CN105458257B - 一种3d打印钛基复合材料义齿 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D打印钛基复合材料义齿。义齿由纯钛粉或钛合金粉与纳米Al2O3粉或纳米TiO2粉的混合粉经由3D打印机打印形成。本发明的3D打印钛基复合材料义齿既具备了增材制造技术制备周期短、舒适性好等优点，也克服了钛合金(尤其是纯钛)硬度较低和耐磨性差的不足，获得的钛基复合材料义齿具有生物相容性好、对人体无毒无害的、耐磨性好等优点，适宜于病患者长期稳定使用。

Description

一种3D打印钛基复合材料义齿
技术领域
本发明涉及一种金属义齿，特别是一种3D打印钛基复合材料义齿。
背景技术
义齿是应用于牙齿缺损修复的一种重要方法，金属义齿由于具有色泽美观、耐磨等优点而得到日益广泛的应用，其主要材质有镍铬合金、钴铬合金、钛合金等。传统金属义齿的制作是一种完全的手工技艺，义齿是通过患者口腔取模、制蜡模、制铸造壳型、壳型焙烧脱蜡、铸造、修整等一系列工艺获得的。义齿的整个制备工艺流程长达1～2个月，且义齿的制备过程中人为因素多，医生或技师水平的不同也造成义齿成品的质量参差不齐，难以使患者得到满意的使用效果。
随着病患者对提高义齿质量和舒适性、缩短制备周期等个性化需求的增加，对义齿的制备提出了更高的要求，而数字化制造技术的发展对义齿的获得提供了新的途径。如专利CN203736335公开了一种全程数字化义齿加工系统，该系统包括数据采集装置、控制器、接收终端和义齿加工系统等装置，通过该系统可以快速、高效地获得所需的义齿。专利CN104084582公开了一种采用金属粉末激光熔铸的义齿支架及其制备方法，该方法使用钴铬钼合金粉末并利用3D打印金属粉末激光熔铸装置制备了义齿支架。
综上，采用基于3D打印的增材制造技术替代现有的模型熔铸或金属切削工艺制备金属义齿是当前口腔医疗发展的新方向。但现有技术也存在显著的不足之处：首先，钴铬合金、镍铬合金含对人体有害的重金属元素(钴、镍)，这些重金属元素在义齿使用的过程中会在复杂的口腔环境中发生化学、电化学反应，释放的钴、镍等金属离子不仅影响义齿的性能，甚至可能引起过敏等严重的不良反应；其次，虽然钛及其合金以其低密度、生物相容性好、耐腐蚀、耐疲劳、高比强度等优点，可以取代钴铬合金、镍铬合金等，成为制备金属义齿的理想材料，但钛合金，尤其是纯钛，也存在硬度较低、耐磨性差等不足，难以满足义齿在口腔中长期、稳定使用的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于增材制造技术的生物相容性好、硬度高、耐磨性好的3D打印钛基复合材料义齿。
为实现上述目的，本发明采用以下方案：
一种3D打印钛基复合材料义齿，义齿由纯钛粉或钛合金粉与纳米粉的混合粉经由3D打印机打印形成。
3D打印钛基复合材料义齿的第一优选方案，混合粉中，纯钛粉或钛合金粉与纳米粉的质量比为(999～19)：1。
3D打印钛基复合材料义齿的第二优选方案，纯钛粉或钛合金粉的粒径为5～50μm。
3D打印钛基复合材料义齿的第三优选方案，纯钛粉或钛合金粉为球形。
3D打印钛基复合材料义齿的第四优选方案，纯钛粉中钛元素含量大于99.0wt.％。
3D打印钛基复合材料义齿的第五优选方案，钛合金粉的成分为Ti-Al、Ti-Zr、Ti-Mo、Ti-Nb系钛合金。
3D打印钛基复合材料义齿的第六优选方案，纳米粉为纳米Al2O3粉或纳米TiO2粉。
3D打印钛基复合材料义齿的第七优选方案，纳米粉的粒径为10～50nm。
3D打印钛基复合材料义齿的第八优选方案，纳米Al2O3粉中Al2O3的含量大于99.0wt.％，
3D打印钛基复合材料义齿的第九优选方案，纳米TiO2粉中TiO2的含量大于98.0wt.％。
与最接近的现有技术比，本发明提供的3D打印钛基复合材料义齿具有以下优点：金属义齿采用3D打印增材制造技术成形，具有义齿制备周期短、舒适性好等优点。同时，以钛合金粉与纳米粉的混合粉作为金属义齿的原材料，克服了钛合金(尤其是纯钛)硬度较低和耐磨性差的不足，获得的钛基复合材料义齿具有生物相容性好、对人体无毒无害的、耐磨性好等优点，适宜于病患者长期稳定使用。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1:
义齿由纯钛粉(成分为0.15wt.％Fe、0.1wt.％Si、0.05wt.％C、0.03wt.％N、余量为Ti，粉末为球形，粒径为5μm)与纳米Al2O3(Al2O3的含量为99.2wt.％，粒径为10nm)的混合粉经由3D打印机打印形成。上述混合粉中纯钛粉与纳米三氧化二粉的质量比为19：1。
实施例2:
义齿由纯钛粉(成分为0.18wt.％Fe、0.05wt.％Si、0.08wt.％C、0.06wt.％N、余量为Ti，粉末为球形，粒径为30μm)与纳米TiO2粉(TiO2的含量为98.4wt.％，粒径为30nm)的混合粉经由3D打印机打印形成。上述混合粉中纯钛粉与纳米TiO2粉的质量比为199：1。
实施例3:
义齿由钛合金粉(成分为6.6wt.％Al、3.8wt.％V、0.26wt.％Fe、0.1wt.％Si、0.06wt.％C、0.04wt.％N、余量为Ti，粉末为球形，粒径为50μm)与纳米Al2O3粉(Al2O3的含量为99.5wt.％，粒径为20nm)的混合粉经由3D打印机打印形成。上述混合粉中钛合金粉与纳米Al2O3粉的质量比为499：1。
实施例4:
义齿由钛合金粉(成分为14.8wt.％Zr、4.2wt.％Nb、3.6wt.％Ta、0.06wt.％Si、0.04wt.％C、0.05wt.％N、余量为Ti，粉末为球形，粒径为30μm)与纳米TiO2粉(TiO2的含量为99.0wt.％，粒径为50nm)的混合粉经由3D打印机打印形成。上述混合粉中钛合金粉与纳米TiO2粉的质量比为999：1。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种3D打印钛基复合材料义齿，其特征在于，义齿由钛合金粉与纳米粉的混合粉经由3D打印机打印形成；
所述钛合金粉与纳米粉的质量比为(999～19)：1；
所述钛合金粉的粒径为5～50μm；
所述钛合金粉为球形；
所述钛合金粉的成分为Ti-Al、Ti-Zr、Ti-Mo、Ti-Nb系钛合金；
所述纳米粉为纳米Al2O3粉。
2.根据权利要求1所述的3D打印钛基复合材料义齿，其特征在于，所述纳米粉的粒径为10～50nm。
3.根据权利要求1所述的3D打印钛基复合材料义齿，其特征在于，所述纳米Al2O3粉中Al2O3的含量大于99.0wt.％。
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