一种提高激光选区熔覆TC4钛合金金瓷结合性能的方法技术

本发明专利技术涉及牙科烤瓷技术领域，尤其涉及一种提高激光选区熔覆TC4钛合金金瓷结合性能的方法。本发明专利技术提供了一种提高激光选区熔覆TC4钛合金金瓷结合性能的方法，包括以下步骤：将激光选区熔覆TC4钛合金依次进行第一退火处理、第二退火处理和烤瓷处理，得到烤瓷件；所述第一退火处理的温度为845～875℃；所述第二退火处理的温度为920～940℃。所述方法能够降低TC4钛合金的热膨胀系数，增强了与TC4烤瓷粉间的热匹配性，提高钛合金与陶瓷的结合性能，以保证激光选区熔覆TC4钛合金在实际临床使用过程中不会常出现崩瓷、瓷裂和瓷剥落

【技术实现步骤摘要】
一种提高激光选区熔覆TC4钛合金金瓷结合性能的方法


[0001]本专利技术涉及牙科烤瓷
，尤其涉及一种提高激光选区熔覆TC4钛合金金瓷结合性能的方法。

技术介绍

[0002]TC4钛合金具有较好的综合力学性能，且生物相容性好，被广泛用于口腔修复领域，作烤瓷冠桥使用。通常采用铸造和数控切削的方法来制备TC4钛合金金属冠桥，但钛合金熔点高、易氧化，在铸造时易出现氧化夹杂，对铸型材料要求高，除此之外，钛合金加工时易粘刀，导热性差、变形系数小，在进行数控切削时冷硬现象严重，影响成形质量。激光选区熔覆技术(SLM)以激光作为加热源，TC4粉末为原材料，根据三维数字模型直接制造三维实体，不仅解决了以上传统成形方法的难点，还可实现个性化定制智能成形和绿色制造。目前，激光选区熔覆TC4钛合金已成为国内外对牙体、牙列缺损修复的主要方式之一。
[0003]激光选区熔覆TC4钛合金用于口腔修复时需要在其表面进行烤瓷，形成与天然牙外观相似的修复体(假牙)。但激光选区熔覆TC4钛合金金属冠桥化学性能活泼，容易出现崩瓷、瓷裂和瓷剥落等现象，不利于其在口腔修复领域的进一步推广应用。因此，如何提高激光选区熔覆TC4钛合金与陶瓷的结合性能成为亟待解决的难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种提高激光选区熔覆TC4钛合金金瓷结合性能的方法，所述方法能够提高钛合金与陶瓷的结合性能，以保证激光选区熔覆TC4钛合金在实际临床使用过程中不会常出现崩瓷、瓷裂和瓷剥落。
[0005]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：
[0006]将激光选区熔覆TC4钛合金依次进行第一退火处理、第二退火处理和烤瓷处理，得到烤瓷件；
[0007]所述第一退火处理的温度为845～875℃；
[0008]所述第二退火处理的温度为920～940℃。
[0009]优选的，所述激光选区熔覆TC4钛合金包括以下元素：Al5.50～6.50wt％，V3.50～4.50wt％，C≤0.08wt％，Fe≤0.30wt％，O≤0.13wt％，N≤0.03wt％，H≤0.008wt％和余量的Ti。
[0010]优选的，所述第一退火处理的时间为60～180min。
[0011]优选的，所述第二退火处理的时间为30～60min。
[0012]优选的，进行所述烤瓷处理前还包括依次进行的打磨、喷砂和清洗。
[0013]优选的，所述喷砂采用氧化铝陶瓷颗粒；
[0014]所述喷砂后的表面粗糙度为5～10μm。
[0015]优选的，所述烤瓷处理不包括预氧化除气。
[0016]优选的，所述烤瓷的过程为先在温度为795℃，真空度为
‑
97kPa的条件下保温90s，
冷却至室温，得到遮色瓷；然后在温度为770℃，真空度为
‑
97kPa的条件下保温90s，冷却至室温，得到体瓷。
[0017]本专利技术提供了一种提高激光选区熔覆TC4钛合金金瓷结合性能的方法，包括以下步骤：将激光选区熔覆TC4钛合金依次进行第一退火处理、第二退火处理和烤瓷处理，得到烤瓷件；所述第一退火处理的温度为845～875℃；所述第二退火处理的温度为920～940℃。市面上激光选区熔覆TC4合金常用的热处理为一次退火热处理，主要目的在于去除成形过程中产生的残余应力，防止试件发生变形。本专利技术在一次退火热处理基础上增加第二步退火热处理，主要目的在于在α+β两相区内进行热处理，不仅可以改善TC4合金的组织，使钛合金与陶瓷在烤瓷过程中形成更厚的内生氧化膜，还可以降低钛合金的热膨胀系数，提高与钛合金烤瓷粉的热匹配性，从而提高金瓷结合性能，具体的，本专利技术所述第一退火处理可以去除在所述激光选区熔覆TC4钛合金在成形过程中产生残余应力，防止合金变形或者开裂；金属的热膨胀系数需高于陶瓷，使烤瓷降温过程中金属的收缩率大于陶瓷，冷却后陶瓷内存在一定的压应力，可提高金瓷结合性能，但差异不能过大，在1.0
×
10
‑6/K时为最佳。所述第二退火处理可以改善合金的组织，降低TC4钛合金的热膨胀系数，增强与TC4烤瓷粉间的热匹配性，促进TC4钛合金与陶瓷的化学结合，从而提高金属
‑
陶瓷结合性能。
附图说明
[0018]图1为实施例1经过两步退火处理后得到的合金与对比例1经过打印得到的合金的显微组织图；
[0019]图2为实施例1和对比例1所述烤瓷件的宏观实物图；
[0020]图3为实施例1和对比例1制备得到的烤瓷件的金瓷结合强度曲线。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供了一种提高激光选区熔覆TC4钛合金金瓷结合性能的方法，包括以下步骤：
[0022]将激光选区熔覆TC4钛合金依次进行第一退火处理、第二退火处理和烤瓷处理，得到烤瓷件；
[0023]所述第一退火处理的温度为845～875℃；
[0024]所述第二退火处理的温度为920～940℃。
[0025]在本专利技术中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
[0026]在本专利技术中，所述激光选区熔覆TC4钛合金优选包括以下元素：Al5.50～6.50wt％，V3.50～4.50wt％，C≤0.08wt％，Fe≤0.30wt％，O≤0.13wt％，N≤0.03wt％，H≤0.008wt％和余量的Ti。
[0027]本专利技术对所述激光选区熔覆TC4钛合金的制备方法没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的激光选区熔覆过程进行制备即可。
[0028]在本专利技术中，所述第一退火处理的温度为845～875℃，优选为850～860℃。所述第一退火处理的时间优选为60～180min，更优选为80～160min，最优选为100～130min。在本专利技术中，所述第一退火处理的真空度优选为＜2Pa。
[0029]在本专利技术中，所述第一退火处理是为了消除在激光选区熔覆过程中由于快冷产生
的残余应力，防止合金在后续处理或者服役过程中发生变形和开裂。
[0030]所述第一退火处理完成后，本专利技术还优选包括冷却，本专利技术对所述冷却的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
[0031]在本专利技术中，所述第二退火处理的温度为920～940℃，优选为925～935℃。所述第二退火处理的时间优选为30～60min，更优选为35～55min，最优选为40～50min。在本专利技术中，所述第二退火处理的真空度优选为＜2Pa。
[0032]在本专利技术中，所述第二退火处理能够可以改善合金的组织，降低了TC4钛合金的热膨胀系数，增强了与TC4专用烤瓷粉间的热匹配性，促进TC4钛合金与陶瓷的化学结合，从而提高金属
‑
陶瓷结合性能。金属的热膨胀系数需高于陶瓷，使烤瓷降温过程中金属的收缩率大于陶瓷，冷却后陶瓷内存在一定的压应力，可提高金瓷结合性能，但差异不能过大，在1.0
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高激光选区熔覆TC4钛合金金瓷结合性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：将激光选区熔覆TC4钛合金依次进行第一退火处理、第二退火处理和烤瓷处理，得到烤瓷件；所述第一退火处理的温度为845～875℃；所述第二退火处理的温度为920～940℃。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光选区熔覆TC4钛合金包括以下元素：Al5.50～6.50wt％，V3.50～4.50wt％，C≤0.08wt％，Fe0.30wt％，O≤0.13wt％，N≤0.03wt％，H≤0.008wt％和余量的Ti。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一退火处理的时间为60～180min。4.如权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，颜家振，伍苗苗，欧阳红川，李锐，张幖，张玉鲜，
申请(专利权)人：成都科宁达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：