一种Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖制备工艺，包括01、将直径为8～8.5mm的Ti6Al4V合金棒材升温至一定温度，在该温度预热一段时间；02、将预热后的Ti6Al4V合金棒材反复拉拔使其直径缩小为5.5～6.5mm；03、将拉拔完成后Ti6Al4V合金棒材进行矫直处理；04、将矫直完成后的Ti6Al4V合金棒材进行涂层，涂层后进行烘干；05、将烘干后的Ti6Al4V合金棒材进行加热，加热至一定温度后保温一段时间，然后冷却至室温；06、将冷却至室温的Ti6Al4V合金棒材进行加工，得到Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖。本发明专利技术的有益效果是：得到的Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖组织类型为变形等轴组织，有效降低工作尖弹性模量以降低工作尖表面机械损耗，同时使其机械品质因数Q

【技术实现步骤摘要】
一种Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖制备工艺


[0001]本专利技术涉及洁牙工作尖领域，特别涉及一种Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖制备工艺。

技术介绍

[0002]超声洁牙系统主要由高频功率源(发生器)和超声振动系统两部分组成。超声振动系统又包括三个部分，压电换能器、超声变幅杆、超声工作尖。超声洁牙是通过压电陶瓷的压电效应将超声波发生器产生的电能转化成机械能，并通过变幅杆辐射至工作尖形成往复伸缩振动，工作尖与牙齿接触，利用机械振动剥离、去除牙齿上的牙结石、色素和烟斑等，达到清洁、保护牙齿的作用。在超声洁牙系统中，工作尖作为直接工作部位，其特性直接影响到整个系统的性能。钛合金以其优异的生物相容性以及强度等特点，成为了最适合超声洁牙工作尖的材料。而具有双向组织(α+β)的钛合金兼具高强度、良好的综合性能与生物相容性。两相钛合金中，Ti6Al4V合金的应用最为广泛，其典型的(α+β)双相结构，使其兼具低声衰减与高强度。同时，该合金具有高弹性应变极限和优异的生物相容性以及较低成本，是超声洁牙工作尖合适的材料。
[0003]Ti6Al4V是典型的(α+β)两相钛合金，其组织可按α相的形貌与含量分为等轴组织、双态组织与魏氏组织。目前由于等轴组织的制备工艺应用最为成熟，同时其力学性能优异，被广泛应用于制作超声洁牙工作尖。然而，等轴组织所表现出的宏观弹性各向同性，使得工作尖在各个方向上的能量损耗相近，与超声洁牙临床要求的沿轴向能量利用率最高相违背。超声洁牙工作尖临床使用频率超过了20kHz，即每秒经历了20000次以上的振动，沿轴向机械品质因数Q
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过低将导致大量机械能转化成内能，从而引起工作尖在洁牙过程中振幅降低，难以有效清除牙垢，同时使得工作尖异常发热。为了获得较大超声能量利用率，主要通过对工作尖采用复杂的形状设计，并通过精密加工的方式进行制备。
[0004]目前市面上超声洁牙工作尖的形状已超过100种，然而，钛合金具有导热系数较小，高温化学活性较高以及摩擦系数大等特点，加工十分困难。同时，工作尖形状越复杂，其表面机械损耗越严重。因此，通过复杂的形状设计，对工作尖机械品质因数Q
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的提高有限，且增加了工作尖生产与加工成本。如果能通过加工与热处理工艺改进，优化Ti6Al4V合金轴向的微观组织体积分数与排列，从而提高Ti6Al4V合金工作尖材料本质的超声能量利用率，则可彻底解决这一难题。因此，通过优化工作尖材料的制备工艺，调整Ti6Al4V合金的微观组织以提高超声洁牙工作尖的机械品质因数Q
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具有高临床使用价值与工程应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是制备一种Ti6Al4V高机械品质因数Q
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的合金超声洁牙工作尖。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]一种Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖制备工艺，包括如下步骤：
[0008]01、将直径为8～8.5mm的Ti6Al4V合金棒材升温至一定温度，在该温度预热一段时间；
[0009]02、将预热后的Ti6Al4V合金棒材反复拉拔使其直径缩小为5.5～6.5mm；
[0010]03、将拉拔完成后Ti6Al4V合金棒材进行矫直处理；
[0011]04、将矫直完成后的Ti6Al4V合金棒材进行涂层，涂层后进行烘干；
[0012]05、将烘干后的Ti6Al4V合金棒材进行加热，加热至一定温度后保温一段时间，然后冷却至室温；
[0013]06、将冷却至室温的Ti6Al4V合金棒材进行加工，得到Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖。
[0014]本专利技术的有益效果是：得到的Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖组织类型为变形等轴组织，α相沿工作尖轴向呈流线型分布，体积分数61％～72.4％，(0001)[10
‑
10]织构强度为5.8～11.6，有效降低工作尖弹性模量以降低工作尖表面机械损耗，同时使其机械品质因数Q
m
大幅提高。
[0015]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0016]进一步，Ti6Al4V合金棒材中各元素的质量分数为6
±
1％Al、4
±
0.5％V、0.5
±
0.25％Fe、0.05
±
0.03％C、0.03
±
0.01％N、0.02
±
0.01％H和0.1
±
0.08％O，其余均为Ti。
[0017]进一步，步骤01具体为将直径为8～8.5mm的Ti6Al4V合金棒材在室温下以5℃/min的升温速率升温至920℃～950℃，以该温度预热5min。
[0018]进一步，步骤02具体为将预热后的Ti6Al4V合金棒材一头穿过模具并固定于转动装置，开启旋转电机，以2m/min的速率拉动Ti6Al4V合金棒材旋转至其炉膛内部分完全穿过模具结束，经变形量为10％～60％的4道次拉拔至Ti6Al4V合金棒材的直径为5.5～6.5mm。
[0019]进一步，步骤02具体为将模具浸润在石墨乳中进行拉拔，拉拔后进行空冷，冷却速率为0.7℃/s。
[0020]进一步，步骤04具体为将矫直后的Ti6Al4V合金棒材用氮化硼涂料进行涂层，并置于干燥箱中以90℃烘干10～30min。
[0021]进一步，步骤05具体为将烘干后的Ti6Al4V合金棒材置于马弗炉中以5℃/min的升温速率升至预设温度进行加热，加热温度为500～750℃，保温2h，并以0.5℃/s空冷至室温。
[0022]本专利技术另一技术方案如下：
[0023]一种Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖，采用上述制备工艺制备而成。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一种Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖制备工艺流程图。
[0025]图2为本专利技术一种Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖制备工艺的工作尖示意图。
具体实施方式
[0026]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0027]如图1～2所示，本专利技术实施例1一种Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖制备工艺，包括下步骤：
[0028]01、将直径为8～8.5mm的Ti6Al4V合金棒材升温至一定温度，在该温度预热一段时间；
[0029]02、将预热后的Ti6Al4V合金棒材反复拉拔使其直径缩小为5.5～6.5mm；
[0030]03、将拉拔完成后Ti6Al4V合金棒材进行矫直处理；
[0031]04、将矫直完成后的Ti6Al4V合金棒材进行涂层，涂层后进行烘干；
[0032]05、将烘干后的Ti6Al4V合金棒材进行加热，加热至一定温度后保温一段时间，然后冷却至室温；
[0033]06、将冷却至室温的Ti6Al4V合金棒材进行加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：01、将直径为8～8.5mm的Ti6Al4V合金棒材升温至一定温度，在该温度预热一段时间；02、将预热后的Ti6Al4V合金棒材反复拉拔使其直径缩小为5.5～6.5mm；03、将拉拔完成后Ti6Al4V合金棒材进行矫直处理；04、将矫直完成后的Ti6Al4V合金棒材进行涂层，涂层后进行烘干；05、将烘干后的Ti6Al4V合金棒材进行加热，加热至一定温度后保温一段时间，然后冷却至室温；06、将冷却至室温的Ti6Al4V合金棒材进行加工，得到Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖。2.根据权利要求1所述一种Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖制备工艺，所述Ti6Al4V合金棒材中各元素的质量分数为6
±
1％Al、4
±
0.5％V、0.5
±
0.25％Fe、0.05
±
0.03％C、0.03
±
0.01％N、0.02
±
0.01％H和0.1
±
0.08％O，其余均为Ti。3.根据权利要求1所述一种Ti6Al4V合金超声洁牙工作尖制备工艺，所述步骤01具体为将直径为8～8.5mm的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李益民，何哲宇，谢其煜，廖秋平，穆连彬，李云，
申请(专利权)人：桂林市锐锋医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：