一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末及其制备方法
技术领域
本发明属于医用齿科修复材料领域,涉及一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末及其制备方法。
背景技术
3D打印又称为增材制造,是一种智能制造、绿色制造技术,它以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或丝材等材料,利用离散-堆积原理,通过逐层打印的方式来制作零部件的技术。3D打印技术具有个性化定制、快速成形、复杂形状加工、设计-制造一体化等特点,因此3D打印技术特别适合用于齿科修复领域。激光选区熔化(Selective LaserMelting, SLM)技术是3D打印技术的一种,也是目前金属3D打印应用最广泛的技术。SLM技术所用的原材料为金属粉末材料。3D打印用金属粉末的要求:球形度高;氧含量低;流动性好;松装密度高;粒径小且分布范围窄等。同时,3D打印材料的设计还必须考虑到3D打印成形过程、粉末制备过程和成型件的使用性能的要求。
目前市面上使用的齿科修复钴基合金的含Co量都很高,通常在60wt%以上。齿科修复材料的发展方向应该是降低成本、提高生物安全性、改善力学性能,使其适合口腔医学的不同要求。钴资源属于国家战略资源,存储量有限,电池等新能源材料的开发都需要使用钴资源,钴原料的不断涨价也给患者带来了负担;另外钴的价格极易受到外部因素,我国大部分钴原料都要依赖进口,不利于价格稳定。因此,钴资源的现状也限制了高Co材料的进一步发展。另外 ,目前市面上的钴基合金粉末在临床应用过程中出现了崩瓷的问题,在退火处理后有变脆的倾向,缩短了齿科修复体的使用寿命,热稳定性也有待进一步提高。
钴铬镍合金具有优异的机械性能和耐腐蚀性能,良好的生物相容性,广泛应用于生物医用领域,可以用来制作齿科、人工关节连接件等。另外,钴铬镍合金具有较高的高温强度、热稳定性和疲劳性能(见中国专利:CN. 108396199A)。但是3D打印用钴铬镍合金粉末还未被报道过。
发明内容
本发明的目的在于,结合气雾化制粉特点、3D打印成形特点和齿科修复体使用要求,提供一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末,该合金粉末材料通过降低Co元素含量、加入Ni元素,并添加少量Zr元素,以提高力学性能和金瓷结合性能,同时该粉末材料可以被同时用于牙冠、桥等固定义齿修复,也可被用于活动支架等活动义齿修复。
本发明的目的在于,提供一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末的制备方法,通过该方法制得的钴铬镍合金粉末具有良好的粉末性能和铺粉性能。
本发明的技术方案:对现有钴铬合金粉末的化学成分进行改进,添加少量Zr元素,降低Co元素含量,通过添加Ni元素来替代减少的Co元素,并适当调整Cr和Mo元素的含量。另外,本专利提供的钴铬镍合金粉末的制备方法,改进主要涉及以下两个方面:一是在粉末冷却过程中保持收粉罐内微正压;二是将Zr元素以混粉的方式加入。
本发明所述一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末,化学成分包括Co、Cr、Ni、Mo、Si、Mn、C和Zr,按重量百分数计,Co 35%-51%, Cr 25%~35%,Ni 10%~20 %,Mo 5%-15%, Si 0.5%-2.0%, Mn 0.5%-2.0%,C 0.01%-0.6%, Zr 0.01%-0.5%,余量为杂质,其中杂质含量小于0.2%。
本发明所述一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末,按重量百分数计,化学成分的最优量为,Co 50%, Cr 30%%,Ni 10 %,Mo 7.5%, Si 1.2%, Mn 1.0%,C 0.03%, Zr0.11%,杂质含量小于0.2%。
本发明所述一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末,该材料的相组成为fcc结构的α-Co固溶体(α相)和hcp结构的的ε-Co固溶体(ε相)。
本发明所述一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末,其制备工艺步骤如下:
(1)按照钴铬镍合金粉末的化学成分含量进行配料,将所配的除Zr以外的原料加入到真空感应熔炼炉内熔炼成合金熔体,所述合金熔体熔炼温度为1550-1700℃;
(2)将步骤(1)所得的钴铬镍合金熔体倒入中间包中,合金熔体从中间包底部的漏嘴流入雾化室,在高压惰性气体的冲击作用下被破碎成微细液滴,微细液滴自由下落冷凝后形成钴铬镍合金粉体,所述高压惰性气体为高纯氮气或高纯氩气,雾化气压为3-5MPa;
(3)向收粉罐充入惰性气体,使罐内保持微正压,然后将密封的收粉罐放入水排降温,粉末冷却后打开收粉罐,并将粉末进行筛分处理,筛分出大于1000目、小于250目的合金粉体,所述惰性气体为高纯氮气或高纯氩气,所述微正压为0.1-0.2MPa表压;
(4)将制得的钴铬镍合金粉末和按比例称量的球形Zr粉放入真空混粉机内混合均匀,待混合均匀后进行真空干燥处理,即得到含Zr的齿科修复3D打印钴铬合金粉末。
作为优选,原料要去除表面氧化层,在真空感应熔炼炉内熔炼时,精炼期炉内的真空度应高于1.0×10-2Pa。
作为优选,步骤(2)中所述中间包温度为1100℃-1300℃。
作为优选,步骤(3)中所述粉末筛分处理使用超声振动筛或气流分级机;
作为优选,步骤(4)中所述的真空混粉机配有水冷套,混粉速率为15-30转/min,时间为60-120min;所述球形Zr粉的粒径分布范围为10-53μm;所述真空干燥处理的温度为120-150℃,时间为2-5h。
本发明具有如下有益效果:
(1)本发明降低了Co元素含量,添加了Ni元素,其效果在于,钴铬合金的含钴量非常高,通常在60wt.%以上,因此,制作的齿科修复体具有高强度、高耐蚀性和优异的生物相容性。但是,钴原料属于国家战略资源,存储量有限;电池等新能源材料的开发都需要使用钴资源;钴原料的不断涨价也给患者带来了负担;大多数钴原料依赖进口,价格极易受到外部因素影响。因此,针对钴资源利用现状,在保证原有性能良好的情况下,通过化学成分的调整与优化,降低钴元素的含量,添加Ni等的金属元素,提供了一种节钴型的钴铬镍合金。
(2)本发明降低了Co元素含量,添加了Ni元素,其效果在于,Co元素含量降低后,fcc→hcp相变点降低,有助于fcc相的稳定,基体组织更加稳定,提高强度和塑性,在服役过程中相变较少,提高使用寿命;
(3)本发明添加了少量Zr元素,Zr元素能通过净化晶界来提高晶粒之间的结合强度,从而延迟裂纹的形成和扩展,进而提高强度和塑性。
(4)Zr元素能细化晶粒,提高晶界强化作用;同时,Zr元素的微合金化也能显著提高强度和塑性;
(5)Zr抑制Cr23C6等碳化物的析出,从而提高了合金在高温长时热暴露时的显微组织稳定性,这对保持烤瓷热循环中的显微组织的稳定起到了重要作用;Zr能防止热脆性,提高高温环境下的力学性能。
(6)Zr能降低合金熔点,这提高了3D打印过程中合金粉末熔化速率,也提高了金属熔体的流动性,减少打印件中的缺陷。
(7)本发明针对气雾化制粉特点、3D打印成形特点和钴铬镍合金的使用性能,结合不同的粉末制备技术,提供了一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末的制备方法。使用该方法制备的钴铬镍合金粉末球形度高,粒径分布均匀,具有良好的流动性和较高的松装密度,适合用于3D打印成形。
(8)本发明所述方法中,增加了对收粉罐内充入惰性气体保持微正压的工序,因而金属粉末在收粉罐中冷却过程不会受潮。
附图说明
图1为实施例1制备的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末的形貌图。
图2为实施例2制备的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末的形貌图。
图3为实施例3制备的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末的形貌图。
图4为实施例4制备的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末的形貌图。
图5为对比例1制备的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末的形貌图。
图6为对比例2制备的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末的形貌图。
图7为对比例3制备的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末的形貌图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明所述一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末及其制备方法作进一步说明。值得指出的是,给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的技术人员根据本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍应属于本发明保护范围。
下述实施例中,Co 、Cr、Mo、Ni、Si、Mn、C、Zr的原料分别为电解钴、金属铬、金属钼、电解镍、金属硅、金属锰,石墨,球形锆粉,通过市场购买。
下列实施例中,3D打印件机械性能、金瓷结合性能、粉末性能(球形度、粒径分布、流动性、松装密度)等的测试方法及参照的标准作以下说明:
(1)成形件机械性能:参照GB 17168-2013《牙科学固定和活动修复用金属材料》的方法进行拉伸测试:在电子万能测试机上测试,拉伸方向沿着试件长轴(X方向或Y方向),拉伸速度1mm/min,直至断裂,记录数据:屈服强度Rp0.2(MPa),抗拉强度Rm(MPa),延伸率A(%)。
(2)成形件金瓷结合强度:参照YY0621.1-2016《牙科学 匹配性试验 第1部分:金属-陶瓷体系》,进行金瓷结合试样制备及金瓷结合强度测试。3D打印试样尺寸为(25±1)mm ×(3±0.1) mm ×(0.5±0.05) mm,使用VITA VMK 95瓷粉专用液稀释饰面瓷粉,将浆体对称地涂覆在样品经过喷砂等表面处理的面上,按照厂家推荐的烤瓷程序进行烤瓷,并对饰面瓷进行打磨,使得烧结后饰面瓷长(8±0.1) mm,饰面瓷厚度为(1.1±0.1) mm。测试结合性能时,两支点间的距离为20 mm,压头刃口曲率半径为1.0 mm,保证试件的烤瓷面对称地位于加荷面的反面。以1 mm/min的恒定速率施力,记录试件烤瓷层一端剥离时的断裂力Ffail。根据公式计算出饰面瓷与合金剥离时的强度,其中k值由合金的厚度以及杨氏模量决定。
(3)球形度:取少量的3D打印钴铬镍合金粉末放到扫描电子显微镜下观察粉末的形貌然后结合图像分析软件测定粉末的球形度。测定200颗粉末取平均值。
(4)粒径分布:按照GB/T 19077-2016《粒度分布 激光衍射法》的规定,取少量的合金粉末放入到激光粒度分析仪中检测粉末的粒径分布。
(5)流动性及松装密度:参照GB/T 1482-1984《金属粉末流动性的测定》的方法,堵住漏斗底部出口,将50g粉末样品称量后倒进漏斗中,启开漏斗出口下开关,开始计时,漏斗中粉末一经流完,立即停止计时,记录粉体全部流完所耗时间,至少测量3次,取其算术平均值作为最终结果,求得粉末流动性;参照GB 6522-1986《氧化铝粉末松装密度的测定》的方法,将粉末样品倒入漏斗流入标准量筒(30ml),当试样在标准量筒顶部形成锥体并开始溢出时,则停止加粉体,然后用平直的钢尺沿标准量筒上边缘轻轻刮去多余的粉体,放到天平上称量,得出粉体质量。正常情况平行测2个试样,取其算术平均值为最终结果。
实施例1
本实施例中,一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末化学成分及各元素的重量百分数为:Co 35.0%, Cr 35.0%,Ni 11.0%, Mo 15.0%,Si 2.0%,Mn 2.0%,C 0.01%,Zr0.01%。制备方法的工艺步骤如下:
(1)按照上述化学成分进行配料,原材料纯度为99.999%,将所配的除Zr以外的原料加入到真空感应熔炼炉内熔炼成合金熔体,熔炼温度为1550℃。
(2)将步骤(1)所得的钴铬镍合金熔体倒入中间包中,中间包保温温度为1100℃,合金熔体从中间包底部的漏嘴流入雾化室,在气流压力为5 MPa的高纯氮气(纯度为99.999%)的冲击作用下被破碎成微细液滴,微细液滴自由下落冷凝后形成钴铬镍合金粉体。
(3)向收粉罐充入惰性气体,使罐内保持微正压(表压为0.1MPa),然后将密封的收粉罐放入水排降温,粉末冷却后打开收粉罐,并将粉末进行筛分处理,筛分出大于1000目、小于250目的合金粉体。
(4)将制得的钴铬镍合金粉末和按比例称量的球形Zr粉放入真空混粉机内混合均匀,其中混粉速率为15转/min,混粉时间为120min,待混合均匀后进行真空干燥处理,干燥温度为 120℃,干燥时间为5h,即得到含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末。
(5)用得到的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末打印试样,检测其机械性能、金瓷结合性能和粉末性能(球形度、粒径分布、流动性、松装密度)。
实施例2
本实施例中,一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末化学成分及各元素的重量百分数为:Co 51.0%, Cr 25.0%,Ni 10.0%, Mo 10.3%,Si 1.5%,Mn 0.5%,C 0.6%,Zr 0.10%。制备方法的工艺步骤如下:
(1)按照上述化学成分进行配料,原材料纯度为99.999%,将所配的除Zr以外的原料加入到真空感应熔炼炉内熔炼成合金熔体,熔炼温度为1650℃。
(2)将步骤(1)所得的钴铬镍合金熔体倒入中间包中,中间包保温温度为1200℃,合金熔体从中间包底部的漏嘴流入雾化室,在气流压力为3.5MPa的高纯氮气(纯度为99.999%)的冲击作用下被破碎成微细液滴,微细液滴自由下落冷凝后形成钴铬镍合金粉体。
(3)向收粉罐充入惰性气体,使罐内保持微正压(表压为0.15MPa),然后将密封的收粉罐放入水排降温,粉末冷却后打开收粉罐,并将粉末进行筛分处理,筛分出大于1000目、小于250目的合金粉体。
(4)将制得的钴铬镍合金粉末和按比例称量的球形Zr粉放入真空混粉机内混合均匀,其中混粉速率为30转/min,混粉时间为60min,待混合均匀后进行真空干燥处理,干燥温度为 135℃,干燥时间为4h,即得到含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末。
(5)用得到的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末打印试样,检测其机械性能、金瓷结合性能和粉末性能(球形度、粒径分布、流动性、松装密度)。
实施例3
本实施例中,一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末化学成分及各元素的重量百分数为:Co 46.0%, Cr 27.0%,Ni 20.0%, Mo 5.0%,Si 0.5%,Mn 1.0%,C 0.03%,Zr 0.5%。制备方法的工艺步骤如下:
(1)按照上述化学成分进行配料,原材料纯度为99.999%,将所配的除Zr以外的原料加入到真空感应熔炼炉内熔炼成合金熔体,熔炼温度为1700℃。
(2)将步骤(1)所得的钴铬镍合金熔体倒入中间包中,中间包保温温度为1300℃,合金熔体从中间包底部的漏嘴流入雾化室,在气流压力为3.0 MPa的高纯氮气(纯度为99.999%)的冲击作用下被破碎成微细液滴,微细液滴自由下落冷凝后形成钴铬镍合金粉体。
(3)向收粉罐充入惰性气体,使罐内保持微正压(表压为0.2MPa),然后将密封的收粉罐放入水排降温,粉末冷却后打开收粉罐,并将粉末进行筛分处理,筛分出大于1000目、小于250目的合金粉体。
(4)将制得的钴铬镍合金粉末和按比例称量的球形Zr粉放入真空混粉机内混合均匀,其中混粉速率为25转/min,混粉时间为90min,待混合均匀后进行真空干燥处理,干燥温度为 150℃,干燥时间为2h,即得到含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末。
(5)用得到的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末打印试样,检测其机械性能、金瓷结合性能和粉末性能(球形度、粒径分布、流动性、松装密度)。
实施例4
本实施例中,一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末化学成分及各元素的重量百分数为(最优量):Co 50.0%, Cr 30.0%,Ni 10.0%, Mo 7.5%,Si 1.2%,Mn 1.0%,C 0.03%,Zr 0.11%。制备方法的工艺步骤如下:
(1)按照上述化学成分进行配料,原材料纯度为99.999%,将所配的除Zr以外的原料加入到真空感应熔炼炉内熔炼成合金熔体,熔炼温度为1640℃。
(2)将步骤(1)所得的钴铬镍合金熔体倒入中间包中,中间包保温温度为1300℃,合金熔体从中间包底部的漏嘴流入雾化室,在气流压力为3.5MPa的高纯氮气(纯度为99.999%)的冲击作用下被破碎成微细液滴,微细液滴自由下落冷凝后形成钴铬镍合金粉体。
(3)向收粉罐充入惰性气体,使罐内保持微正压(表压为0.15MPa),然后将密封的收粉罐放入水排降温,粉末冷却后打开收粉罐,并将粉末进行筛分处理,筛分出大于1000目、小于250目的合金粉体。
(4)将制得的钴铬镍合金粉末和按比例称量的球形Zr粉放入真空混粉机内混合均匀,其中混粉速率为25转/min,混粉时间为90min,待混合均匀后进行真空干燥处理,干燥温度为 150℃,干燥时间为2h,即得到含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末。
(5)用得到的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末打印试样,检测其机械性能、金瓷结合性能和粉末性能(球形度、粒径分布、流动性、松装密度)。
对比例1
本对比例中,将一种传统齿科修复用的3D打印钴铬合金粉材作为对比,其化学成分及各元素的重量百分数为:Co 60.0%, Cr 28.0%,Mo 10.0%,Si 1.0%,Mn 0.5%,C 0.03%。制备方法的工艺步骤如下:
(1)按照上述化学成分进行配料,原材料纯度为99.999%,将所配的原料加入到真空感应熔炼炉内熔炼成合金熔体,熔炼温度为1650℃。
(2)将步骤(1)所得的钴铬合金熔体倒入中间包中,中间包保温温度为1200℃,合金熔体从中间包底部的漏嘴流入雾化室,在气流压力为4.0 MPa的高纯氮气(纯度为99.999%)的冲击作用下被破碎成微细液滴,微细液滴自由下落冷凝后形成钴铬合金粉体。
(3)向收粉罐充入惰性气体,使罐内保持微正压(表压为0.15MPa),然后将密封的收粉罐放入水排降温,粉末冷却后打开收粉罐,并将粉末进行筛分处理,筛分出大于1000目、小于250目的合金粉体。将筛得的钴铬合金粉进行真空干燥处理,干燥温度为 135℃,干燥时间为4h,即得到传统齿科修复3D打印钴铬合金粉末。
(4)用得到的传统齿科修复3D打印钴铬合金粉末打印试样,检测其机械性能、金瓷结合性能和粉末性能(球形度、粒径分布、流动性、松装密度)。
对比例2
本对比例中,不添加Zr元素作为对比,其化学成分及各元素的重量百分数为:Co46.0%, Cr 27.0%,Ni 20.0%, Mo 5.0%,Si 0.5%,Mn 1.0%,C 0.03%。制备方法的工艺步骤如下:
(1)按照上述化学成分进行配料,原材料纯度为99.999%,将所配的原料加入到真空感应熔炼炉内熔炼成合金熔体,熔炼温度为1700℃。
(2)将步骤(1)所得的钴铬镍合金熔体倒入中间包中,中间包保温温度为1300℃,合金熔体从中间包底部的漏嘴流入雾化室,在气流压力为3.0MPa的高纯氮气(纯度为99.999%)的冲击作用下被破碎成微细液滴,微细液滴自由下落冷凝后形成钴铬镍合金粉体。
(3)向收粉罐充入惰性气体,使罐内保持微正压(表压为0.20MPa),然后将密封的收粉罐放入水排降温,粉末冷却后打开收粉罐,并将粉末进行筛分处理,筛分出大于1000目、小于250目的合金粉体。将筛得的粉末进行真空干燥处理,干燥温度为 150℃,干燥时间为2h,即得到不含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末。
(4)用得到的不含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末打印试样,检测其机械性能、金瓷结合性能和粉末性能(球形度、粒径分布、流动性、松装密度)。
对比例3
本对比例中,不对收粉罐充入惰性气体以维持微正压作为对比,一种含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末化学成分及各元素的重量百分数为:Co 51.0%, Cr 25.0%,Ni10.0%, Mo 10.3%,Si 1.5%,Mn 0.5%,C 0.03%,Zr 0.10%。制备方法的工艺步骤如下:
(1)按照上述化学成分进行配料,原材料纯度为99.999%,将所配的除Zr以外的原料加入到真空感应熔炼炉内熔炼成合金熔体,熔炼温度为1650℃。
(2)将步骤(1)所得的钴铬镍合金熔体倒入中间包中,中间包保温温度为1200℃,合金熔体从中间包底部的漏嘴流入雾化室,在气流压力为3.5 MPa的高纯氮气(纯度为99.999%)的冲击作用下被破碎成微细液滴,微细液滴自由下落冷凝后形成钴铬镍合金粉体。
(3)将密封的收粉罐放入水排降温,粉末冷却后打开收粉罐,并将粉末进行筛分处理,筛分出大于1000目、小于250目的合金粉体。
(4)将制得的钴铬镍合金粉末和按比例称量的球形Zr粉放入真空混粉机内混合均匀,其中混粉速率为30转/min,混粉时间为60min,待混合均匀后进行真空干燥处理,干燥温度为 135℃,干燥时间为4h,即得到含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末(无微正压操作)。
(5)用得到的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末打印试样,检测其机械性能、金瓷结合性能和粉末性能(球形度、粒径分布、流动性、松装密度)。
性能测试:对上述实施例、对比例制备的齿科修复3D打印钴基粉末及其成形件进行了机械性能、金瓷结合性能和粉末性能(球形度、粒径分布、流动性、松装密度)的指标测试,具体结果见下表:
项目 |
球形度(%) |
平均粒径D50(μm) |
流动性(s/50g) |
松装密度(g/cm<sup>3</sup>) |
抗拉强度R<sub>m</sub>(MPa) |
屈服强度R<sub>p0.2</sub>(MPa) |
延伸率A(%) |
金瓷结合强度(MPa) |
实施例1 |
0.87 |
27.35 |
21.18 |
4.79 |
1020 |
623 |
26 |
47.12 |
实施例2 |
0.89 |
24.51 |
22.11 |
4.82 |
1135 |
734 |
23 |
45.64 |
实施例3 |
0.88 |
22.53 |
21.62 |
4.80 |
1094 |
716 |
24 |
43.31 |
实施例4 |
0.89 |
22.61 |
20.74 |
4.91 |
1145 |
824 |
27 |
46.83 |
对比例1 |
0.89 |
25.84 |
19.11 |
4.89 |
980 |
592 |
23 |
35.16 |
对比例2 |
0.89 |
24.89 |
20.70 |
4.87 |
953 |
526 |
21 |
40.92 |
对比例3 |
0.87 |
23.78 |
22.17 |
4.83 |
1112 |
739 |
22 |
44.98 |
注意:以上试件3D打印工艺参数为:激光功率150W,层厚30μm,扫描速率1000mm/s,扫描间距60μm,激光斑点直径55μm,工作仓氧含量控制在1000ppm以下;去应力退火工艺:试样连同打印基板随炉升温,先以10℃/min升温到550℃,保温30min,再以10℃/min升温到1150℃,保温1h,炉冷至室温,真空环境。
由上表可以看出,本发明制备的含Zr的齿科修复3D打印钴铬镍合金粉末,颗粒平均粒径较小,球形度高,流动性好,松装密度高,适合高精度要求的齿科修复体的3D打印成形。
另外,随着Zr含量的增加,粉末性能的变化不大,但力学性能变化明显,添加Zr元素的试样的强度、塑性和金瓷结合强度明显好于未添加Zr元素的试样性能(对比例2),并且当Zr=0.1%时强度和塑性都很高。同时,未添加Zr元素的试样的钴铬镍合金的金瓷结合性能明显优于传统的钴铬合金修复体(对比例1和对比例2)。
本发明的最优化学成分制备的3D打印钴铬镍合金粉末具有优异的粉末性能,成形件具有较高的强度和塑性,其性能明显优于其他成分的钴铬镍合金粉。
在对比例3中,收粉罐未充入氩气或氮气保持微正压,水排冷却后,打开收粉罐发现,罐壁上有细小水珠,部分粉末受潮;在实施例中未发现受潮情况,因此,对收粉罐充入氩气或氮气保持微正压很有必要。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。