一种牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金及其制备方法，属于牙科烤瓷修复领域。本发明专利技术加入Ta元素，降低热膨胀系数，提高金瓷结合强度，降低表面活性能，造成固溶强化，提高强度；提高Cr元素含量，降低Co元素含量，提高hcp相含量，有利于金瓷结合，Co元素降低后，进而提高Cr‑W，Cr‑Mo，Cr‑Si，W‑Mo的结合，提高合金强度；采用真空去应力退火，完全消除残余应力，使钴铬修复体在服役过程中不会因残余应力造成显微组织相变，引起金属‑陶瓷结合界面出形成微裂纹；采用固溶和时效，调整钴铬合金相组成和第二相的析出，使合金具有良好的力学性能，同时hcp相进一步提高，提高金瓷结合强度。

【技术实现步骤摘要】
一种牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金及其制备方法
本专利技术涉及牙科烤瓷修复
，尤其涉及一种牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金及其制备方法。
技术介绍
3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，具有快速成形、加工周期短、便于加工个性化物件及复杂形状物件的特点，因此特别适合用于牙科烤瓷修复领域牙冠、牙桥等的制作。为了保证3D打印的质量，3D打印粉末材料要求：纯度高，氧含量低，流动性好；粒形球形度高，粒径细小，分布窄。对于牙科用3D打印合金粉末，还应具有良好的金瓷结合力、耐蚀性和耐高温烧烤能力。钴铬合金具有良好的生物相容性、优异的机械性能和耐腐性能，是现有牙科用3D打印通常使用的一种合金粉末，用于制作牙冠、牙桥等牙科烤瓷修复体。但现有3D打印钴铬合金烤瓷修复体在临床应用上出现以下问题：(1)出现崩瓷、瓷剥落等问题；(2)退火后的修复体普遍出现延伸率不高、强度和硬度过大的问题，即现有技术中使用的牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金存在结合性能差和力学性能不佳的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金及其制备方法。本专利技术提供的牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金结合性能好，力学性能高。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金的制备方法，包括以下步骤：在基板上利用3D打印方法制作钴铬烤瓷修复体，所述钴铬烤瓷修复体包括以下重量百分数的化学成分：Cr30～35％，W4～9％，Mo4～9％，Si0.5～2.0％，Ta5～10％，Nb0.5～2.0％，余量的Co和不可避免的杂质，所述杂质的质量含量小于0.5％；将所述钴铬烤瓷修复体连同基板依次进行真空去应力退火和去除支撑，得到去应力退火后的钴铬合金；在保护性气氛中，将所述去应力退火后的钴铬合金依次进行固溶处理和时效处理，得到所述牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金。优选地，所述真空去应力退火的压强为1Pa以下。优选地，所述真空去应力退火的过程为：先以10～30℃/min的升温速率升到550～650℃，保温30～60min；随后以10～30℃/min的升温速率升到1100～1250℃，保温30～90min；再以5～15℃/min的速率降至室温。优选地，所述真空去应力退火的过程为：先以20～25℃/min的升温速率升到550～600℃，保温45～50min；随后以20～25℃/min的升温速率升到1150～1200℃，保温45～60min；再以5～10℃/min的速率降至室温。优选地，所述固溶处理为先以60～80℃/min的升温速率升高至1100～1250℃，保温60～90min，随后浸入水中冷却至室温。优选地，所述固溶处理为先以60～70℃/min的升温速率升高至1150～1200℃，保温70～80min，随后浸入水中冷却至室温。优选地，所述时效处理为先以60～80℃/min的升温速率升高至550～750℃，保温2～8h，随后空冷至室温。优选地，所述3D打印方法的工艺包括：激光功率90～180W，层厚20～35μm，扫描速率1000～1400mm/s，激光斑点直径50～65μm，扫描间距60～80μm，氩气或氮气保护，工作仓氧含量为1000ppm以下。优选地，所述钴铬烤瓷修复体包括以下重量百分数的化学成分：Cr31～32％，W5～7％，Mo5～7％，Si1～1.5％，Ta7～8％，Nb1～1.5％，余量的Co和不可避免的杂质。本专利技术还提供了上述技术方案所述的制备方法制得的牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金，所述牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金的抗拉强度为800～1100MPa，屈服强度为550～800MPa，延伸率为11～30％。本专利技术提供了一种牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金的制备方法，包括以下步骤：在基板上利用3D打印方法制作钴铬烤瓷修复体，所述钴铬烤瓷修复体包括以下重量百分数的化学成分：Cr30～35％，W4～9％，Mo4～9％，Si0.5～2.0％，Ta5～10％，Nb0.5～2.0％，余量的Co和不可避免的杂质，所述杂质的质量含量小于0.5％；将所述钴铬烤瓷修复体连同基板依次进行真空去应力退火和去除支撑，得到去应力退火后的钴铬合金；在保护性气氛中，将所述去应力退火后的钴铬合金依次进行固溶处理和时效处理，得到所述牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术中各元素的作用：W元素是一种很强的固溶强化元素，能够与Co，Cr等元素形成CoW，CrW金属间化合物或第二相，阻碍位错的运动，极大提高合金的强度；W元素与Co，Cr，Mo元素形成的化合物或者第二相都是高硬度、高熔点、高弥散的粒子，在合金中起到弥散强化的作用，进一步提高合金的强度；W元素能够提高合金的熔点，使其在烤瓷过程中不会因热循环造成合金的软化和组织结构的重大改变，保证了合金的稳定性；另外，W元素的一个重要作用就是降低合金的热膨胀系数。金瓷结合性能是影响牙科修复体成败的重要因素，而热膨胀系数是金瓷结合性能的重要影响因素，如果热膨胀系数过高，在金属与陶瓷结合界面处就会存在较大的应力，在使用过程中容易造成断裂或剥离等事故，大大缩短了牙科修复体的使用寿命，影响患者的使用。W元素降低热膨胀系数，可以显著提高合金的金瓷结合强度，提高牙科修复的成功率，延长牙科修复体的使用寿命。Mo是一种很好地改善合金性能的元素，它能作为一种弥散强化元素，提高合金的强度；将Mo元素大量加入基体中，可以在基体中析出CrMo、MoNb、Co3Mo第二相，阻碍位错的运动，有助于进一步增强合金强度；Mo元素能够很好地阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用，不仅提高合金的强度和硬度，还能改善合金的韧性和塑性，有利于加工性能的提高；Mo元素与Cr元素结合形成CrMo薄膜，能提高合金的耐腐蚀性能和抗疲劳性能，提高钴铬烤瓷合金的使用寿命；Mo元素的另一个重要的特点是能降低合金的热膨胀系数，对于金瓷结合性能的影响是很大的。金瓷结合性能对于烤瓷修复体的加工时必须要考虑的因素，口腔修复的失败往往是金瓷结合界面的崩瓷造成的，因此Mo元素的加入可以很好地改善钴铬合金的金瓷结合性能，提高牙科修复的成功率，延长牙科修复体的使用寿命。Nb元素对合金性能有很大的影响，一方面它能很好地细化晶粒，进一步提升钴铬烤瓷合金的综合性能(强度硬度、塑韧性等)；另一方面，Nb元素与其他元素容易形成金属间化合物或第二相(CrNb，NbCo等)非常的稳定，可以在温度很宽的范围内保持性能的稳定性，提高合金的使用性能和使用寿命。Nb在晶内和晶间析出CoNb，具有弥散强化作用，进一步提高合金的机械性能；Nb对氧亲和性较大，对金瓷间的化学结合起到促进作用。Si元素在加入到Co-Cr合金之后，由于可以降低合金熔点，提高合金熔体的流动性。但是加入Si元素的量要控制在一定范围内，加入Si元素含量过高，会使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n在基板上利用3D打印方法制作钴铬烤瓷修复体，所述钴铬烤瓷修复体包括以下重量百分数的化学成分：Cr 30～35％，W 4～9％，Mo 4～9％，Si 0.5～2.0％，Ta 5～10％，Nb 0.5～2.0％，余量的Co和不可避免的杂质，所述杂质的质量含量小于0.5％；/n将所述钴铬烤瓷修复体连同基板依次进行真空去应力退火和去除支撑，得到去应力退火后的钴铬合金；/n在保护性气氛中，将所述去应力退火后的钴铬合金依次进行固溶处理和时效处理，得到所述牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在基板上利用3D打印方法制作钴铬烤瓷修复体，所述钴铬烤瓷修复体包括以下重量百分数的化学成分：Cr30～35％，W4～9％，Mo4～9％，Si0.5～2.0％，Ta5～10％，Nb0.5～2.0％，余量的Co和不可避免的杂质，所述杂质的质量含量小于0.5％；
将所述钴铬烤瓷修复体连同基板依次进行真空去应力退火和去除支撑，得到去应力退火后的钴铬合金；
在保护性气氛中，将所述去应力退火后的钴铬合金依次进行固溶处理和时效处理，得到所述牙科烤瓷修复用3D打印钴铬合金。


2.根据权利要求1所述的铜合金板材，其特征在于，所述真空去应力退火的压强为1Pa以下。


3.权利要求1或2所述的铜合金板材的制备方法，其特征在于，所述真空去应力退火的过程为：先以10～30℃/min的升温速率升到550～650℃，保温30～60min；随后以10～30℃/min的升温速率升到1100～1250℃，保温30～90min；再以5～15℃/min的速率降至室温。


4.权利要求3所述的铜合金板材的制备方法，其特征在于，所述真空去应力退火的过程为：先以20～25℃/min的升温速率升到550～600℃，保温45～50min；随后以20～25℃/min的升温速率升到1150～1200℃，保温45～60min；再以5～10℃/min的速率降至室温。

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【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，颜家振，周亚男，欧阳红川，李锐，张幖，张玉鲜，刘楠，樊星云，
申请(专利权)人：成都科宁达材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51