CN111054915A - 一种牙科固定和活动修复用3d打印金属粉末及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末及其制备方法，一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：Cr 20‑30%，Mo 1‑5%，W 5‑10%，Fe≤1%，Mn≤1%，Si≤2%，Ni≤0.1%，C≤1%，Be≤0.1%，Cd≤0.1%，Co基体。一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，具体步骤为：1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；2）雾化制粉；3）筛分，得到球形合金粉末；4）选区激光熔化（SLM）成形；5）热处理。本发明能够分别满足固定和活动修复体性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印机领域，具体涉及一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末及其制备方法。
背景技术
目前牙科用修复用金属材料尚未有国家和行业标准推荐材料牌号，市场上一般参照国家医药行业标准YY01173-2005《外科植入物 骨关节假体锻、铸件钴铬钼合金铸件》标准中的材料成分：Cr 26.5~30.0，Mo 4.5~7.0，Ni ≤1.0%，Fe ≤1.0%，Mn ≤1.0%，Si ≤1.0%，C ≤0.35%，Co 基体。
牙科和骨科使用环境和对材料的性能要求不同，因此需在此基础上进行调整。根据使用种类类型和机械性能，牙科学修复材料分为0-6型，其中0-3型用于固定义齿，例如冠、桥、嵌体等，4-5型用于活动义齿，如可摘局部义齿、卡环、种植体上部结构等。
其中，固定义齿对材料主要是强度和硬度要求较高，而活动义齿跟侧重韧性和抗弯疲劳的性能。目前上市钴铬合金材料均为固定义齿专用材料和活动义齿专用材料，无法同时匹配两种用途的性能要求。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末及其制备方法，通过真空气雾化方法制备成金属粉末，采用选区激光熔化（SLM）工艺制备成牙科固定和活动修复体，通过不同热处理工艺，分别满足固定和活动修复体性能要求。
技术方案：本发明一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 20-30%，Mo 1-5%，W 5-10%，Fe≤1%，Mn≤1%，Si≤2%，Ni≤0.1%，C≤1%，Be≤0.1%，Cd≤0.1%，Co基体。
本发明的进一步改进在于，一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：Cr 23.5%，Mo 3%，W 8.5%，Fe 0.5%，Mn 0.5%，Si 1.0%，Ni 0.05%，C 0.3%，Be 0.02%，Cd 0.02%，Co基体。
一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，具体步骤为：
1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；
2）雾化制粉，将合金熔体在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，在超音速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理，得到球形合金粉末；其中，惰性气体可为二氧化氮；
4）选区激光熔化（SLM）成形；
5）热处理。
本发明的进一步改进在于，步骤3）中，筛分时采用的筛网目数为：100目或270目。
本发明的进一步改进在于，步骤4）中，激光功率100~200W，扫描速度1000~1500mm/s，打印间距50~100μm，光斑直径50~100μm，铺粉层厚20~50μm。
本发明的进一步改进在于，固定修复用材料热处理工艺为：1小时升至460℃，然后保温1小时，再1小时升至760℃，保温1小时，再1小时升至960℃，保温1小时，然后随炉冷却至室温。
与现有技术相比，本发明提供的一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末及其制备方法，至少实现了如下的有益效果：
1、本合金成分为自主设计开发的成分，可同时满足牙科固定和活动修复体性能要求。
2、采用真空超音速雾化制备的金属粉末，具备粉末纯净度高、 粉末球形度高，流动性优异、粉末氧含量低、粉末稳定性高、粉末成品率高等优点，特别适合工业化大规模制造。
3、选区激光熔化（SLM）成形可实现定个性化制式齿科修复体制作，效率、精度、性能、成本、环保性均优于现有铸造工艺。
4、针对本合金成分和制造工艺开发的两套热处理工艺，既固定义齿对材料主要是强度和硬度要求较高，又能满足活动义齿跟侧重韧性和抗弯疲劳的性能。
当然，实施本发明的任一产品并不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
实施例1，
一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 20-30%，Mo 1-5%，W 5-10%，Fe≤1%，Mn≤1%，Si≤2%，Ni≤0.1%，C≤1%，Be≤0.1%，Cd≤0.1%，Co基体。
一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，具体步骤为：
1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；
2）雾化制粉，将合金熔体在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，在超音速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理，得到球形合金粉末；通过该方法批量制备出颗粒尺寸均匀、高球形度、无空心粉的球形CoCrWMo合金粉末，能满足选区激光熔化（SLM）工艺的应用需求；
4）选区激光熔化（SLM）成形；
5）热处理，固定修复用材料热处理工艺为：1小时升至460℃，然后保温1小时，再1小时升至760℃，保温1小时，再1小时升至960℃，保温1小时，然后随炉冷却至室温。
基于上述方案，步骤3）中，筛分时采用的筛网目数为：100目或270目。步骤4）中，激光功率100~200W，扫描速度1000~1500mm/s，打印间距50~100μm，光斑直径50~100μm，铺粉层厚20~50μm。
实施例2，
一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 20%，Mo 1%，W 5%，Fe≤0.2%，Mn≤0.3%，Si≤0.5%，Ni≤0.01%，C≤0.1%，Be≤0.01%，Cd≤0.01%，Co基体。
本实施例中，一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末的制备方法同实施例1。
实施例3，
一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 30%，Mo 5%，W 10%，Fe 1%，Mn 0.5%，Si 2%，Ni 0.1%，C 1%，B 0.1%，Cd 0.1%，Co基体。
本实施例中，一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末的制备方法同实施例1。
实施例4，
一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 23.5%，Mo 3%，W 8.5%，Fe 0.5%，Mn 0.5%，Si 1.0%，Ni 0.05%，C 0.3%，Be 0.02%，Cd0.02%，Co基体。
本实施例中，一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末的制备方法同实施例1。
实施例5，
一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 20%，Mo 5%，W 10%，Fe 1%，Mn 0.5%，Si 2%，Ni 0.1%，C 1%，Be 0.1%，Cd 0.1%，Co基体。
实施例6，
一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 30%，Mo 1%，W 5%，Fe 0.2%，Mn 0.3%，Si 0.5%，Ni 0.01%，C 0.1%，Be 0.01%，Cd0.01%，Co基体。
本实施例中，一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末的制备方法同实施例1。
实施例7，
一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 25%，Mo 2%，W 8%，Fe 0.4%，Mn 0.4%，Si 1.0%，Ni 0.05%，C 0.3%，Be 0.01%，Cd0.01%，Co基体。
本实施例中，一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末的制备方法同实施例1。
通过上述实施例可知，本发明提供的一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末及其制备方法，至少实现了如下的有益效果：
1、本合金成分为自主设计开发的成分，可同时满足牙科固定和活动修复体性能要求。
2、采用真空超音速雾化制备的金属粉末，具备粉末纯净度高、 粉末球形度高，流动性优异、粉末氧含量低、粉末稳定性高、粉末成品率高等优点，特别适合工业化大规模制造。
3、选区激光熔化（SLM）成形可实现定个性化制式齿科修复体制作，效率、精度、性能、成本、环保性均优于现有铸造工艺。
4、针对本合金成分和制造工艺开发的两套热处理工艺，既固定义齿对材料主要是强度和硬度要求较高，又能满足活动义齿跟侧重韧性和抗弯疲劳的性能。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (6)
1.一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末，其特征在于，由以下质量份原料组成：
Cr 20-30%，Mo 1-5%，W 5-10%，Fe≤1%，Mn≤1%，Si≤2%，Ni≤0.1%，C≤1%，Be≤0.1%，Cd≤0.1%，Co基体。
2.根据权利要求1所述的一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末，其特征在于，由以下质量份原料组成：
Cr 23.5%，Mo 3%，W 8.5%，Fe≤0.5%，Mn≤0.5%，Si≤1.0%，Ni≤0.05%，C≤0.3%，Be≤0.02%，Cd≤0.02%，Co基体。
3.根据权利要求1所述的一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；
2）雾化制粉，将合金熔体在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，在超音速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理，得到球形合金粉末；
4）选区激光熔化（SLM）成形；
5）热处理。
4.根据权利要求3所述的一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，筛分时采用的筛网目数为：100目或270目。
5.根据权利要求3所述的一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中，激光功率100~200W，扫描速度1000~1500mm/s，打印间距50~100μm，光斑直径50~100μm，铺粉层厚20~50μm。
6.根据权利要求3所述的一种牙科固定和活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤5）中，固定修复用材料热处理工艺为：1小时升至460℃，然后保温1小时，再1小时升至760℃，保温1小时，再1小时升至960℃，保温1小时，然后随炉冷却至室温。
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| CN201911302323.5A Pending CN111054915A (zh) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | 一种牙科固定和活动修复用3d打印金属粉末及其制备方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112809011A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 广州湘龙高新材料科技股份有限公司 | 一种钴铬钼钨硅合金的制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN106853536A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-06-16 | 西安欧中材料科技有限公司 | 制备3D打印用CoCrWMo合金球形粉末的方法 |
| CN107513642A (zh) * | 2017-10-17 | 2017-12-26 | 广州纳联材料科技有限公司 | 钴基合金粉末及其制备方法和应用 |
| CN107598151A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-01-19 | 成都科宁达材料有限公司 | 一种含Ta的牙科用3D打印钴铬钼合金粉末及其制备方法 |
| CN108705093A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-10-26 | 广东省材料与加工研究所 | 一种钴铬钼钨合金粉末及其制备方法与应用 |
-
2019
- 2019-12-17 CN CN201911302323.5A patent/CN111054915A/zh active Pending
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