RU2563135C2 - Method for forming protective coatings on surface of orthodontic appliance - Google Patents
Method for forming protective coatings on surface of orthodontic appliance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2563135C2 RU2563135C2 RU2013146450/15A RU2013146450A RU2563135C2 RU 2563135 C2 RU2563135 C2 RU 2563135C2 RU 2013146450/15 A RU2013146450/15 A RU 2013146450/15A RU 2013146450 A RU2013146450 A RU 2013146450A RU 2563135 C2 RU2563135 C2 RU 2563135C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zirconium
- layer
- zirconium nitride
- coating
- sprayed
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dental Preparations (AREA)
- Dental Prosthetics (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии, и может быть использовано при изготовлении металлических зубных протезов.The invention relates to medicine, namely to orthopedic dentistry, and can be used in the manufacture of metal dentures.
Известен способ изготовления металлического зубного протеза, который включает вакуумно-плазменное нанесение на основу протеза промежуточного слоя из смеси титана и хрома и защитного слоя из нитрида титана, промежуточный и защитный слои наносят в разных диапазонах температур (Патент РФ N 2112457, МПК А61С 13/00, А61С 13/08, приор. от 21.11.1996, опубл. 10.06.1998).A known method of manufacturing a metal denture, which includes vacuum-plasma applying an intermediate layer of a mixture of titanium and chromium and a protective layer of titanium nitride to the prosthesis base, the intermediate and protective layers are applied in different temperature ranges (RF Patent N 2112457, IPC АС 13/00 , А61С 13/08, prior dated 11/21/1996, publ. 06/10/1998).
Однако покрытие, получаемое по известному способу, не является многослойным и имеет низкую стойкость со сроком службы не более 5-10 лет.However, the coating obtained by the known method is not multilayer and has low resistance with a service life of not more than 5-10 years.
Известен также зубной протез и способ его получения, включающий нанесение на металлическую основу протеза промежуточного слоя из циркония с последующим нанесением внешнего декоративного слоя из нитрида циркония (Патент US 4451236, опубл. 29.05.1984), который принят за прототип.A denture and a method for producing it are also known, including applying an intermediate layer of zirconium to the metal base of the prosthesis, followed by applying an external decorative layer of zirconium nitride (Patent US 4451236, publ. 05.29.1984), which is adopted as a prototype.
Однако покрытие, получаемое по известному способу, принятому за прототип, имеет низкую стойкость и малый срок службы (5-10 лет).However, the coating obtained by a known method, adopted as a prototype, has low resistance and short life (5-10 years).
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение твердости, пластичности и прочности покрытия.The technical problem to which the invention is directed is to increase the hardness, ductility and strength of the coating.
Поставленная техническая задача решается тем, что способ получения зубного протеза, в котором наносят на металлическую основу протеза переходный подслой из циркония с последующим нанесением облицовочного твердого слоя, содержащего нитрид циркония, отличается тем, что перед нанесением покрытия производят струйно-абразивную обработку внутренней поверхности зубного протеза и ионную полировку внешней поверхности зубного протеза, после нанесения на зубной протез переходного подслоя из циркония напыляют чередующиеся слои с повышенным содержанием нитрида циркония, содержащие от 5 до 20% циркония, остальное - нитрид циркония, и с пониженным содержанием нитрида циркония, содержащие от 5 до 40% нитрида циркония, остальное - цирконий, последним напыляют облицовочный твердый слой с содержанием нитрида циркония от 40 до 90%, цирконий - остальное, при этом регулируют соотношение компонентов в каждом слое в зависимости от выбранного цвета зубного протеза, переходный подслой из циркония напыляют толщиной от 5 нм до 20 нм, каждый слой с пониженным содержанием нитрида циркония напыляют толщиной от 5 нм до 20 нм, каждый слой с повышенным содержанием нитрида циркония напыляют толщиной от 30 нм до 70 нм, облицовочный слой напыляют толщиной от 1 мкм до 5 мкм, покрытие напыляют толщиной до 100 мкм.The stated technical problem is solved in that the method of producing a denture, in which a transitional sublayer of zirconium is applied to the metal base of the prosthesis with the subsequent application of a facing hard layer containing zirconium nitride, is characterized in that before the coating is applied, abrasive treatment of the inner surface of the denture is performed and ion polishing of the outer surface of the denture, after applying a transitional layer of zirconium to the denture, alternating layers are sprayed with an increased holding zirconium nitride, containing from 5 to 20% zirconium, the rest is zirconium nitride, and with a low content of zirconium nitride, containing from 5 to 40% zirconium nitride, the rest is zirconium, the last is sprayed with a coating layer with a content of zirconium nitride from 40 to 90 %, zirconium - the rest, while adjusting the ratio of components in each layer depending on the selected color of the denture, the transition zirconium sublayer is sprayed with a thickness of 5 nm to 20 nm, each layer with a low content of zirconium is sprayed with a thickness from 5 nm to 20 nm, each layer with a high content of zirconium nitride is sprayed with a thickness of 30 nm to 70 nm, the cladding layer is sprayed with a thickness of 1 μm to 5 μm, and the coating is sprayed with a thickness of up to 100 μm.
Кроме того, напыляют чередующиеся слои с повышенным содержанием нитрида циркония и с пониженным содержанием нитрида циркония в количестве ста слоев, из которых пятьдесят слоев составляют слои с повышенным содержанием нитрида циркония и пятьдесят слоев составляют слои с пониженным содержанием нитрида циркония.In addition, alternating layers with a high content of zirconium nitride and with a low content of zirconium nitride in the amount of one hundred layers are sprayed, of which fifty layers are layers with a high content of zirconium nitride and fifty layers are layers with a low content of zirconium nitride.
Технический результат заключается в повышении твердости, пластичности и прочности покрытия.The technical result consists in increasing the hardness, ductility and strength of the coating.
Предложенная совокупность существенных признаков заявляемого способа позволяет достичь как механической твердости, так и пластичности при малой толщине покрытия. Армирующие слои с повышенным содержанием металла позволяют исключить трещинообразование, сколы и хрупкое разрушение, повышают когезионную прочность покрытия. Наноструктурное состояние отдельных слоев повышает прочность получаемого покрытия, которая приближается к теоретической. При этом происходит плавное изменение свойств между слоями, что также повышает механические характеристики покрытия.The proposed set of essential features of the proposed method allows to achieve both mechanical hardness and ductility with a small coating thickness. Reinforcing layers with a high metal content can eliminate cracking, chips and brittle fracture, increase the cohesive strength of the coating. The nanostructured state of the individual layers increases the strength of the resulting coating, which approaches theoretical. In this case, a smooth change in the properties between the layers occurs, which also increases the mechanical characteristics of the coating.
Заявляемый способ иллюстрируется фигурами 1 и 2.The inventive method is illustrated by figures 1 and 2.
На фиг. 1 представлена иллюстрация послойного состава покрытия.In FIG. 1 is an illustration of a layered coating composition.
На фиг. 2 представлена иллюстрация послойного состава покрытия, получение которого описано в примере реализации способа.In FIG. 2 is an illustration of a layered coating composition, the preparation of which is described in an example implementation of the method.
Заявляемый способ получения металлических покрытий на поверхности зубных протезов заключается в том, что сначала производят струйно-абразивную обработку внутренней поверхности металлического зубного протеза и ионную полировку внешней поверхности металлического зубного протеза. Затем напыляют (фиг. 1) сепарированными плазменными потоками (вакуум до 2,5·10-5 мм рт.ст.) переходный подслой из металла толщиной от 5 нм до 20 нм. В качестве такого металла выбирают, например, цирконий (Zr). После чего через дозатор подают активный газ азот и снижают вакуум до 2,5·10-3 мм рт.ст.The inventive method for producing metal coatings on the surface of dentures is that they first perform jet-abrasive treatment of the inner surface of the metal denture and ion polishing of the outer surface of the metal denture. Then sprayed (Fig. 1) separated plasma flows (vacuum up to 2.5 · 10 -5 mm Hg) transitional undercoat of metal with a thickness of 5 nm to 20 nm. As such a metal, for example, zirconium (Zr) is selected. Then through the dispenser serves the active gas nitrogen and reduce the vacuum to 2.5 · 10 -3 mm Hg
В результате плазмохимических реакций образуется дисперсно-армированный слой с повышенным содержанием нитрида циркония толщиной от 30 нм до 70 нм, содержащий цирконий (Zr), нитрид циркония (ZrN) при следующем процентном соотношении компонентов:As a result of plasma-chemical reactions, a disperse-reinforced layer is formed with a high content of zirconium nitride from 30 nm to 70 nm thick, containing zirconium (Zr), zirconium nitride (ZrN) in the following percentage ratio of components:
Затем, уменьшая подачу азота, напыляют пластичный армирующий компенсационный слой с пониженным содержанием нитрида циркония толщиной от 5 нм до 20 нм, содержащий цирконий (Zr), нитрид циркония (ZrN) при следующем процентном соотношении компонентов:Then, by decreasing the nitrogen supply, a plastic reinforcing compensation layer is sprayed with a low content of zirconium nitride from 5 nm to 20 nm thick containing zirconium (Zr), zirconium nitride (ZrN) in the following percentage ratio of components:
Последовательно напыляют 100 (сто) чередующихся слоев с пониженным и повышенным содержанием нитрида циркония, при этом происходит плавное изменение свойств покрытия, что способствует увеличению его адгезионной прочности.100 (one hundred) alternating layers with a lowered and high content of zirconium nitride are sequentially sputtered, with a smooth change in the coating properties, which contributes to an increase in its adhesive strength.
На финишной стадии (вакуум 2,5·10-3 мм рт.ст., реакционная среда - активный газ азот) наносят облицовочный слой толщиной от 1 мкм до 5 мкм, содержащий цирконий (Zr), нитрид циркония (ZrN) при следующем процентном соотношении компонентов:At the finishing stage (vacuum 2.5 · 10 -3 mm Hg, the reaction medium is active nitrogen gas), a coating layer is applied from 1 μm to 5 μm thick, containing zirconium (Zr), zirconium nitride (ZrN) with the following percentage ratio of components:
При этом процентное соотношение компонентов каждого слоя изменяют в зависимости от выбранного цвета зубного протеза.In this case, the percentage ratio of the components of each layer is changed depending on the selected color of the denture.
При этом в качестве металла, входящего в состав покрытия, вместо циркония может использоваться, например, алюминий, хром или титан при полном достижении технического результата.Moreover, instead of zirconium, for example, aluminum, chromium or titanium can be used as the metal that is part of the coating when the technical result is fully achieved.
Все указанные выше интервалы толщин слоев выбраны исходя из экспериментальных исследований. При толщине слоев, выходящей за пределы указанных интервалов, наблюдается уменьшение прочности и надежности покрытия.All the above ranges of layer thicknesses are selected based on experimental studies. When the thickness of the layers beyond the specified intervals, there is a decrease in the strength and reliability of the coating.
Примером реализации предлагаемого способа может служить процесс нанесения покрытия на серию протезов из нержавеющей стали Х25Н10Т.An example of the implementation of the proposed method can be the process of coating a series of prostheses made of stainless steel X25H10T.
Сначала производят струйно-абразивную обработку внутренней поверхности металлических зубных протезов, после чего изделия помещают в вакуумную ионно-плазменную установку и создают вакуум 2·10-5 мм рт.ст. Производят ионную очистку, которая включает, по крайней мере, две стадии:First, jet-abrasive treatment of the inner surface of metal dentures is carried out, after which the products are placed in a vacuum ion-plasma unit and a vacuum of 2 · 10 -5 mm Hg is created. An ionic purification is performed, which includes at least two stages:
- предварительная очистка путем обработки тлеющим зарядом, ток дуги 0 A, ускоряющее напряжение 1,5-2 кВ, среда - аргон, вакуум 5·10-2 мм рт.ст., время обработки составляет 10 мин.- preliminary cleaning by treatment with a smoldering charge, arc current 0 A, accelerating voltage 1.5-2 kV, medium argon, vacuum 5 · 10 -2 mm Hg, processing time is 10 minutes
- финишная очистка и нагрев до температуры 500°C, используется циркониевый катод, среда - аргон, вакуум 2,5·10-3 мм рт.ст., ток дуги 50-70 А, ускоряющее напряжение 700 В.- final cleaning and heating to a temperature of 500 ° C, a zirconium cathode is used, medium is argon, vacuum 2.5 · 10 -3 mm Hg, arc current 50-70 A, accelerating voltage 700 V.
Затем напыляют сепарированными потоками (ток дуги 50-70 А, ускоряющее напряжение 200 В, вакуум 2,5·10-5 мм рт.ст.) переходный подслой циркония толщиной 10 нм. После чего через дозатор подают активный газ азот.Then sprayed by separated flows (arc current 50-70 A, accelerating voltage 200 V, vacuum 2.5 · 10 -5 mm Hg) transitional zirconium sublayer with a thickness of 10 nm. Then through the dispenser serves the active gas nitrogen.
Далее понижают вакуум до 2,5·10-3 мм рт.ст. В результате плазмохимических реакций образуется дисперсно-армированный слой с повышенным содержанием нитрида циркония и толщиной 50 нм, содержащий 20% циркония (Zr), 80% нитрида циркония (ZrN).Next, reduce the vacuum to 2.5 · 10 -3 mm RT.article As a result of plasma-chemical reactions, a disperse-reinforced layer is formed with a high content of zirconium nitride and a thickness of 50 nm, containing 20% zirconium (Zr), 80% zirconium nitride (ZrN).
Затем уменьшают подачу азота, увеличивают вакуум до 0,5·10-3 мм рт.ст. и таким образом получают пластичный армирующий компенсационный слой с пониженным содержанием нитрида циркония толщиной 10 нм, содержащий 80% циркония (Zr), 20% нитрида циркония (ZrN).Then, the nitrogen supply is reduced, the vacuum is increased to 0.5 · 10 -3 mm Hg. and thus, a plastic reinforcing compensation layer with a reduced content of 10 nm zirconium nitride containing 80% zirconium (Zr), 20% zirconium nitride (ZrN) is obtained.
Напыляют 100 чередующихся слоев с пониженным и повышенным содержанием нитрида циркония.Spray 100 alternating layers with low and high levels of zirconium nitride.
На финишной стадии способа наносят облицовочный слой толщиной 2 мкм, содержащий 25% циркония (Zr), 75% нитрида циркония (ZrN).At the final stage of the method, a coating layer of 2 μm thickness is applied, containing 25% zirconium (Zr), 75% zirconium nitride (ZrN).
Общая толщина покрытия составляет 8 мкм.The total coating thickness is 8 μm.
После нанесения покрытия были произведены испытания микротвердости, адгезионной прочности и пластичности методами индентирования, склерометрии и сканирующей электронной микроскопии. В качестве сравнения использовались образцы, полученные по способу-прототипу.After coating, microhardness, adhesion strength and ductility were tested by indentation, sclerometry and scanning electron microscopy. As a comparison, we used samples obtained by the prototype method.
Проведенные испытания показали, что по сравнению с образцами, полученными по способу-прототипу, образцы, полученные по заявляемому способу, имеют на 32% более высокую микротвердость и выдерживают на 24% более высокую критическую нагрузку, вызывающую отслоение покрытия. Таким образом, можно заключить, что заявляемый способ обеспечивает достижение технического результата.The tests showed that, compared with the samples obtained by the prototype method, the samples obtained by the claimed method have 32% higher microhardness and withstand 24% higher critical load, causing the coating to peel off. Thus, we can conclude that the claimed method ensures the achievement of a technical result.
Способ получения металлических покрытий на поверхности зубных протезов может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Следовательно, он соответствует критерию «промышленная применимость».The method of producing metal coatings on the surface of dentures can be carried out using means known in the art. Therefore, it meets the criterion of “industrial applicability”.
Использование заявляемого способа обеспечивает значительное снижение толщины металлического защитного покрытия, наносимого на зубной протез, уменьшение обточки зуба, возможность регулирования цвета протеза в широком диапазоне уже на стадии его производства, увеличение срока службы до 15-20 лет.The use of the proposed method provides a significant reduction in the thickness of the metal protective coating applied to the denture, reduction of tooth turning, the possibility of adjusting the color of the prosthesis in a wide range already at the stage of its production, increasing the service life to 15-20 years.
Кроме того, использование изобретения ведет к снижению толщины протеза и повышению его прочности, ударной вязкости и эстетичности, получаемое покрытие соответствует санитарно-гигиеническим требованиям.In addition, the use of the invention leads to a decrease in the thickness of the prosthesis and an increase in its strength, impact strength and aesthetics, the resulting coating meets sanitary and hygienic requirements.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013146450/15A RU2563135C2 (en) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | Method for forming protective coatings on surface of orthodontic appliance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013146450/15A RU2563135C2 (en) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | Method for forming protective coatings on surface of orthodontic appliance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013146450A RU2013146450A (en) | 2015-04-27 |
| RU2563135C2 true RU2563135C2 (en) | 2015-09-20 |
Family
ID=53282920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013146450/15A RU2563135C2 (en) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | Method for forming protective coatings on surface of orthodontic appliance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2563135C2 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4451236A (en) * | 1983-08-11 | 1984-05-29 | Tarasov Jury A | Dental prosthesis and method for making same |
| SU1122311A1 (en) * | 1983-01-20 | 1984-11-07 | Украинский Институт Усовершенствованию Врачей | Denture |
| DE19509080A1 (en) * | 1994-03-17 | 1995-09-21 | Wall Giselher | Metal-ceramic composite casting useful as non-corroding dental prosthesis |
| RU2076661C1 (en) * | 1992-11-16 | 1997-04-10 | Владимир Биликович Рамзи | Method of production of dentures with two-layer composite coating |
| EP0890659A2 (en) * | 1997-07-09 | 1999-01-13 | Masco Corporation Of Indiana | Process for applying protective and decorative coating on an article |
| RU2223066C1 (en) * | 2002-10-14 | 2004-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Квант" | Method for producing ceramic coating on dental prostheses and implants surface |
| RU2361013C1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-07-10 | Владимир Никитович Анциферов | Method of wear-resistant coating receiving |
-
2013
- 2013-10-16 RU RU2013146450/15A patent/RU2563135C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1122311A1 (en) * | 1983-01-20 | 1984-11-07 | Украинский Институт Усовершенствованию Врачей | Denture |
| US4451236A (en) * | 1983-08-11 | 1984-05-29 | Tarasov Jury A | Dental prosthesis and method for making same |
| RU2076661C1 (en) * | 1992-11-16 | 1997-04-10 | Владимир Биликович Рамзи | Method of production of dentures with two-layer composite coating |
| DE19509080A1 (en) * | 1994-03-17 | 1995-09-21 | Wall Giselher | Metal-ceramic composite casting useful as non-corroding dental prosthesis |
| EP0890659A2 (en) * | 1997-07-09 | 1999-01-13 | Masco Corporation Of Indiana | Process for applying protective and decorative coating on an article |
| RU2223066C1 (en) * | 2002-10-14 | 2004-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Квант" | Method for producing ceramic coating on dental prostheses and implants surface |
| RU2361013C1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-07-10 | Владимир Никитович Анциферов | Method of wear-resistant coating receiving |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013146450A (en) | 2015-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xue et al. | Surface modification techniques of titanium and its alloys to functionally optimize their biomedical properties: thematic review | |
| JP4091728B2 (en) | Bioimplant material and its manufacturing method | |
| Bieniaś et al. | The influence of SiO2 and SiO2–TiO2 intermediate coatings on bond strength of titanium and Ti6Al4V alloy to dental porcelain | |
| RU2493813C2 (en) | Method of obtaining metal-ceramic coatings on surface of dental prostheses | |
| Shanaghi et al. | Structure and corrosion resistance of Ti/TiC coatings fabricated by plasma immersion ion implantation and deposition on nickel–titanium | |
| CN101138652A (en) | Preparation method of high-bioactivity surface stephanoporate implant composite material | |
| RU2571559C1 (en) | Method for making endosseous carbon-coated dental implant | |
| Elsaka et al. | Effect of chromium interlayer on the shear bond strength between porcelain and pure titanium | |
| CN100510156C (en) | Medical titanium alloy hip joint bulb surface carburization process | |
| Lee et al. | Osteoblastic behavior to zirconium coating on Ti-6Al-4V alloy | |
| CA2822170A1 (en) | Antibacterial medical product and method for producing same | |
| Nyan et al. | Synthesis of novel oxide layers on titanium by combination of sputter deposition and micro-arc oxidation techniques | |
| Kim et al. | Electrochemical behavior of hydroxyapatite/TiN multi-layer coatings on Ti alloys | |
| RU2563135C2 (en) | Method for forming protective coatings on surface of orthodontic appliance | |
| RU2415198C1 (en) | Multilayer coating on hard alloy tool for treatment of titanium alloys and procedure for its fabrication | |
| Aslan et al. | Investigation of the effect of titanium alloy surface coating with different techniques on titanium-porcelain bonding | |
| KR100876444B1 (en) | Surface Modification of Artificial Joints and Artificial Joints | |
| JP2011225982A (en) | Coating member excellent in coating film adhesion, and method for producing the same | |
| JP6045078B2 (en) | Monolithic ceramic body having mixed oxide marginal region and metal surface, method for its production and use | |
| Tong et al. | Effects of plasma nitriding and TiN coating duplex treatment on wear resistance of commercially pure titanium | |
| RU2708726C2 (en) | Multilayer wear-resistant coating on the metal article working surface application method | |
| RU2562555C1 (en) | Method for producing metal ceramic coatings on dental appliance surface | |
| RU2614320C2 (en) | Heat resistant metal-ceramic coating and method of its application | |
| RU2686093C1 (en) | Method of applying niobium-based bioinert coatings on titanium implants | |
| RU2507316C1 (en) | Calcium phosphate biologically active coating on implant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161017 |