一种牙科用钛合金材料制造技术

本发明专利技术公开了一种牙科医用Ti‑Mo‑Zr‑Se钛合金材料，合金成分包括：钛、钼、锆、硒和微量元素，Mo的重量百分比为10~15%，Zr的重量百分比为0~6%，Se元素的重量百分比为1~6%，微量元素的重量百分比为0.05~0.2%，Ti为余量。所包括的微量元素根据性能匹配的要求可调节，至少为稀土元素镧、铈中的一种，其相组成主要为β相和少量富Se相。材料的性能指标如下：维氏硬度为350~450 HV，屈服强度为1250~1400 MPa，抗压强度1380~1910 MPa。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种医用钛合金材料，特别涉及一种牙科用钛合金材料，主要应用于口腔修复、牙床种植等方面。
技术介绍
龋齿、牙周病、牙列不齐是目前最普遍存在的三大牙病，牙病引起的肿胀疼痛、牙齿缺损等问题将会对人们的生活造成很大困扰。另外，随着我国人口老龄化的加剧，牙科材料的需求量也大大增加。因此，牙科材料的研究与开发需要得到重视。早在公元前300多年，人们就已经开始利用金属材料用于牙齿缺失方面。牙科用金属材料主要包括不锈钢、Co-Cr合金、Ni-Ti合金、贵金属合金等。由于不锈钢、Co-Cr合金、Ni-Ti合金中普遍含有Ni、Cr等有毒元素，长期应用会造成过敏或毒性反应，因此将会逐渐被取代。而贵金属合金的价格昂贵，不利于其广泛的应用。相比于这些材料，钛材料具备比强度高、弹性模量较低、耐腐蚀性与生物相容性好等优点，因此逐渐受到广泛的关注与研究。目前，临床上常用的钛材料是以Ti6Al4V合金为代表的α+β型钛合金，但研究表明：V具有细胞毒性，同时Al可能会引发某些神经性疾病；α+β型钛合金的弹性模量较高，易引起“应力屏蔽效应”。因此，无毒、低弹性模量医用钛合金是当前国内外医用材料研究的热点。国际上研发成功的典型医用钛合金代表为：Ti-15Mo、Ti-30Ta、Ti-45Nb、Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr(TNTZ)、Ti-13Nb-13Zr、Ti-12Mo-6Zr-2Fe、Ti-16Nb-10Hf、Ti-35Zr-10Nb、Ti-35Nb-7Zr-5Ta等。国内研发的医用钛合金代表有Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb(TLM)、Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn(Ti-2448)等。申请号为200410020500.8的专利提供了一种弹性模量较低的齿科用钛材料，申请号为200810240992.X的专利提供了一种无毒低弹性模量的医用钛合金。但所涉及的钛合金强度较低，不利于广泛的使用。因此，开发无毒、高强度、低弹性模量的医用齿科钛合金具有重要意义。
技术实现思路
针对现有钛合金材料成本较高、硬度和强度较低、耐磨性较差等缺陷，本专利技术中添加生物相容性较好的元素钼、锆、硒及微量元素，采用中间合金加入，结合特定的控制手段和工艺流程，可以降低合金体系的熔点与成本，同时控制其相结构，提高合金耐磨性，对于开发利用硒资源具有一定的意义。本专利技术提供的牙科用Ti-Mo-Zr-Se钛合金成分包括钛、锆、钼、硒和微量元素，锆的重量百分比为0~6%，Mo的重量百分比为10~15%，Se元素的重量百分比为1~6%，微量元素的重量百分比为0.05~0.2%，Ti为余量。所包括的微量元素根据性能匹配的要求可调节，至少为稀土元素镧、铈中的一种。本专利技术提供的牙科用钛合金的制备工艺过程为：配料—装料—熔炼—铸造成型。原料采用海绵钛、海绵锆、纯钼、纯硒、微量元素，先制备中间合金，然后按一定比例配成合金材料，再经过真空电弧熔炼多次成锭。本专利技术提供的钛合金主要为β相，在枝晶间存在少量富Se相，随着Se含量的增大，合金组织细化效果明显，硬度逐渐增大，屈服强度先增大后减小。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1、选择与人体相容性较好的Mo、Zr、Se作为合金元素，具有良好的生物相容性，与Ti6Al4V合金相比较，避免了有毒元素加入；2、合金的硬度为350~450HV，比Ti6Al4V的硬度值（320HV）高；3、合金的屈服强度为1250~1400MPa，压缩强度达1380~1910MPa。附图说明图1是Ti-Mo-xSe合金的XRD图；图2是实施例1的钛合金材料的金相图；图3是实施例2的钛合金材料的金相图；图4是实施例3的钛合金材料的金相图。具体实施方式实施例1：1、配料钼150克硒20克铈0.5克海绵钛余量总重：1000克2、熔炼首先将海绵钛、合金元素及中间合金放入真空非自耗水冷铜坩埚电弧炉中，将炉膛抽真空至1×10-3Pa，然后通入高纯惰性气体对炉膛进行多次反复洗气以消除合金熔炼过程中大气的影响。通过铜坩埚阳极上的引弧端口与钨极头阴极之间产生的电弧，释放巨大的热量，使合金迅速熔化获得铸锭。最后，将铸锭翻转5次反复重熔来保证合金的成分均匀性。3、本实施例制备的钛合金主要技术指标：该合金的硬度：HV=376,屈服强度：1250MPa,压缩强度：1910MPa,密度：5.04g/cm3。实施例21、配料钼150克硒40克镧1克海绵钛余量总重：1000克2、熔炼方法同实施例1；3、本实施例制备的钛合金主要技术指标：该合金的硬度：HV=389,屈服强度：1344MPa,压缩强度：1880MPa,密度：5.07g/cm3。实施例31、配料钼150克硒60克铈1克海绵钛余量总重：1000克2、熔炼方法同实施例1；3、本实施例制备的钛合金主要技术指标：该合金的硬度：HV=406,屈服强度：1315MPa,压缩强度：1600MPa,密度：5.11g/cm3。实施例41、配料海绵锆60克钼100克硒20克铈2克海绵钛余量总重：1000克2、熔炼方法同实施例1；3、本实施例制备的钛合金主要技术指标：该合金的硬度：HV=420,屈服强度：1330MPa,压缩强度：1440MPa,密度：4.98g/cm3。实施例51、配料海绵锆40克钼110克硒30克镧1.5克海绵钛余量总重：1000克2、熔炼方法同实施例1；3、本实施例制备的钛合金主要技术指标：该合金的硬度：HV=430,屈服强度：1360MPa,压缩强度：1400MPa,密度：5.02g/cm3。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种牙科用Ti‑Mo‑Zr‑Se钛合金，其特征在于合金成分包括钛、钼、锆、硒和微量元素，Mo的重量百分比为10~15%，锆的重量百分比为0~6%， Se元素的重量百分比为1~6%，微量元素的重量百分比为0.05~0.2%，Ti为余量；所包括的微量元素根据性能匹配的要求可调节，至少为稀土元素镧、铈中的一种，其相主要为β相和少量富Se相。

【技术特征摘要】
1.一种牙科用Ti-Mo-Zr-Se钛合金，其特征在于合金成分包括钛、钼、锆、硒和微量元
素，Mo的重量百分比为10~15%，锆的重量百分比为0~6%，Se元素的重量百分比为1~...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱达川，杨晨，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51