7/00—Orthodontics, i.e. obtaining or maintaining the desired position of teeth, e.g. by straightening, evening, regulating, separating, or by correcting malocclusions
    • A61C7/12—Brackets; Arch wires; Combinations thereof; Accessories therefor
    • A61C7/20—Arch wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/058—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium without Mo and W
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/02—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon

Abstract

随着牙齿正畸系统的进一步发展和完善，对正畸产品的要求越来越高，传统的不锈钢牙弓丝和镍钛合金牙弓丝由于各自都存在一定的缺陷而不能很好的满足临床操作和治疗效果的要求。基于以上原因本发明提出了一种新型铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺，该牙弓丝有其独特的机械性能和特性，能较好的解决传统牙弓丝的不足之处，其基本制作工艺是：一：拉丝、包括热拉和冷拉，热拉温度为650℃～720℃，冷拉后冷变形量控制在45％±5％。二：时效处理、将预制成型的牙弓丝放于保温炉内，温度为480℃～600℃，保温时间为0.5h～3.5h，出炉后水冷。三：表面处理、将时效处理后的牙弓丝经过酸洗、抛光等处理。

Description

一种新型铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺
技术领域
本发明涉及的是正畸行业一种新型铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺。 
技术背景
镍钛合金材料自1963年美国海军军械研究室发现以来，已得到了较全面的发展和应用，但是镍钛合金材料直到1977年美国3M Unitek才正式用于牙齿矫形，由于其独特的超弹性和形状记忆性能在随后的40年左右在医疗器械行业得到了飞速的发展。 
镍钛合金在牙齿正畸行业的应用主要是制作矫形牙弓丝，包括超弹性牙弓丝和热激活牙弓丝。超弹性牙弓丝的特点是在常温下表现出极佳的回弹性，矫治过程中能给牙齿提供持续的作用力，热激活牙弓丝则是在20℃左右很柔软易于变形，但是当牙弓丝加热到人体温度35℃时又会恢复到预成型的形状，表现出形状记忆效应。但是该两款丝在临床应用上有各自的缺陷：一、镍钛合金牙弓丝在矫形过程中形状回复率较低且随着牙齿的移动(如图一牙齿14)牙弓丝提供给牙齿的矫形力逐步衰减，需要医生经常性的换取新牙弓丝以达到矫形的目的。二、对于超弹性牙弓丝，起始加载力值较大，不易安装入托槽，增加了医生的椅旁工作时间，且卸载力值也比较大对牙齿的伤害较大容易复发。三、对于热激活牙丝，操作前需冷却处理使其变得较柔软易于入槽，操作比较繁琐且矫形力较小衰减较快。 
铜镍钛合金是在镍钛合金的基础上加入一定量得铜，但是铜的加入使得合金的相变点高于人体温度，必须同时加入少量的如Cr、V、Al、Mn、Mo等元素降低相变点。该合金正畸牙弓丝兼具了超弹和热激活牙弓丝的优点：一、牙丝较柔软，可以很方便的入槽即加载力值较小(如图二所示)。二、卸载力值相对于加载力值减少的较少，能提供给牙齿一定的持续稳定的力，且应力平台期较长，表明即使在牙齿大范围的移动情况下牙丝仍能提供矫形力，大大减少了换丝频率，缩短了矫治周期。三、铜镍钛牙弓丝有其独特的回弹特性，残余变形量较小。 
发明内容
本发明的目的是解决目前正畸行业不锈钢牙弓丝及镍钛牙弓丝所存在的缺陷和不足，而提供的一种新型铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺。 
铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺如下： 
(一)、原材料的准备，所选丝材的成分必须控制在镍：43％～55％、铜的成分为3％～10％，同时加入了0.2％～3％的Cr、V、Al、Mn、Mo中的一种元素，余量为钛。否则丝材的机械性能将不易控制，且丝材的抗拉强度控制在1500～1900MPa之间。 
(二)、拉丝，将丝材逐一经过拉丝模具拉至目标尺寸，具体工艺过程是：热拉-校直-去皮-抛光-退火-热拉-冷拉-校直-去皮-抛光。其中最主要的步骤是热拉、去皮和冷拉变形量的控制。热拉温度必须控制在650℃～730℃，去皮的酸的配比为HF∶HNO3∶H2O=(0.5～1.5)∶(8～12)∶(15～25)，丝材的冷变形量必须控制在45％±5％，过大或过小都会影响牙丝的后续定型。冷拉后的校直温度必须控制在450℃以内，否则丝材将变得柔软影响后续定型。 
(三)、时效处理，时效温度为480℃～600℃、保温时间为0.5h～3.5h、冷却方式为水冷。具体温度和时间视现场情况做微量调整。 
(四)、表面处理，包括酸洗和抛光，酸洗液的配比为HF∶HNO3∶H2O=(1.5～2.5)∶(8～15)∶(10～20)。将粗抛处理后的牙弓丝放于塑料盆内，倒入配制好的酸液，不停的翻动牙弓丝直至表面变的光亮均匀，取出后用清水清洗三遍。 
本发明的优点在于：一、该制备工艺简单、易操作，制备的牙弓丝机械性能稳定重复性高；二，该工艺制备的牙弓丝与传统镍钛牙弓丝相比加载力值显著降低，有利于牙弓丝的入槽；三，具有低的应力滞后性，卸载力值平稳且作用范围较宽，能保证牙齿快速有效的移动；四，独特的回弹特性，能够提供持续的力量，即使在形变很小的情况下亦能提供所需的力值，可降低换丝的频率；五，不易产生永久变形，容易入槽，即使是严重拥挤的病例亦可使用。 
附图说明：
如图1所示为牙齿正畸矫形示意图，12为托槽，用本行业专用的粘结剂将托槽粘接在每一颗牙齿上或者将托槽焊接于带环上再将带环固定在牙齿上，10为本发明所需制备的正畸牙弓丝，牙弓丝固定于托槽槽沟内，由于其形状记忆性和超弹性当其处于35℃的人体温度下时，会提供给错合牙齿14以一定的力，让牙 齿沿着方向16移动直到与其他牙齿排齐为止以达到矫正的目的。 
如图2所示为正畸牙弓丝典型的三点弯曲试验图，其中σL为加载力值，σu为卸载力值，Δσ为应力滞后，εs为超弹性应变量。这四个力值的大小分别体现了牙弓丝不同的性能。σL越大说明弓丝刚度越大，相同的变形量所需的力值越大，所以该值越大牙丝更不易于弯曲入槽，σu为矫形过程中施加在牙齿上的力，值越大牙齿14移动越快，但该值不宜过大，需控制在合理的范围之内。Δσ值越小丝材性能越好，矫形效率越高。εs值越大越好，值越大牙弓丝的作用效率越高，矫治过程中只需换取少量的牙弓丝就能将错合牙移动到正常位置，提高了矫正效率缩短了矫正周期。 
具体实施方式
实施例一 
1、材料的准备，成分为Ni49.7％、Cu5.5％、Cr0.2％余量为钛。 
2、拉丝，材料原始丝径为1.2mm，拉至0.41mm，具体工艺为热拉-校直-去皮-抛光-退火-热拉-冷拉-校直-去皮-抛光，其中热拉温度720℃，经四道热拉后校直，校直温度为420℃，去皮的酸配比为HF∶HNO3∶H2O=1∶10∶20，退火温度为750℃，再经两道热拉后经一道冷拉，冷拉变形量为44.7％。 
3、时效处理，将箱式电阻炉炉温控仪调制530℃，待温度稳定后将预制成型的牙弓丝放入炉膛内，保温时间调制28min，待警报器鸣响后取出绕有牙弓丝的模具放于清水中冷却。 
4、表面处理，卸模后将牙弓丝放于螺旋抛光机内粗抛10min，取出后清洗去皮，酸的配比为HF∶HNO3∶H2O=2∶10∶15，酸洗后用清水冲洗三遍放于精抛机中抛制30min。取出整理整齐，清水清洗后热风干燥。 
实施例二 
本实施方式与实施例一的不同点是所选的材料成分为Ni48.2％、Cu6.5％、Cr0.7％余量为钛。其余步骤及参数与实施例一相同。 
实施例三 
本实施方式与实施例一的不同点是加热方式不同，步骤3中选用的是硝盐浴加热炉。其余步骤和参数与实施例一相同。 
实施例四 
本实施方式与实施例一的不同点是：步骤3中的选用的是真空加热方式，步骤4中省掉了粗抛工序，酸的配比为HF∶HNO3∶H2O=1.5∶15∶20，精抛时间为20min。其余步骤与实施例一一致。 
实施例五 
本实施方式与实施例一的不同点是：步骤3中炉温控制在500℃，保温时间为3小时，待警报器鸣响后取出水冷，其余步骤与实施例一一致。 
实施例六 
本实施方式与实施例一的不同点是：步骤4中的表面处理工艺采用的是电解抛光工艺，电压为8V，抛光时间20s，其余步骤与实施例一一致。 

Claims (5)

1.一种新型铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺，其特征是拉丝、时效处理、表面处理的工艺，具体步骤为：第一步，拉丝，拉丝的主要工艺步骤是热拉、退火、校直、去皮、冷拉，拉丝过程中热拉的温度为650℃～730℃，中间退火温度为700℃～780℃，校直温度为350℃～450℃，冷拉的总的变形量为45％±5％，去皮的酸的配比为HF∶HNO3∶H2O=(0.5～1.5)∶(8～12)∶(15～25)；第二步，时效处理，时效处理所用设备为箱式电阻炉，时效温度为480℃～600℃、保温时间为0.5h～3.5h、冷却方式为水冷，时效后去皮处理所用酸的配比为HF∶HNO3∶H2O=(1.5～2.5)∶(8～15)∶(10～20)；第三步，表面处理，采用机械抛光工艺，所选设备为震动式研磨机，抛光时间为30min～420min。
2.根据权利要求1所述，其特征实牙弓丝所选材料的主要成分为镍：43％～55％、铜的成分为3％～10％，同时加入了0.2％～3％的Cr、V、Al、Mn、Mo中的一科元素，余量为钛。
3.根据权利要求1所述，其特征是时效处理所用设备为盐浴加热炉。
4.根据权利要求1所述，其特征是时效处理所用设备为真空热处理炉。
5.根据权利要求1所述，其特征是表面处理工艺采用的是电解抛光工艺，电压为4V～12V，抛光时间为5s～30s。
CN201410013363.9A 2014-01-01 2014-01-01 一种新型铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺 Pending CN104741412A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410013363.9A CN104741412A (zh) 2014-01-01 2014-01-01 一种新型铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410013363.9A CN104741412A (zh) 2014-01-01 2014-01-01 一种新型铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104741412A true CN104741412A (zh) 2015-07-01

Family

ID=53581992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410013363.9A Pending CN104741412A (zh) 2014-01-01 2014-01-01 一种新型铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104741412A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105568357A (zh) * 2016-01-08 2016-05-11 江阴法尔胜佩尔新材料科技有限公司 一种连续电化学抛光镍钛丝
CN107181995A (zh) * 2017-07-03 2017-09-19 苏州飞斯利电子有限公司 一种新型耳机支架及其制备方法
CN112226709A (zh) * 2020-09-27 2021-01-15 苏州瑞迈德医疗科技有限公司 一种牙齿矫治用舌侧正畸装置的制备方法
CN112386349A (zh) * 2020-11-16 2021-02-23 上海埃蒙迪材料科技股份有限公司 正畸弓丝及其制作方法
CN112658059A (zh) * 2019-10-16 2021-04-16 丹阳市俊晧金属科技有限公司 一种纯镍丝材的高效制备工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5044947A (en) * 1990-06-29 1991-09-03 Ormco Corporation Orthodontic archwire and method of moving teeth
CN1111607C (zh) * 2000-08-30 2003-06-18 郑玉峰 热激活型钛镍牙齿矫形丝及其生产工艺
CN101617961A (zh) * 2008-06-30 2010-01-06 北京圣玛特科技有限公司 钛基五元合金、产品及制备方法
WO2011141553A2 (en) * 2010-05-12 2011-11-17 Minitubes Sa High ductility superelastic material
CN102560303A (zh) * 2010-08-24 2012-07-11 奥姆科公司 对形状记忆合金牙弓丝的形状设置
CN103131926A (zh) * 2011-11-28 2013-06-05 中国石油大学(北京) W/TiNi记忆合金复合材料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5044947A (en) * 1990-06-29 1991-09-03 Ormco Corporation Orthodontic archwire and method of moving teeth
CN1111607C (zh) * 2000-08-30 2003-06-18 郑玉峰 热激活型钛镍牙齿矫形丝及其生产工艺
CN101617961A (zh) * 2008-06-30 2010-01-06 北京圣玛特科技有限公司 钛基五元合金、产品及制备方法
WO2011141553A2 (en) * 2010-05-12 2011-11-17 Minitubes Sa High ductility superelastic material
CN102560303A (zh) * 2010-08-24 2012-07-11 奥姆科公司 对形状记忆合金牙弓丝的形状设置
CN103131926A (zh) * 2011-11-28 2013-06-05 中国石油大学(北京) W/TiNi记忆合金复合材料及其制备方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105568357A (zh) * 2016-01-08 2016-05-11 江阴法尔胜佩尔新材料科技有限公司 一种连续电化学抛光镍钛丝
CN107181995A (zh) * 2017-07-03 2017-09-19 苏州飞斯利电子有限公司 一种新型耳机支架及其制备方法
CN112658059A (zh) * 2019-10-16 2021-04-16 丹阳市俊晧金属科技有限公司 一种纯镍丝材的高效制备工艺
CN112226709A (zh) * 2020-09-27 2021-01-15 苏州瑞迈德医疗科技有限公司 一种牙齿矫治用舌侧正畸装置的制备方法
CN112226709B (zh) * 2020-09-27 2021-12-07 苏州瑞迈德医疗科技有限公司 一种牙齿矫治用舌侧正畸装置的制备方法
CN112386349A (zh) * 2020-11-16 2021-02-23 上海埃蒙迪材料科技股份有限公司 正畸弓丝及其制作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104741412A (zh) 一种新型铜镍钛牙弓丝的生产制备工艺
JP6262808B2 (ja) 形状記憶合金歯科用アーチの形状設定
US20120231414A1 (en) Fatigue-Resistant Nitinol Instrument
Peters et al. Contemporary root canal preparation: innovations in biomechanics
Kuhn et al. Fatigue and mechanical properties of nickel-titanium endodontic instruments
JP2013511338A5 (zh)
CN109047348B (zh) 一种低弹性模量超弹性镍钛合金丝材加工方法
JP2013518181A5 (zh)
TW201213553A (en) Hot stretch straightening of high strength alpha/beta processed titanium
CN104775053A (zh) 用于制造克氏针的医用Ti-6Al-7Nb合金丝的制备工艺
CN1665948A (zh) β钛组合物及其制备方法
JP2007510064A (ja) 長い耐用年数のニチノール
CN105852991A (zh) 一种镍钛合金梯度柔性根管锉及其制造方法
CN101333611B (zh) 形状记忆材料及其制备方法
CN103509959B (zh) 一种生物医用低弹性模量钛钽铌锆硅合金的制备方法
CN110616391B (zh) 一种高塑性医用tc4钛合金棒材加工方法
Airoldi et al. Innovative materials: the NiTi alloys in orthodontics
CN101617960A (zh) 一种复合矫形丝及其制备方法
Jordan et al. Microstructural and mechanical characterizations of new Ni-Ti endodontic instruments
CN103627929A (zh) 一种高强度低模量的亚稳β钛合金牙弓丝
Živković et al. Nickel-titanium files in endodontics: development, improvement, and modifications of nickel-titanium alloy
CN107012416B (zh) 一种生物医用β型钛合金棒材的热处理方法
CN105256172A (zh) 一种改进的医用低模量钛合金及其制备方法
Elgendy et al. The effect of temperature change on the cyclic fatigue resistance of Three Rotary Nickel Titanium instruments with different Heat Treatment
RU2020116671A (ru) Трехкомпонентные сплавы Ti-Zr-O, способы их получения и их соответствующие применения

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150701