CN112853157B - 一种钴铬钼钨硅合金棒材及其制备方法 - Google Patents

一种钴铬钼钨硅合金棒材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钴铬钼钨硅合金棒材，按重量百分比计，包括钴60％‑66％；铬20％‑30％；钼3％‑7％；钨3％‑7％；硅0.5％‑5％；铁＜0.8％；碳＜0.8％，杂质＜2％，其中，上述各组分重量百分比之和为100％，所述合金棒材外观为圆柱状。本发明提供的钴铬钼钨硅合金棒材制备成牙科产品的金瓷结合性能较好。

Description

一种钴铬钼钨硅合金棒材及其制备方法
技术领域
本发明属于钴铬钼合金技术领域，具体涉及一种钴铬钼钨硅合金棒材。
背景技术
牙病患病率在世界各国都很高，就我国而言，牙病患者达8亿之多。而牙体缺损、牙列缺裂和牙列缺失又是牙病中的常见疾病，通常采用义齿进行修复。合金材料强度、硬度、耐磨性、耐久性和韧性等力学性能优良，特别是失蜡铸造技术引入牙科领域后，合金成为主要的修复材料，目前，在我国应用最广的合金是非贵铸造金属合金，其中镍基铸造合金主要用于烤瓷熔附修复体、义齿支架及牙冠桥，是我国常用的烤瓷合金。但镍铬合金最大的问题是部分患者会出现过敏症状，主要是其中镍元素的致敏危害，欧洲一些国家的有关部门警告不要使用镍含量超过1％的合金，而烤瓷用的镍含量普遍在62-82％之间，所以镍铬合金烤瓷牙实际上已经失去市场。
钴铬烤瓷合金最早应用于移植医疗，用做髋关节之用，针对镍铬烤瓷合金的Ni危害，钴铬烤瓷合金由于其耐腐蚀性能较镍基合金好，并且金瓷结合良好，又因为含有较多铬，其熔点较高，合金与包埋料间存在一定反应，所以镍基烤瓷合金已经逐渐被钴铬钼烤瓷合金所取代。钴铬钼钨合金具有良好的生物相容性，较强的金瓷结合和耐腐蚀性能，且价格相对也便宜，被广泛应用于口腔修复领域，因为钴含量较高，其耐腐蚀性能较镍合金好，舒适度高，在患者口内不会出现合金变色现象。
目前钴铬烤瓷合金棒材的研究还不完善，棒材的各方面性能较差。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种金瓷结合性能较好的钴铬钼钨硅合金棒材。
本发明提供一种钴铬钼钨硅合金棒材，按重量百分比计，包括钴60％-66％；铬20％-30％；钼3％-7％；钨3％-7％；硅0.5％-5％；铁＜0.8％；碳＜0.8％，杂质＜ 2％，其中，上述各组分重量百分比之和为100％，所述合金棒材外观为圆柱状。
优选地，按重量百分比计，所述钴61％-65％；铬23％-27％；钼4％-6％；钨4％-6％；硅1％-3％。
优选地，所述杂质中，按重量百分比计，镍含量＜0.1％，镉含量＜0.02％，铍含量＜0.02％。
本发明还提供一种钴铬钼钨硅合金棒材的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备钴铬钼钨硅合金粉体；
(2)将步骤(1)得到的粉体进行冷模压制成型；
(3)然后真空烧结后得到合金棒材。
优选地，所述冷模压制成型的压力为：80-100吨。
优选地，所述真空烧结温度为1200℃-1300℃。
优选地，制备钴铬钼钨硅合金粉体的步骤如下：
将钴铬钼钨硅合金棒材配方的元素在真空炉中进行抽真空，然后升温熔化，得到金属液体；
将所述金属液体输送入紧耦式喷盘破碎雾化，雾化的过程中通入惰性气体，所述惰性气体的流量为每小时2000-4000立方米；
雾化后得到的物料进入冷却塔中飞行冷却；
采用旋风分离装置对冷却塔底部收集的物料进行分离；
优选地，所述抽真空的压力为-5Pa至-20Pa；所述惰性气体的流量为每小时2500-3500立方米。
优选地，所述冷却塔的塔径为1750mm-1850mm，塔高为8000mm-10000mm。
优选地，所述升温熔化的温度为1680℃至1700℃。
本发明提供的钴铬钼钨硅合金棒材制备成牙科产品的金瓷结合性能较好。
附图说明
通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。
图1为本发明实施例提供的钴铬钼钨硅合金棒材的制备方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参考图1，本发明实施例提供一种钴铬钼钨硅合金棒材，按重量百分比计，包括钴60％-66％；铬20％-30％；钼3％-7％；钨3％-7％；硅0.5％-5％；铁＜0.8％；碳＜0.8％，杂质＜2％，其中，上述各组分重量百分比之和为100％，合金棒材外观为圆柱状。
本实施例提供的钴铬钼钨硅合金棒材制备成烤齿科产品后能够实现较高的金瓷结合性能，金瓷结合强度较高。
本实施例提供的钴铬钼钨硅合金棒材可用于作为烤瓷合金，较好的用于制备烤瓷牙。
本实施例提供的钴铬钼钨硅合金棒材的制备方法制备得到的钴铬钼钨硅合金棒材外观为圆柱状，粒重为1-10g，优选为2-8g，更优选为4-6g。
本实施例提供的钴铬钼钨硅合金棒材外观色泽较好，性能较佳。该棒材适用于齿科修复材料。
本实施例中，通过合理限定硅含量，合金中包括硅元素，增加合金流动性，能够帮助实现制备得到的合金粉末粒径较好，性能较好的效果。
本实施例中，还限定有铁元素和碳元素的含量管控在较小的范围内，实现制备得到的合金粉末粒径较好，性能较好的效果。
在优选实施例中，硅含量为1.1％-2.9％。
在优选实施例中，按重量百分比计，钴61％-65％；铬23％-27％；钼4％-6％；钨4％-6％；硅1％-3％。
在优选实施例中，杂质中，按重量百分比计，镍含量＜0.1％，镉含量＜0.02％，铍含量＜0.02％。
本发明还提供一种钴铬钼钨硅合金棒材的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备钴铬钼钨硅合金粉体；
(2)将步骤(1)得到的粉体进行冷模压制成型；
(3)然后真空烧结后得到合金棒材。
本实施例提供的钴铬钼钨硅合金棒材的制备方法制备得到的钴铬钼钨硅合金棒材外观为圆柱状，粒重为1-10g，优选为2-8g，更优选为4-6g。棒材适用于齿科修复材料。
本实施例提供的钴铬钼钨硅合金棒材的制备方法得到合金棒材，外观色泽较好，性能较佳。
在优选实施例中，冷模压制成型的压力为：80-100吨，进一步优选实施例中，冷模压制成型的压力为85-95吨。
在优选实施例中，真空烧结温度为1200℃-1300℃。进一步优选实施例中，真空烧结温度为1200℃-1300℃。
在优选实施例中，制备钴铬钼钨硅合金粉体的步骤如下：
将钴铬钼钨硅合金棒材配方的元素在真空炉中进行抽真空，然后升温熔化，得到金属液体；通过在真空炉中进行抽真空的步骤实现真空低氧效果。
将金属液体输送入紧耦式喷盘破碎雾化，雾化的过程中通入惰性气体，惰性气体的流量为每小时2000-4000立方米；通过紧耦式喷盘破碎雾化实现较好的细化粉末效果，同时通过在雾化的过程中高速通入惰性气体，实现合金棒材含氧量较低的效果。
雾化后得到的物料进入冷却塔中飞行冷却；
采用旋风分离装置对冷却塔底部收集的物料进行分离，筛分后得到合金粉末；通过冷却塔进行飞行冷却，以及旋风分离装置进行分离，不仅制备简单，成本较低，并且能够较好的实现小颗粒粉末制备，实现制备的合金粉末粒径较小，并且粒径均一，保证粉末为实心球状。能够较好的准备得到合金棒材。
本实施例提供的钴铬钼钨硅合金棒材的制备方法，压制成型后得到的棒材外观较光滑，性能较好。
在优选实施例中，抽真空的压力为-5Pa至-20Pa。进一步优选实施例中，抽真空的压力为-5Pa至-15Pa，更进一步优选实施例中，抽真空的压力为-8Pa 至-15Pa。
在优选实施例中，惰性气体的流量为每小时2500-3500立方米。进一步优选实施例中惰性气体通入的流量为每小时2800-3200立方米。
在优选实施例中，冷却塔的塔径为1750mm-1850mm，塔高为8000mm-10000mm。进一步优选实施例中，冷却塔的塔径为1800mm，塔高为9000mm。
在优选实施例中，升温熔化的温度为1680℃至1700℃。
在优选实施例中，筛分的步骤为三级筛，分实现得到的较小的合金颗粒，且颗粒粒径较为均匀，有利于较好的制备成合金棒材，实现得到的合金棒材外光均匀光滑，性能较好。
参考图1，在优选实施例中，制备方法具体包括如下步骤：
S1精细优质滤料及配料；
S2投料100KG；
S3通入真空炉中进行抽真空；
S4升温熔化；
S5放金属液体；
S51通入惰性气体；
S6紧耦式喷盘破碎雾化；金属液体和惰性气体同时通入雾化装置中进行雾化。
S7冷却塔飞行冷却；
S8旋风分离对冷切塔底的物料进行分离；
S9收储塔底物料；
S10三级过筛粒度分离；
S11冷模压制成型；
S12真空烧结；
S13产品质量检测；
S14产品包装。
为了对本发明的技术方案能有更进一步的了解和认识，现列举几个较佳实施例对其做进一步详细说明。
参照表1的配方制备实施例1-3的合金棒材，其中配方按照重量百分比计。
表1
Figure BDA0002879351140000061
表1的杂质中，镍含量＜0.1％，镉含量＜0.02％，铍含量＜0.02％。实施例 1-3的制备方法如下：
按照表1的配方进行配料，投料1000kg至真空炉中，采用10Pa的压力进行抽真空，抽真空后的物料在熔炼炉中进行升温熔化，升温温度为1680℃至 1700℃，得到金属液体。件将金属液体通入紧耦式雾化喷盘装置中进行破碎雾化，同时向紧耦式雾化喷盘中通入超高速惰性气体(氮气)，超高速惰性气体的通入流量为每小时3000立方米。雾化后的物料通入冷却塔中进行飞行冷却，冷却塔的塔径为1800mm，塔高为9000mm。采用旋风分离装置对冷却塔底部收集的物料进行分离，收集粒径较小的颗粒，然后进行三级过筛粒度分离，将收集到的物料进行冷模压制成型，冷模压制成型的压力为：80-100吨，冷模压制成型后进行真空烧结，真空烧结温度为1200℃-1300℃，得到钴铬钼钨硅合金棒材。该合金棒材外观为圆柱状，粒重约为5g，外观较为光滑细腻。
效果实施例
将实施例1-3制备得到的合金棒材进行机械性能的测试。其中包括：0.2％规定非比例延伸强度、断后伸长率、杨氏模量、抗拉强度、密度、维氏硬度、耐腐蚀性、线胀系数、金瓷结合强度、抗晦暗性、固相线温和液相线温的测定。
其中，0.2％规定非比例延伸强度、断后伸长率和杨氏模量参照 GB17168-2013-8.3进行试验，并参照GB17168-2013的标准判定是否符合0.2％规定非比例延伸强度、断后伸长率和杨氏模量的要求。
耐腐蚀性测试参照GB17168-2013-8.5，不应超过200ug/cm2，若超过则记为不合格，若不超过，则记为合格。
抗晦暗性测试参照GB17168-2013-8.6，如仅有轻微的颜色改变，并经轻微擦刷即可很容易去除合金上的锈蚀物，则判断具有抗晦暗性，反之则判断不具有抗晦暗性。
按照GB17168-2013标准中的方法进行线膨胀系数的测试。按照YY 0.621.1-2016标准采用三点弯曲法进行金瓷结合强度的测试。
0.2％规定非比例延伸强度、断后伸长率、杨氏模量、抗拉强度、密度、维氏硬度、耐腐蚀性、线胀系数、金瓷结合强度、抗晦暗性、固相线温和液相线温的测定结果如表3所示。
表3
Figure BDA0002879351140000071
Figure BDA0002879351140000081
由表3的数据可以看出，本实施例1-3制备得到的合金棒材具有较高的金瓷结合强度，能够较好的作为烤齿牙使用。说明本发明制备方法合理，制备得到的合金棒材具有较高的金瓷结合强度。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种钴铬钼钨硅合金棒材，其特征在于，按重量百分比计，包括钴60％-66％；铬20％-30％；钼3％-7％；钨3％-7％；硅0.5％-5％；铁＜0.8％；碳＜0.8％，杂质＜2％，其中，上述各组分重量百分比之和为100％，所述合金棒材外观为圆柱状；
所述的钴铬钼钨硅合金棒材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备钴铬钼钨硅合金粉体；
(2)将步骤(1)得到的粉体进行冷模压制成型，所述冷模压制成型的压力为：80-100吨；
(3)然后真空烧结后得到合金棒材，所述真空烧结温度为1200℃-1300℃；
所述制备钴铬钼钨硅合金粉体的步骤如下：
将钴铬钼钨硅合金棒材配方的元素在真空炉中进行抽真空，然后升温熔化，得到金属液体；
将所述金属液体输送入紧耦式喷盘破碎雾化，雾化的过程中通入惰性气体，所述惰性气体的流量为每小时2000-4000立方米；
雾化后得到的物料进入冷却塔中飞行冷却；
采用旋风分离装置对冷却塔底部收集的物料进行分离；
所述抽真空的压力为-5Pa至-20Pa；所述惰性气体的流量为每小时2500-3500立方米；
所述冷却塔的塔径为1750mm-1850mm，塔高为8000mm-10000mm。
2.如权利要求1所述的钴铬钼钨硅合金棒材，其特征在于，按重量百分比计，所述钴61％-65％；铬23％-27％；钼4％-6％；钨4％-6％；硅1％-3％。
3.如权利要求1所述的钴铬钼钨硅合金棒材，其特征在于，所述杂质中，按重量百分比计，镍含量＜0.1％，镉含量＜0.02％，铍含量＜0.02％。
4.如权利要求1所述的钴铬钼钨硅合金棒材的制备方法，其特征在于，所述升温熔化的温度为1680℃至1700℃。
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Denomination of invention: A cobalt-chromium-molybdenum-tungsten-silicon alloy bar and its preparation method

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