钴铬合金粉末及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及钴铬合金粉末及其制备方法和应用，属于牙科增材制造技术领域。本发明专利技术解决的技术问题是提供一种牙科增材制造专用的钴铬合金粉末。该钴铬合金粉末由以下重量百分比的组分组成：Cr：24～27％，Mo：6～9％，Cu：2～4％，Mn：1～2％，O：＜0.05％，N：＜0.02％，余量为Co。本发明专利技术的钴铬合金粉末，采用特定的成分及配比，不仅使合金密度降低，实现了最终产品的轻量化，还在保证使用性能的同时，杜绝了最终的牙科钴铬合金中铍、镉和镍带来的毒性，大大增强了钴铬合金的生物相容性，且通过本发明专利技术制备方法，制备得到的粉末具有球形度好、空心球颗粒少、流动性好等优势，完全能够满足金属增材制造对于粉末的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钴铬合金粉末及其制备方法和应用，属于牙科增材制造

技术介绍
牙科患病率在世界范围内都很高，仅仅中国的牙病患者就达8亿之多。其中牙体缺损和牙列缺失是最常见的牙科病患，通常采用义齿进行修复。镍铬合金是传统牙科铸造工艺中最为常见的合金材料，但是镍铬合金中因为含有镍元素，容易导致过敏反应，因此这种合金材料已经逐渐被淘汰。钴铬合金因其具有良好的机械性能、生物相容性以及耐腐蚀性，成为了目前最常用的牙科合金材料，被广泛应用于制造金属烤瓷冠桥和可摘局部金属支架等牙科修复体。目前常用钴铬合金修复体的加工方式为熔模失蜡铸造法，但其加工过程繁琐、耗时长、原材料品质保障率低，且修复体精确性和质量会因操作人员的不同存在较大误差，铸造过程中化学杂质容易嵌入牙冠，形成大量缩孔和沙眼，影响精度和金瓷结合力。因此熔模失蜡铸造的加工方法已经不能满足当前高性能、自动快速的修复体制作要求。金属增材制造成型技术作为一种新型的精密制造手段，结合计算机三维建模与计算机辅助设计，使其具有替代传统义齿铸造工艺的潜能。增材制造技术具有个性化程度高、工序简单、制作周期短、材料利用率高等优点，恰好可以满足口腔修复个性化、复杂化、高难度的技术要求，同时弥补现有技术的不足，因此金属增材制造已经越来越多的被应用到口腔修复体的制造当中，成为了口腔数字化加工不可或缺的新兴技术。金属增材制造应用在牙科加工中，需要使用与加工技术相匹配的金属粉末。但是目前在牙科增材制造中使用的钴铬合金粉末存在以下问题：1.钴铬合金粉末大部分采用气雾化方法加工，生产出来的粉末球形度较差，卫星球颗粒多，流动性差，直接影响增材制造的加工质量。且气雾化制备的钴铬粉末氧含量和氮含量高，粉末还会存在空心球，导致最终成型件内部有气孔，影响使用性能。2.目前的钴铬合金粉末为了保证后续的机械性能，会加入铍、镉和镍等元素，这些元素的存在会影响钴铬合金的生物相容性。修复体安装到患者口内后，会因为有害金属离子析出，影响患者健康。3.目前的钴铬粉末基本都是针对工业制造生产的，因此粉末的粒径范围、松装密度等理化参数无法很好的与增材制造要求相匹配。因此，亟需一种牙科增材制造专用钴铬合金粉末的制备方法，使制备出的粉末能够满足增材制造和牙科修复的严格要求。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术解决的技术问题是提供一种牙科增材制造专用的钴铬合金粉末。本专利技术钴铬合金粉末，其化学成分由以下重量百分比的组分组成：Cr：24～27％，Mo：6～9％，Cu：2～4％，Mn：1～2％，O：＜0.05％，N：＜0.02％，余量为Co。优选由以下重量百分比的组分组成：Cr：24.5％，Mo：7.5％，Cu：3.5％，Mn：1.5％，O：＜0.05％，N：＜0.02％，余量为Co。进一步的，所述钴铬合金粉末的粒径为15～106μm，松装密度为4～5g/cm3，霍尔流动性为28～35s/50g。作为优选方案，所述钴铬合金粉末的粒径为15～45μm，松装密度为4.4～4.5g/cm3，霍尔流动性为33～35s/50g；或者所述钴铬合金粉末的粒径为20～63μm，松装密度为4.3～4.4g/cm3，霍尔流动性为26～30s/50g；或者所述钴铬合金粉末的粒径为45～106μm，松装密度为4.3～4.4g/cm3，霍尔流动性为28～30s/50g。本专利技术解决的第二个技术问题是提供一种钴铬合金粉末的制备方法。本专利技术钴铬合金粉末的制备方法，包括如下步骤：a、熔化和雾化：在惰性气体氛围的制粉仓中，采用等离子体火炬将钴铬合金丝熔化和雾化，形成高温小液滴；b、冷却：向制粉仓中通入温度为300～500℃的惰性气流，层流冷却高温小液滴，得到钴铬合金粉末；其中，a步骤的惰性气体和b步骤的惰性气流均为氩气或氦气。进一步的，所述钴铬合金丝直径为3～20mm。优选的，所述钴铬合金丝采用如下方法制备：将金属单质粉末按照权利要求1或2所述的组分及重量百分比混合，然后通过热等静压方法压制成预合金块，再采用滑动拉丝机，将预合金块加工成直径为3～20mm的丝材；其中热等静压的条件为950～1050℃，100～150Mpa，保温160～180分钟。进一步的，b步骤中，所述惰性气流的进气口处气压为0.2～0.5Mpa。进一步的，制粉仓中的氧含量不超过0.1％。本专利技术还提供本专利技术钴铬合金粉末在牙科增材制造中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术的钴铬合金粉末，采用特定的成分及配比，不仅使合金密度降低，实现了最终产品的轻量化，还在保证使用性能的同时，杜绝了最终的牙科钴铬合金中铍、镉和镍带来的毒性，大大增强了钴铬合金的生物相容性，是牙科修复的理想材料。2)本专利技术的钴铬合金粉末的制备方法，操作简单，制备得到的粉末具有球形度好、空心球颗粒少、流动性好等优势，完全能够满足金属增材制造对于粉末的要求。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的钴铬合金粉末的微观形貌图。(筛分后，粒径范围为15～45微米)图2是本专利技术对比例1制备的钴铬合金粉末的微观形貌图。具体实施方式本专利技术钴铬合金粉末，其化学成分由以下重量百分比的组分组成：Cr：24～27％，Mo：6～9％，Cu：2～4％，Mn：1～2％，O：＜0.05％，N：＜0.02％，余量为Co。与传统钴铬合金相比，本专利技术在元素配比中取消了W元素的加入，加入了Mn元素，用于取代W元素固溶强化作用；增加了Mo元素的含量，保证了钴铬合金的硬度和耐磨性；不加入Be(铍)元素和Cd(镉)元素，不加入Ni元素，增加Cu元素的含量，用于代替Be元素和Cd元素增加合金塑性的作用，并代替Ni元素的活性元素作用。采用本专利技术的合金元素配比，制备出的牙科钴铬合金理论密度将小于8.3g/cm3，远低于传统钴铬合金的8.9g/cm3。采用本专利技术的成分配比，不仅使合金密度降低，实现了最终产品的轻量化，还在保证使用性能的同时，杜绝了最终的牙科钴铬合金中铍、镉和镍带来的毒性，大大增强了钴铬合金的生物相容性。进一步的，优选由以下重量百分比的组分组成：Cr：24.5％，Mo：7.5％，Cu：3.5％，Mn：1.5％，O：＜0.05％，N：＜0.02％，余量为Co。本专利技术的钴铬合金粉末，其粒径为15～106μm，松装密度为4～5g/cm3，霍尔流动性为28～35s/50g。进一步的，优选所述钴铬合金粉末的粒径为15～45μm，松装密度为4.4～4.5g/cm3，霍尔流动性为33～35s/50g；或者所述钴铬合金粉末的粒径为20～63μm，松装密度为4.3～4.4g/cm3，霍尔流动性为26～30s/50g。或者所述钴铬合金粉末的粒径为45～106μm，松装密度为4.3～4.4g/cm3，霍尔流动性为28～30s/50g。其中，15～45μm和20～63μm的粒径范围可用于激光熔化粉床式成型技术，45～106μm的粒径范围可用于激光同轴送粉或电子束熔化粉床式成型技术。本专利技术钴铬合金粉末的制备方法，包括如下步骤：a、熔化和雾化：在惰性气体氛围的制粉仓中，采用等离子体火炬将钴铬合金丝熔化和雾化，形成高温小液滴；b、冷却：向制粉仓中通入温度为300～500℃的惰性气流，层流冷却高温小液滴，得到钴铬合金粉末；其中，a步骤的惰性气本文档来自技高网...

【技术保护点】
钴铬合金粉末，其特征在于，其化学成分由以下重量百分比的组分组成：Cr：24～27％，Mo：6～9％，Cu：2～4％，Mn：1～2％，O：＜0.05％，N：＜0.02％，余量为Co。

【技术特征摘要】
1.钴铬合金粉末，其特征在于，其化学成分由以下重量百分比的组分组成：Cr：24～27％，Mo：6～9％，Cu：2～4％，Mn：1～2％，O：＜0.05％，N：＜0.02％，余量为Co。2.根据权利要求1所述的钴铬合金粉末，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：Cr：24.5％，Mo：7.5％，Cu：3.5％，Mn：1.5％，O：＜0.05％，N：＜0.02％，余量为Co。3.根据权利要求1或2所述的钴铬合金粉末，其特征在于：所述钴铬合金粉末的粒径为15～106μm，松装密度为4～5g/cm3，霍尔流动性为28～35s/50g。4.根据权利要求3所述的钴铬合金粉末，其特征在于：所述钴铬合金粉末的粒径为15～45μm，松装密度为4.4～4.5g/cm3，霍尔流动性为33～35s/50g；或者所述钴铬合金粉末的粒径为20～63μm，松装密度为4.3～4.4g/cm3，霍尔流动性为26～30s/50g；或者所述钴铬合金粉末的粒径为45～106μm，松装密度为4.3～4.4g/cm3，霍尔流动性为28～30s/50g。5.钴铬合金粉末的制备方法，其特征在于，包括如...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘睿诚，吴利苹，蒋安琪，曾益伟，王强，陈玲莉，陈军，
申请(专利权)人：成都优材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51