一种β型钛合金牙弓丝的制备方法技术

本申请公开了一种β型钛合金牙弓丝的制备方法，涉及牙弓丝技术领域，包括以下步骤：S1、对β型钛合金盘条进行热拉处理，得到粗丝坯料；S2、对S1中的粗丝坯料进行退火处理；S3、对S2退火处理后的粗丝坯料进行冷变形拉拔；重复S2与S3，得到中丝坯料；S4、对中丝坯料进行抛光；S5、对抛光后的中丝坯料进行退火处理；S6、对S5退火处理后的中丝坯料进行多道次大变形量冷变形拉拔，得到细丝坯料；S7、对S6中得到的细丝坯料进行抛光、轧方丝以及绕弓，定型后，进行切断、酸洗，得到β型钛合金牙弓丝。得到β型钛合金牙弓丝。得到β型钛合金牙弓丝。

【技术实现步骤摘要】
一种
β
型钛合金牙弓丝的制备方法


[0001]本申请涉及牙弓丝
，尤其是涉及一种β型钛合金牙弓丝的制备方法。

技术介绍

[0002]钛及其合金具有良好的生物相容性、耐腐蚀性，以及密度小和比强度高等优良性能，被广泛地应用于口腔临床。目前口腔正畸临床使用最为广泛的钛合金是镍钛合金。然而镍具有致敏性，还有一些实验证明，镍是潜在的致癌物，镍钛合金表面的镍逃逸令人担忧。因此，用于替代镍钛合金的无镍生物医用钛合金得到发展。医用钛合金的发展可分为3个阶段，以纯钛和Ti6Al4V合金为代表的第一阶段，以Ti5Al2.5Fe和Ti6Al7Nb合金为代表的第二阶段，现在则进入了具有更好生物相容性和更低弹性模量钛合金的第三阶段
‑
β型钛合金阶段。
[0003]β型钛合金是一种含Mo、Sn、Zr元素的钛合金，β型钛合金制作的牙弓丝的弹性模量介于镍钛丝和不锈钢丝之间，这说明β型钛合金牙弓丝矫治时产生的力值大于镍钛丝，小于不锈钢丝。这使得β型钛合金牙弓丝的作用范围增大。既可用于排齐牙齿，又可用于完成弓丝。在正畸矫治时，常将β型钛合金牙弓丝作为不锈钢丝与镍钛丝之问的中间选择。由于β型钛合金弓丝弹性模量小，屈服强度相对较大，具有较好的弹性和较大的弹性形变范围，在临床上则表现为矫治力大小易调节，且在矫治过程中保持相对稳定。β型钛合金牙弓丝具有良好的韧性和成形性，可弯制各种曲及复杂的形状。β型钛合金牙弓丝可产生的力值约为相同尺寸不锈钢的50％，且可缓慢释放。此外，β型钛合金牙弓丝具有良好的生物相容性，不会产生神经毒性，在口腔复杂的生物环境中稳定。
[0004]目前，国内所制备β型钛合金牙弓丝性能较低，尤其是抗拉强度还不足900MPa，而且弯折180
°
脆性较大，这导致牙弓丝在安装及使用过程中容易出现断裂的现象，而且丝材表面光洁度和粗糙度较差，有的丝材表面明显发黑甚至存在明显的拉丝痕迹，这就导致国内β型钛合金牙弓丝的认可度较低，主要依赖于进口。为了改善国内所制备β型钛合金牙弓丝表面质量差、力学性能低以及脆性大等问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述至少一种技术问题，开发一种表面光洁度高、力学性能好以及脆性小的牙弓丝，本申请提供一种β型钛合金牙弓丝的制备方法。
[0006]本申请提供的一种β型钛合金牙弓丝的制备方法，包括以下步骤：S1、对直径为8.00～10.00mm的β型钛合金盘条进行热拉处理，得到直径为2.40～2.70mm的粗丝坯料；S2、对S1中的粗丝坯料进行退火处理；S3、对S2退火处理后的粗丝坯料进行冷变形拉拔；重复S2与S3，得到直径为1.10～1.30mm的中丝坯料；S4、对中丝坯料进行抛光；
S5、对抛光后的中丝坯料进行退火处理；S6、对S5退火处理后的中丝坯料进行冷变形拉拔，得到直径为0.62～0.72mm的细丝坯料；S7、对S6中得到的细丝坯料进行抛光、轧方丝以及绕弓，定型后，进行切断、酸洗，得到β型钛合金牙弓丝。
[0007]通过采用上述技术方案，第一个冷变形拉拔工序中，每次冷变形拉拔过程中，火次变形量较小，能够在使粗丝坯料均匀变形的同时，保证丝材表面质量；第二个冷变形拉拔工序中，火次变形量较大，能够获得组织均匀的细晶来提高钛合金的强韧性，并且能够降低表面氧化层厚度，进而提高丝材表面质量。
[0008]可选的，S1中，多道次热拉处理的工艺参数如下：温度为780
‑
820℃，退火速度为2
‑
10米/分钟，道次变形量为10
‑
18％，采用石墨乳作为润滑剂。
[0009]通过采用上述技术方案，可选的，S2中，退火处理的工艺参数如下：退火温度为700
‑
750℃，退火速度为2
‑
10米/分钟。
[0010]通过采用上述技术方案，消除因拉拔导致的应力集中和位错缺陷，从而降低后续拉拔应力，提高表面质量。
[0011]可选的，S3中，冷变形拉拔的工艺参数为：拉拔速度为10～15米/分钟，道次变形量为10％～20％，火次变形量为25％～40％，采用水基润滑液作为润滑剂。
[0012]可选的，S4中，抛光的工艺参数为：抛光轮目数为600～1000目，速度为1～3米/分钟。
[0013]通过采用上述技术方案，去除丝材表面的润滑剂及提高表面光洁度。
[0014]可选的，S5中，退火处理的工艺参数为：气氛保护退火温度为700～850℃，退火速度为5～10米/分钟，保护气氛为氩气。
[0015]通过采用上述技术方案，在中丝坯料进行大变形冷拉拔之前进行气氛保护退火处理，一方面可以降低细丝坯料表面氧化层厚度，较薄的氧化层可以降低细丝坯料表面与模具之间的摩擦，从而提高其表面质量；另一方面可以提高合金韧性，从而实现大变形量拉拔。
[0016]可选的，S6中，冷变形拉拔的工艺参数为：拉丝速度15～25米/分钟，每道次变形量为15％～25％，总变形量为57％～78％，采用水基润滑液作为润滑剂。
[0017]通过采用上述技术方案，直接将中丝坯料拉拔至细丝坯料，中间不进行退火处理，提高丝材表面质量和力学性能，降低表面氧化层厚度。
[0018]可选的，S7中，采用飞翼轮进行抛光，抛光速度为2～3米/分钟，抛光1～3遍。
[0019]通过采用上述技术方案，抛光采用四个装有飞翼轮的抛光机进行，抛光速度为2～3米/分钟，抛光1～3遍，抛光时，细丝坯料上下左右四个表面分别经过旋转过程中的飞翼轮，可以保证丝材不同表面的光洁度；细丝坯料经飞翼轮抛光前后尺寸几乎不发生变化，使用飞翼轮可以实现细丝坯料整个表面均匀抛光且抛光效果优异。
[0020]可选的，S7中，轧方丝每道次变形量为5％～10％。
[0021]通过采用上述技术方案，将中丝坯料尺寸拉拔到φ0.62～0.72mm后进行轧方丝，且每道次变形量在5％～10％之间，这样可以保证方丝相邻两个面之间圆角平缓过渡，圆角过大或者过小均会影响牙弓丝在托槽中转矩的表达。
[0022]可选的，S7中，定型采用二级时效处理方法，包括以下步骤：首先在330～420℃马弗炉中保温10～30分钟，空冷至室温，然后在500～550℃马弗炉中保温10～30分钟，空冷至室温。
[0023]通过采用上述技术方案，首先在330～420℃马弗炉中保温10～30分钟后进行空冷，目的是使β型钛合金中析出大量w相，w相是一种脆性相，该相可以细化合金中α相，从而对β型钛合金起到强化的作用；然后在500℃～550℃马弗炉中保温10～30分钟后空冷，目的是将合金中析出的大量脆性w相固溶回基体中并析出尺寸较小的α相，从而达到降低脆性，提高韧性的效果；此外，β钛合金的再结晶温度是650℃，选择500～550℃温度区间，一方面可以保证合金中脆性w相完全固溶回基体并析出大量尺寸较小的α相，从而获得力学性能优异的β型钛合金丝，另一方面使得定型后钛合金牙弓丝表面氧化层较薄，便于后期处理；通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种β型钛合金牙弓丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对直径为8.00~10.00mm的β型钛合金盘条进行热拉处理，得到直径为2.40~2.70mm的粗丝坯料；S2、对S1中的粗丝坯料进行退火处理；S3、对S2退火处理后的粗丝坯料进行冷变形拉拔；重复S2与S3，得到直径为1.10~1.30mm的中丝坯料；S4、对中丝坯料进行抛光；S5、对抛光后的中丝坯料进行退火处理；S6、对S5退火处理后的中丝坯料进行冷变形拉拔，得到直径为0.62~0.72mm的细丝坯料；S7、对S6中得到的细丝坯料进行抛光、轧方丝以及绕弓，定型后，进行切断、酸洗，得到β型钛合金牙弓丝。2.根据权利要求1所述的β型钛合金牙弓丝的制备方法，其特征在于，S1中，多道次热拉处理的工艺参数如下：温度为780
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820℃，退火速度为2
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10米/分钟，道次变形量为10
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18%，采用石墨乳作为润滑剂。3.根据权利要求1所述的β型钛合金牙弓丝的制备方法，其特征在于，S2中，退火处理的工艺参数如下：退火温度为700
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750℃，退火速度为2
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10米/分钟。4.根据权利要求1所述的β型钛合金牙弓丝的制备方法，其特征在于，S3中，冷变...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞宝林，王振强，张宝祥，王江波，刘扩，梁宏伟，廖赞，李君涛，
申请(专利权)人：有研医疗器械北京有限公司，
类型：发明
国别省市：