CN114875408B - 一种选区激光熔化tc4合金基复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种选区激光熔化tc4合金基复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114875408B
CN114875408B CN202210568449.2A CN202210568449A CN114875408B CN 114875408 B CN114875408 B CN 114875408B CN 202210568449 A CN202210568449 A CN 202210568449A CN 114875408 B CN114875408 B CN 114875408B
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
laser melting
selective laser
coating
nickel
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.)
Active
Application number
CN202210568449.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114875408A (zh
Inventor
李宁
颜家振
董鑫
张幖
李锐
张玉鲜
刘楠
樊星云
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.)
Chengdu Keningda Technology Co ltd
Original Assignee
Chengdu Keningda Materials 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 Chengdu Keningda Materials Co ltd filed Critical Chengdu Keningda Materials Co ltd
Priority to CN202210568449.2A priority Critical patent/CN114875408B/zh
Publication of CN114875408A publication Critical patent/CN114875408A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114875408B publication Critical patent/CN114875408B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/16—Acidic compositions
    • C23F1/26—Acidic compositions for etching refractory metals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00—Preparations for dentistry
    • A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
    • A61K6/829—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising cermet composites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • 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
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/055—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
    • C23C14/165—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Plastic & Reconstructive Surgery (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明提供了一种选区激光熔化TC4合金基复合材料的制备方法，包括如下步骤：采用酸性溶液对选区激光熔化TC4合金进行腐蚀处理，得到表面腐蚀合金；在所述表面腐蚀合金的表面进行镀膜处理，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料。本发明先对选区激光熔化TC4合金进行腐蚀处理，能够去除其表面的夹杂物和应力层，再进行表面镀膜处理，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料，其中，合金镀层中的镍和铬元素对氧亲和性较大，显著改善了内生氧化膜的性质，促进TC4合金和陶瓷的化学结合；钼元素作为表面活性剂，改善了镀层的表面质量，进一步提高了TC4合金和陶瓷的物理和化学结合力。

Description

一种选区激光熔化TC4合金基复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于生物合金技术领域，具体涉及一种选区激光熔化TC4合金基复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
TC4合金(Ti-6Al-4V)生物相容性非常好，具有弹性模量低，屈服强度高，比强度大等良好的综合力学性能，且不含对人体有害的镉元素与铍元素，被广泛应用在口腔修复领域，如口腔支架，修复体，烤瓷冠桥等。通常采用数控切削的方法来加工TC4合金修复体，但由于TC4合金导热性能差，在切削时发热严重损伤刀具，提高了加工的成本。同时数控切削技术原材料浪费较大，进一步提高了生产成本。选区激光熔化技术(SLM)属于金属3D打印技术的一种，它以三维数字模型为基础，直接制造任意形状三维实体的技术。在口腔修复领域中，选区激光熔化技术使口腔修复变得个性化，可以轻松满足不同患者的需求。因此选区激光熔化技术制备的TC4合金口腔修复体已经广泛应用到口腔修复领域。
选区激光熔化TC4合金用于牙体和牙列缺损修复时需要在其表面上覆盖与天然牙外观上相似的瓷粉，经过烤瓷烧结形成烤瓷修复体。这种修复体具有天然牙外观和金属基底良好的理化性能。目前，选区熔化TC4合金已成为国内外对牙体、牙列缺损修复的主要方式之一，但其在实际临床应用中容易出现崩瓷，瓷剥落等现象，这严重限制了其在口腔修复领域的进一步应用。这主要是因为选区激光熔化TC4合金表面可能存在孔洞等缺陷，这会引入一些夹杂物，在后续烤瓷时产生气体，造成崩瓷和裂瓷。同时陶瓷在TC4合金界面的润湿性较差，化学结合力较低，这也会降低金瓷结合强度。因此如何提高选区激光熔化TC4合金与陶瓷的结合性能成为本领域亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种选区激光熔化TC4合金基复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法制备得到的复合材料能够提高与陶瓷的结合性能，以保证选区激光熔化TC4合金在实际临床使用过程中不会出现崩瓷，瓷断裂。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种选区激光熔化TC4合金基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用酸性溶液对选区激光熔化TC4合金进行腐蚀处理，得到表面腐蚀合金；
(2)在所述步骤(1)得到的表面腐蚀合金的表面进行镀膜处理，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料。
优选地，所述步骤(1)中酸性溶液为盐酸和氢氟酸的混合溶液。
优选地，所述酸性溶液中盐酸的浓度为5～10wt.％，氢氟酸的浓度为1～2wt.％。
优选地，所述步骤(2)中镀膜处理采用磁控溅射的方法。
优选地，所述磁控溅射的功率为3～4KW，所述磁控溅射的工作电压为900～1000V，所述磁控溅射的工作电流为0.05～0.1A。
优选地，所述步骤(2)中镀膜处理的温度为300～350℃。
优选地，所述步骤(2)的镍铬钼合金镀层中镍含量为69.5～70.5wt.％，铬含量为24.5～25.5wt.％，余量为钼。
优选地，所述步骤(2)中的镍铬钼合金镀层的厚度为500～800nm。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的选区激光熔化TC4合金基复合材料，包括选区激光熔化TC4合金和选区激光熔化TC4合金表面的镍铬钼合金镀层。
本发明还提供了上述技术方案所述选区激光熔化TC4合金基复合材料在烤瓷修复体中的应用。
本发明提供了一种选区激光熔化TC4合金基复合材料的制备方法，包括如下步骤：采用酸性溶液对选区激光熔化TC4合金进行腐蚀处理，得到表面腐蚀合金；在所述表面腐蚀合金的表面进行镀膜处理，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料。本发明先对选区激光熔化TC4合金进行腐蚀处理，能够去除其表面的夹杂物和应力层，有利于后续镀膜处理，再进行表面镀膜处理，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料，其中，合金镀层中的镍和铬元素对氧亲和性较大，能够显著改善内生氧化膜的性质，促进TC4合金和陶瓷的化学结合，从而提高与陶瓷的结合力；合金镀层中的钼元素作为表面活性剂，改善了镀层的表面质量，进一步提高了TC4合金和陶瓷的物理和化学结合力，使其不会发生脱落。实验结果表明，采用本发明提供的制备方法制备得到的选区激光熔化TC4合金基复合材料与陶瓷的结合强度为52～56MPa。
附图说明
图1为实施例1制备得到的选区激光熔化TC4合金基复合材料与对比例1制备得到的原始态选区激光熔化TC4合金的宏观图；
图2为应用例1和对比应用例1制备得到的烤瓷修复体的宏观图；
图3为应用例1和对比例应用例1制备的烤瓷修复体的三点弯曲测试曲线；
图4为应用例2和对比例应用例2制备的烤瓷修复体的三点弯曲测试曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种选区激光熔化TC4合金基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用酸性溶液对选区激光熔化TC4合金进行腐蚀处理，得到表面腐蚀合金；
(2)在所述步骤(1)得到的表面腐蚀合金的表面进行镀膜处理，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料。
本发明采用酸性溶液对选区激光熔化TC4合金进行腐蚀处理，得到表面腐蚀合金。本发明对选区激光熔化TC4合金进行腐蚀处理，能够去除其表面的夹杂物和应力层，有利于后续镀膜处理。
在本发明中，所述选区激光熔化TC4合金的化学成分按质量百分比计优选为：Al 5～7％、V 3～5％、Fe<0.25％，余量为Ti。本发明通过控制选区激光熔化TC4合金的化学成分能够进一步提高TC4合金与陶瓷的结合性能。本发明对所述选区激光熔化TC4合金的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的选区激光熔化技术制备并保证其化学成分满足要求即可。
在本发明中，所述酸性溶液优选为盐酸和氢氟酸的混合溶液；所述酸性溶液中盐酸的浓度优选为5～10wt.％，更优选为6～8wt.％；所述酸性溶液中氢氟酸的浓度优选为1～2wt.％，更优选为1.5wt.％。本发明对所述酸性溶液的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的配制方法配制即可。在本发明中，TC4合金表面存在致密的TiO2氧化膜，采用盐酸和氢氟酸的混合溶液作为酸性溶液能够去除，从而起到去除应力的作用。
在本发明中，采用酸性溶液对选区激光熔化TC4合金进行腐蚀处理的操作优选将选区激光熔化TC4合金置于酸性溶液中。在本发明中，所述腐蚀处理的温度优选为20～30℃，更优选为25～30℃；所述腐蚀处理的时间优选为1～3min，更优选为2min。本发明通过控制腐蚀处理的温度和时间能够进一步提高TC4合金表面的夹杂物和应力层的去除效果。
腐蚀处理完成后，本发明优选对所述腐蚀处理得到的产物进行洗涤，得到表面腐蚀合金。
在本发明中，所述洗涤采用的溶剂优选为水和乙醇。本发明对所述洗涤的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的洗涤操作即可。
得到表面腐蚀合金后，本发明在所述表面腐蚀合金的表面进行镀膜处理，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料。本发明在表面腐蚀合金的表面进行镀膜处理，其中，合金镀层中的镍和铬元素对氧亲和性较大，能够显著改善内生氧化膜的性质，促进TC4合金和陶瓷的化学结合，从而提高与陶瓷的结合力；合金镀层中的钼元素作为表面活性剂，改善了镀层的表面质量，进一步提高TC4合金和陶瓷的物理和化学结合力，使其不会发生脱落。
在本发明中，所述镀膜处理优选采用磁控溅射的方法；所述磁控溅射的功率优选为3～4KW；所述磁控溅射的工作电压优选为900～1000V；所述磁控溅射的工作电流优选为0.05～0.1A；所述磁控溅射的时间优选为5～10min，更优选为6～8min。本发明采用磁控溅射能够将多个TC4合金片同时放入，进行表面处理，提高了生产效率，降低了制备成本；通过控制磁控溅射的工艺参数能够进一步提高镀膜质量，从而进一步提高TC4合金与陶瓷的结合性能。
在本发明中，所述磁控溅射的靶材优选为Ni-Cr-Mo靶；所述靶材的化学成分按质量百分比优选为：镍69.5～70.5wt.％，铬24.5～25.5wt.％，余量为钼，更优选为：镍70wt.％，铬25wt.％，余量为钼。本发明对靶材的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的铸造方法制备即可。本发明通过控制靶材的化学成分能够进一步提高TC4合金与陶瓷的结合性能。
在本发明中，所述磁控溅射前优选对腐蚀后的合金表面进行预溅射；所述预溅射的时间优选为1～5min，更优选为3min；所述预溅射的温度优选为300～350℃，更优选为320～330℃；所述预溅射的压力优选为2.1×10-1Pa；所述预溅射优选在氩气氛围中进行。本发明对所述预溅射的其他操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的操作即可。
在本发明中，所述镀膜处理的温度优选为300～350℃，更优选为320～330℃。本发明通过控制镀膜处理的温度能够进一步提高镀膜质量。
镀膜处理完成后，本发明优选将所述镀膜处理得到的产物冷却至室温，再依次进行洗涤和吹干，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料。
在本发明中，所述洗涤采用的溶剂优选为去离子水和乙醇。本发明对所述吹干的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的吹干操作即可。
在本发明中，所述镍铬钼合金镀层中镍含量优选为69.5～70.5wt.％，更优选为70wt.％；所述镍铬钼合金镀层中铬含量优选为24.5～25.5wt.％，更优选为25wt.％；所述镍铬钼合金镀层中余量优选为钼。
在本发明中，所述镍铬钼合金镀层的厚度优选为500～800nm。本发明通过控制镍铬钼合金镀层的厚度能够进一步保证TC4合金和镀层之间具有优异的物理和化学结合力，不会发生涂层脱落。
本发明先对选区激光熔化TC4合金进行腐蚀处理，能够去除其表面的夹杂物和应力层，有利于后续镀膜处理，再进行表面镀膜处理，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料，其中，合金镀层中的镍和铬元素对氧亲和性较大，能够显著改善内生氧化膜的性质，促进TC4合金和陶瓷的化学结合，从而提高与陶瓷的结合力；合金镀层中的钼元素作为表面活性剂，改善了镀层的表面质量，进一步提高了TC4合金和陶瓷的物理和化学结合力，使其不会发生脱落。
本发明通过磁控溅射镍铬钼合金镀层可以明显提高牙科用选区激光熔化TC4合金与陶瓷的结合强度；磁控溅射的镍铬钼合金镀层在真空室内操作且镀层非常薄，能够保证TC4合金和镀层之间具有优异的物理和化学结合力，不会发生涂层脱落。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的选区激光熔化TC4合金基复合材料，包括选区激光熔化TC4合金和选区激光熔化TC4合金表面的镍铬钼合金镀层。
本发明提供的选区激光熔化TC4合金基复合材料在与陶瓷结合时具备优异的结合强度，能够保证陶瓷不发生脱落。
本发明还提供了上述技术方案所述选区激光熔化TC4合金基复合材料在烤瓷修复体中的应用。
本发明对所述选区激光熔化TC4合金基复合材料在烤瓷修复体中应用的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的应用操作即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅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
一种选区激光熔化TC4合金基复合材料的制备方法，为如下步骤：
(1)将选区激光熔化TC4合金置于盐酸和氢氟酸的混合溶液中，在30℃条件下进行腐蚀处理1min，采用水和乙醇洗涤后得到表面腐蚀合金；其中，选区激光熔化TC4合金的制备方法为：将TC4合金粉末(按质量百分比计为：Al 5％、V 3％、Fe<0.25％，余量为Ti)用选区激光熔化设备(金属3D打印机)打印制备成金属块体，采用机械切割的方法，制备成25×3×0.5mm的薄片；混合溶液中盐酸的浓度为5wt.％，氢氟酸的浓度为1wt.％；
(2)在磁控溅射真空室中在所述步骤(1)得到的表面腐蚀合金的表面进行镀膜处理，先抽真空抽至10-3Pa，然后通入Ar气，使炉内气压维持在2.1×10-1Pa，在300℃下进行预溅射3min，然后打开Ni-Cr-Mo靶进行磁控溅射5min，再关闭Ni-Cr-Mo靶电源，自然冷却至室温，最后依次采用去离子水和乙醇清洗，并用空气吹干，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料；其中，所述Ni-Cr-Mo靶的化学成分按照质量百分比为：镍69.8wt.％，铬24.9wt.％，余量为钼；磁控溅射的功率为4KW，工作电压为1000V，工作电流为0.1A；镍铬钼合金镀层中镍含量为69.5wt.％，铬含量为24.5wt.％，余量为钼；镍铬钼合金镀层的厚度为500nm。
对比例1
将TC4合金粉末(按质量百分比计为：Al 5％、V 3％、Fe<0.25％，余量为Ti)用选区激光熔化设备(金属3D打印机)打印制备成金属块体，采用机械切割的方法，制备成25×3×0.5mm的薄片，即为原始态选区激光熔化TC4合金。
实施例1制备得到的选区激光熔化TC4合金基复合材料与对比例1制备得到的原始态选区激光熔化TC4合金的宏观图如图1所示。
从图1可以看出，相比于原始态选区激光熔化TC4合金，实施例1的经过磁控溅射镀膜后的TC4合金表面变色，说明已经成功溅射一层镀层。
应用例1
将实施例1制备得到的选区激光熔化TC4合金基复合材料在800℃烤瓷炉中进行烤瓷，得到烤瓷修复体；其中，烤瓷粉型号为(VMK 95，VITA)，以质量百分比计，烤瓷粉的化学成分为：SiO2 52.0％、Al2O3 15.0％、K2O 10.0％、Na2O 6.0％、TiO2 2％、ZrO2 10％和SnO25％。
对比应用例1
将对比例1制备得到的选区激光熔化TC4合金在800℃烤瓷炉中进行烤瓷，得到烤瓷修复体；其中，烤瓷粉型号为(VMK 95，VITA)，以质量百分比计，烤瓷粉的化学成分为：SiO2 52.0％、Al2O3 15.0％、K2O 10.0％、Na2O 6.0％、TiO2 2％、ZrO2 10％和SnO2 5％。
应用例1和对比应用例1制备得到的烤瓷修复体的宏观图如图2所示。
从图2可以看出，应用例1和对比应用例1制备得到的烤瓷修复体上均成功烤上了一层与天然牙色泽相近的瓷粉。
对应用例1和对比应用例1制备得到的烤瓷修复体的金瓷结合强度进行性能测试，测试按照标准YY0621.1.2016《牙科学匹配性试验第1部分：金属陶瓷体系》的要求进行，采用三点弯曲法测试：将应用例1和对比例应用例1制备的烤瓷修复体分别放置到万能试验机上，瓷面向下，标距为20mm，用半径为1.0mm的压头在无瓷面中心加载，压头以1.0mm/min的恒定速率下降，所得三点弯曲测试曲线如图3所示。
从图3可以看出，应用例1制备得到的烤瓷修复体的金瓷结合强度高达56MPa，而对比应用例1制备得到的烤瓷修复体的金瓷结合强度仅为26MPa，说明本发明提供的方法能够提高材料与陶瓷的结合强度，为实际临床应用打下坚实基础。
实施例2
一种选区激光熔化TC4合金基复合材料的制备方法，为如下步骤：
(1)将选区激光熔化TC4合金置于盐酸和氢氟酸的混合溶液中，在25℃条件下进行腐蚀处理2min，采用水和乙醇洗涤后得到表面腐蚀合金；其中，选区激光熔化TC4合金的制备方法为：将TC4合金粉末(按质量百分比计为：Al 7％、V 5％、Fe<0.25％，余量为Ti)用选区激光熔化设备(金属3D打印机)打印制备成金属块体，采用机械切割的方法，制备成25×3×0.5mm的薄片；混合溶液中盐酸的浓度为10wt.％，氢氟酸的浓度为2wt.％；
(2)在磁控溅射真空室中在所述步骤(1)得到的表面腐蚀合金的表面进行镀膜处理，先抽真空抽至10-3Pa，然后通入Ar气，使炉内气压维持在2.1×10-1Pa，在350℃下进行预溅射3min，然后打开Ni-Cr-Mo靶进行磁控溅射10min，再关闭Ni-Cr-Mo靶电源，自然冷却至室温，最后依次采用去离子水和乙醇清洗，并用空气吹干，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料；其中，所述Ni-Cr-Mo靶的化学成分按照质量百分比为：镍70.5wt.％，铬25.5wt.％，余量为钼；磁控溅射的功率为4KW，工作电压为1000V，工作电流为0.1A；镍铬钼合金镀层中镍含量为70.4wt.％，铬含量为25.3wt.％，余量为钼；镍铬钼合金镀层的厚度为800nm。
对比例2
将TC4合金粉末(按质量百分比计为：Al 7％、V 5％、Fe<0.25％，余量为Ti)用选区激光熔化设备(金属3D打印机)打印制备成金属块体，采用机械切割的方法，制备成25×3×0.5mm的薄片，即为原始态选区激光熔化TC4合金。
应用例2
将实施例2制备得到的选区激光熔化TC4合金基复合材料在800℃烤瓷炉中进行烤瓷，得到烤瓷修复体；其中，烤瓷粉型号为(VMK 95，VITA)，以质量百分比计，烤瓷粉的化学成分为：SiO2 52.0％、Al2O3 15.0％、K2O 10.0％、Na2O 6.0％、TiO2 2％、ZrO2 10％和SnO25％。
对比应用例2
将对比例2制备得到的选区激光熔化TC4合金在800℃烤瓷炉中进行烤瓷，得到烤瓷修复体；其中，烤瓷粉型号为(VMK 95，VITA)，以质量百分比计，烤瓷粉的化学成分为：SiO2 52.0％、Al2O3 15.0％、K2O 10.0％、Na2O 6.0％、TiO2 2％、ZrO2 10％和SnO2 5％。
对应用例2和对比应用例2制备得到的烤瓷修复体的金瓷结合强度进行性能测试，测试按照标准YY0621.1.2016《牙科学匹配性试验第1部分：金属陶瓷体系》的要求进行，采用三点弯曲法测试：将应用例2和对比例应用例2制备的烤瓷修复体分别放置到万能试验机上，瓷面向下，标距为20mm，用半径为1.0mm的压头在无瓷面中心加载，压头以1.0mm/min的恒定速率下降，所得三点弯曲测试曲线如图4所示。
从图4可以看出，应用例2制备得到的烤瓷修复体的金瓷结合强度高达52MPa，而对比应用例2制备得到的烤瓷修复体的金瓷结合强度仅为28MPa，说明本发明提供的方法能够提高材料与陶瓷的结合强度，为实际临床应用打下坚实基础。
实施例3
一种选区激光熔化TC4合金基复合材料的制备方法，为如下步骤：
(1)将选区激光熔化TC4合金置于盐酸和氢氟酸的混合溶液中，在30℃条件下进行腐蚀处理1min，采用水和乙醇洗涤后得到表面腐蚀合金；其中，选区激光熔化TC4合金的制备方法为：将TC4合金粉末(按质量百分比计为：Al 5.5％、V4.2％、Fe<0.25％，余量为Ti)用选区激光熔化设备(金属3D打印机)打印制备成金属块体，采用机械切割的方法，制备成25×3×0.5mm的薄片；混合溶液中盐酸的浓度为8wt.％，氢氟酸的浓度为1.5wt.％；
(2)在磁控溅射真空室中在所述步骤(1)得到的表面腐蚀合金的表面进行镀膜处理，先抽真空抽至10-3Pa，然后通入Ar气，使炉内气压维持在2.1×10-1Pa，在320℃下进行预溅射3min，然后打开Ni-Cr-Mo靶进行磁控溅射8min，再关闭Ni-Cr-Mo靶电源，自然冷却至室温，最后依次采用去离子水和乙醇清洗，并用空气吹干，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料；其中，所述Ni-Cr-Mo靶的化学成分按照质量百分比为：镍70.2wt.％，铬25.3wt.％，余量为钼；磁控溅射的功率为4KW，工作电压为1000V，工作电流为0.1A；镍铬钼合金镀层中镍含量为70.1wt.％，铬含量为25.2wt.％，余量为钼；镍铬钼合金镀层的厚度为700nm。
对比例3
将TC4合金粉末(按质量百分比计为：Al 5.5％、V4.2％、Fe<0.25％，余量为Ti)用选区激光熔化设备(金属3D打印机)打印制备成金属块体，采用机械切割的方法，制备成25×3×0.5mm的薄片，即为原始态选区激光熔化TC4合金。
应用例3
将实施例3制备得到的选区激光熔化TC4合金基复合材料在800℃烤瓷炉中进行烤瓷，得到烤瓷修复体；其中，烤瓷粉型号为(VMK 95，VITA)，以质量百分比计，烤瓷粉的化学成分为：SiO2 52.0％、Al2O3 15.0％、K2O 10.0％、Na2O 6.0％、TiO2 2％、ZrO2 10％和SnO25％。
对比应用例3
将对比例3制备得到的选区激光熔化TC4合金在800℃烤瓷炉中进行烤瓷，得到烤瓷修复体；其中，烤瓷粉型号为(VMK 95，VITA)，以质量百分比计，烤瓷粉的化学成分为：SiO2 52.0％、Al2O3 15.0％、K2O 10.0％、Na2O 6.0％、TiO2 2％、ZrO2 10％和SnO2 5％。
对应用例3和对比应用例3制备得到的烤瓷修复体的金瓷结合强度进行性能测试，测试按照标准YY0621.1.2016《牙科学匹配性试验第1部分：金属陶瓷体系》的要求进行，采用三点弯曲法测试：将应用例3和对比例应用例3制备的烤瓷修复体分别放置到万能试验机上，瓷面向下，标距为20mm，用半径为1.0mm的压头在无瓷面中心加载，压头以1.0mm/min的恒定速率下降，得到三点弯曲测试曲线，根据测试曲线得出应用例3制备得到的烤瓷修复体的金瓷结合强度高达56MPa，而对比应用例3制备得到的烤瓷修复体的金瓷结合强度仅为27MPa，说明本发明提供的方法能够提高材料与陶瓷的结合强度，为实际临床应用打下坚实基础。
从以上实施例和对比例可以看出，本发明提供的制备方法制备得到的复合材料能够提高与陶瓷的结合性能，以保证选区激光熔化TC4合金在实际临床使用过程中不会出现崩瓷，瓷断裂。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种选区激光熔化TC4合金基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用酸性溶液对选区激光熔化TC4合金进行腐蚀处理，得到表面腐蚀合金；
(2)在所述步骤(1)得到的表面腐蚀合金的表面进行镀膜处理，得到表面为镍铬钼合金镀层的选区激光熔化TC4合金基复合材料；
所述步骤(2)中镀膜处理采用磁控溅射的方法；
所述磁控溅射的功率为3～4KW，所述磁控溅射的工作电压为900～1000V，所述磁控溅射的工作电流为0.05～0.1A；
所述步骤(2)的镍铬钼合金镀层中镍含量为69.5～70.5wt.％，铬含量为24.5～25.5wt.％，余量为钼。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中酸性溶液为盐酸和氢氟酸的混合溶液。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液中盐酸的浓度为5～10wt.％，氢氟酸的浓度为1～2wt.％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中镀膜处理的温度为300～350℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的镍铬钼合金镀层的厚度为500～800nm。
6.权利要求1～5任意一项所述制备方法制备得到的选区激光熔化TC4合金基复合材料，包括选区激光熔化TC4合金和选区激光熔化TC4合金表面的镍铬钼合金镀层。
7.权利要求6所述选区激光熔化TC4合金基复合材料在烤瓷修复体中的应用。
CN202210568449.2A 2022-05-23 2022-05-23 一种选区激光熔化tc4合金基复合材料及其制备方法和应用 Active CN114875408B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210568449.2A CN114875408B (zh) 2022-05-23 2022-05-23 一种选区激光熔化tc4合金基复合材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210568449.2A CN114875408B (zh) 2022-05-23 2022-05-23 一种选区激光熔化tc4合金基复合材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114875408A CN114875408A (zh) 2022-08-09
CN114875408B true CN114875408B (zh) 2023-09-22

Family

ID=82677166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210568449.2A Active CN114875408B (zh) 2022-05-23 2022-05-23 一种选区激光熔化tc4合金基复合材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114875408B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4902388A (en) * 1989-07-03 1990-02-20 United Technologies Corporation Method for electroplating nickel onto titanium alloys
US5288232A (en) * 1990-12-18 1994-02-22 American Thermocraft Corporation Subsidiary Of Jeneric/Pentron Incorporated Dental porcelain for titanium and titanium alloys
US5314334A (en) * 1990-12-18 1994-05-24 American Thermocraft Corporation Subsidiary Of Jeneric/Pentron Incorporated Dental procelain bond layer for titanium and titanium alloy copings
JPH0835074A (ja) * 1994-07-21 1996-02-06 Kobe Steel Ltd 耐摩耗性及び耐溶損性に優れたＴｉまたはＴｉ合金製部材及びその製造方法
JP2008028150A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Sumitomo Metal Mining Co Ltd プリント配線基板の製造方法及び得られるプリント配線基板
CN101445905A (zh) * 2008-12-30 2009-06-03 吉林大学 提高钛合金烤瓷修复体结合强度的方法
CN102181816A (zh) * 2011-03-23 2011-09-14 西安交通大学 提高钛或钛合金烤瓷修复体结合强度的方法
CN103590033A (zh) * 2013-11-11 2014-02-19 上海大学 基于纳米技术在低碳钢表面制备Ni-Cr-Mo镀层的方法
CN110106461A (zh) * 2019-05-22 2019-08-09 中国矿业大学 一种金刚石合金材料制备及精饰加工方法
CN113322462A (zh) * 2021-06-01 2021-08-31 成都科宁达材料有限公司 一种表面改性选择性激光熔覆钴铬合金及其制备方法和应用

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4902388A (en) * 1989-07-03 1990-02-20 United Technologies Corporation Method for electroplating nickel onto titanium alloys
US5288232A (en) * 1990-12-18 1994-02-22 American Thermocraft Corporation Subsidiary Of Jeneric/Pentron Incorporated Dental porcelain for titanium and titanium alloys
US5314334A (en) * 1990-12-18 1994-05-24 American Thermocraft Corporation Subsidiary Of Jeneric/Pentron Incorporated Dental procelain bond layer for titanium and titanium alloy copings
JPH0835074A (ja) * 1994-07-21 1996-02-06 Kobe Steel Ltd 耐摩耗性及び耐溶損性に優れたＴｉまたはＴｉ合金製部材及びその製造方法
JP2008028150A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Sumitomo Metal Mining Co Ltd プリント配線基板の製造方法及び得られるプリント配線基板
CN101445905A (zh) * 2008-12-30 2009-06-03 吉林大学 提高钛合金烤瓷修复体结合强度的方法
CN102181816A (zh) * 2011-03-23 2011-09-14 西安交通大学 提高钛或钛合金烤瓷修复体结合强度的方法
CN103590033A (zh) * 2013-11-11 2014-02-19 上海大学 基于纳米技术在低碳钢表面制备Ni-Cr-Mo镀层的方法
CN110106461A (zh) * 2019-05-22 2019-08-09 中国矿业大学 一种金刚石合金材料制备及精饰加工方法
CN113322462A (zh) * 2021-06-01 2021-08-31 成都科宁达材料有限公司 一种表面改性选择性激光熔覆钴铬合金及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱红."3D打印材料".武汉：华中科技大学出版社,2017,70-72页. *
激光选区熔覆牙科用钴铬钼合金的金瓷结合性研究;周亚男;魏维;颜家振;李宁;许胜;张幖;工程科学与技术(第02期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114875408A (zh) 2022-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4104798A (en) Porcelain fused to metal crown
US4064311A (en) Production of metal-ceramic articles
JP5905862B2 (ja) 歯科補綴物の統合陶材システム
KR20180073717A (ko) 치아 수복재, 이의 제조 방법 및 잉곳
KR102144685B1 (ko) 디지털 메탈-세라믹 치아보철물 제작방법 및 이를 위한 용융 접착용 글라스
CN112159907B (zh) 一种牙科烤瓷修复用3d打印钴铬合金及其制备方法
CN110040965A (zh) 一种可切削陶瓷材料及其制备方法
JP2003047622A (ja) 歯科セラミックフレーム及びその製造並びに該フレームを含む歯科補綴物
CN114875408B (zh) 一种选区激光熔化tc4合金基复合材料及其制备方法和应用
JP2652781B2 (ja) ガラス材、生体組織代替材および歯列矯正材
CN101445905A (zh) 提高钛合金烤瓷修复体结合强度的方法
CN111904638B (zh) 玻璃陶瓷贴面及其加工方法
US4129944A (en) Dental constructions and dental alloys
CN113322462B (zh) 一种表面改性选择性激光熔覆钴铬合金及其制备方法和应用
CN110396613A (zh) 一种应用于牙根种植体的钛锆合金的制备方法
Mehulić et al. Metal-ceramic bond: how to improve
CN116586635B (zh) 一种提高激光选区熔覆tc4钛合金金瓷结合性能的方法
CN108938112B (zh) 牙科用磷酸盐系包埋材料
JP3916098B2 (ja) 歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金
WO2014034736A1 (ja) 歯冠材料及びその製造方法
CN115594418B (zh) 微晶玻璃齿科修复体及其制备方法
CN108969385B (zh) 一种提高钛合金烤瓷牙内冠金瓷结合强度的方法
RU2753135C1 (ru) Способ изготовления металлокерамических зубных протезов
RU2254098C1 (ru) Способ изготовления металлических каркасов, покрытых золотом, под облицовку керамикой и композитом
SU1409256A1 (ru) Способ изготовлени металлокерамических зубных протезов

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230917

Address after: No. 1, 1st Floor, Building 6, No. 68 South 1st Road, Chengdu Economic and Technological Development Zone (Longquanyi District), Chengdu City, Sichuan Province, 610199

Applicant after: Chengdu Keningda Technology Co.,Ltd.

Address before: No. 99, Kehua North Road, Chengdu, Sichuan 610064 (National University Science Park, Sichuan University)

Applicant before: CHENGDU KENINGDA MATERIALS Co.,Ltd.