專利名稱：：用于修復(fù)齒科的高模量無毒鈦合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于修復(fù)齒科的高模量無毒鈦合金及其制備方法，屬于醫(yī)用合金材料技術(shù)。
背景技術(shù)：
：鈦及其合金以其良好的機(jī)械性能、耐蝕性和優(yōu)異的生物相容性廣泛應(yīng)用于整形外科、種植以及口腔修復(fù)等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。目前在口腔修復(fù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的主要是純鈦和Ti-6A1-4V合金。然而，過多年臨床觀察，鈦及Ti-6Al-4V合金應(yīng)用于口腔修復(fù)都存在其一定的局限性。純鈦抗拉強(qiáng)度低，耐磨性較差，用于活動義齒修復(fù)機(jī)械性能略顯不足，用于固定義齒耐磨性不理想。Ti-6A1-4V也是常用的醫(yī)用鈦合金，Ti-6A1-4V抗拉強(qiáng)度為965MPa，彈性模量達(dá)110GPa，滿足義齒修復(fù)要求，但實(shí)踐證明Ti-6A1-4V生物相容性較差，在長期使用過程中會析出微量的A1和V元素，V有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性，Al與Alzheimer's病的發(fā)生有關(guān)。理想的口腔修復(fù)用鈦合金的所需要的性能包括較好的生物相容性，較高的彈性模量，合適的硬度、較好的塑性、良好的耐摩擦性能，良好的鑄造流動性等，以適應(yīng)口腔修復(fù)臨床及技工室操作的需要。目前，國內(nèi)外學(xué)者在口腔醫(yī)學(xué)用鈦合金方面做了大量的工作，但研究工作主要集中低模量植入用卩型鈦合金，不能滿足臨床口腔修復(fù)用鈦合金對高彈性模量等機(jī)械性能的要求，或者含有A1、Mo及等有毒元素使其生物相容性差。有鑒于此，在科學(xué)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上現(xiàn)提出本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是在于提供一種用于修復(fù)齒科的高模量無毒鈦合金及其制備方法，該鈦合金無毒、高強(qiáng)度、高模量、耐蝕、易加工成型和生物相容性好，其制備方法簡單。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的，一種用于修復(fù)齒科的高模量無毒鈦合金，其特征在于，該鈦合金由以下組分及其各組分的質(zhì)量百分含量組成鋯(Zr):5-15%;鈮(Nb):5-20%;錫(Sn):2-10%，余量為鈦(Ti)，各組分的質(zhì)量百分含量之和為100%。該合金的制備方法，其特征在于包括以下過程(1)將質(zhì)量99.5-99.99%錫粒、質(zhì)量99.5-99.99%海綿鈦、質(zhì)量99.5-99.99%海綿鋯和質(zhì)量99.5-99.99%鈮，按質(zhì)量比(2-10):(55-88):(5-15):(5-20)，依次放入柑鍋中；在真空非自耗電弧爐中，真空度為10"-10-Spa、工作電流500-800A、工作電壓為10-20V、起弧時(shí)間1-2分鐘，進(jìn)行3-4次熔煉成鑄錠。(2)將熔煉后的鑄錠置于高溫爐中，在溫度1050。C-120(TC下保溫10-15分鐘后出爐進(jìn)行開坯。在溫度80(TC-90(TC經(jīng)塑性加工成型，將加工成型的合金置于真空爐中，在真空度為l(T2-10—5Pa，溫度50(TC-60(TC下進(jìn)行真空時(shí)效熱處理，保溫時(shí)間為0-4小時(shí)。采用去離子水或超聲清洗對所制備合金進(jìn)行表面清潔處理。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，選擇了無毒且生物學(xué)性能良好的Nb、Zr及Sn作為鈦合金添加元素，所制備合金生物相容性優(yōu)良。同時(shí)，該合金機(jī)械性能優(yōu)良，合金強(qiáng)度高達(dá)800-900MPa、彈性模量大于100GPa與Ti6A14V合金模量相近，鑄錠加工成型性好、以及具有較高的韌塑性延伸率大于8%，可滿足齒科修復(fù)高模量和高抗拉強(qiáng)度性能要求。具體實(shí)施方式實(shí)施例h將質(zhì)量99.9%錫粒l.Og、質(zhì)量99.9%海綿鈦30.1g、質(zhì)量99.9%海綿鋯5.1g和質(zhì)量99.9。/。鈮4.0g，依次加入坩鍋中，在真空度為l(T2Pa，工作電流600A，工作電壓為13V，起弧時(shí)間2分鐘，進(jìn)行4次反復(fù)熔煉最終制備成鑄錠。將熔煉后的鑄錠在120(TC下保溫10分鐘后進(jìn)行開坯，在90(TC經(jīng)塑性加工成型。對所得合金在58(TC下進(jìn)行真空時(shí)效處理，保溫時(shí)間為2小時(shí)。采用去離子水清潔表面。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB6397-8測得本實(shí)施例的合金力學(xué)性能見表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>實(shí)施例2:將質(zhì)量99.9%錫粒l.Og、質(zhì)量99.9%海綿鈦29.4、質(zhì)量99.9%海綿鋯6.^和質(zhì)量99.9V。鈮4.0g，依次加入坩鍋中，在真空度為lO"Pa，工作電流800A，工作電壓為IOV，起弧時(shí)間1分鐘，進(jìn)行4次反復(fù)熔煉最終制備成鑄錠。將熔煉后的鑄錠在溫度120(TC下保溫10分鐘后進(jìn)行開坯，在溫度90(TC經(jīng)塑性加工成型。對所得合金在溫度58(TC下進(jìn)行真空時(shí)效處理，保溫時(shí)間為2小時(shí)。采用去離子水清潔表面。實(shí)施例3:將質(zhì)量99.9%錫粒4g、質(zhì)量99.9%海綿鈦27g、質(zhì)量99.9%海綿鋯5g和質(zhì)量99.9%鈮4.0g，依次加入坩鍋中，在真空度為10—2Pa，工作電流750A，工作電壓為IIV，起弧時(shí)間1分鐘，進(jìn)行4次反復(fù)熔煉最終制備成鑄錠.。將熔煉后的鑄錠在溫度105(TC下保溫B分鐘后進(jìn)行開坯，在溫度80(TC經(jīng)塑性加工成型。對所得合金在溫度50(TC下進(jìn)行真空時(shí)效處理，保溫時(shí)間為3小時(shí)。采用去離子水清潔表面。實(shí)施例4:將質(zhì)量99.9%錫粒1.0g、質(zhì)量99.9%海綿鈦28g、質(zhì)量99.9%海綿鋯5g和質(zhì)量99.9%鈮6g，依次加入坩鍋中，在真空度為l(^Pa，工作電流500A，工作電壓為20V，起弧時(shí)間2分鐘，進(jìn)行4次反復(fù)熔煉最終制備成鑄錠。將熔煉后的鑄錠在溫度IIO(TC下保溫15分鐘后進(jìn)行開坯，在溫度850。C經(jīng)塑性加工成型。對所得合金在溫度60(TC下進(jìn)行真空時(shí)效處理，保溫時(shí)間為4小時(shí)。采用超聲清洗清潔表面。權(quán)利要求1.一種用于修復(fù)齒科的高模量無毒鈦合金，其特征在于，該鈦合金由以下組分及其各組分的質(zhì)量百分含量組成鋯5-15％；鈮5-20％；錫2-10％，余量為鈦，各組分的質(zhì)量百分含量之和為100％。2.—種權(quán)利要求1所述的用于修復(fù)齒科的高模量無毒鈦合金的制備方法，其特征在于包括以下過程(1)將質(zhì)量99.5-99.99%錫粒、質(zhì)量99.5-99.99%海綿鈦、質(zhì)量99.5-99.99%海綿鋯和質(zhì)量99.5-99.99%鈮，按質(zhì)量比(2-10):(55-88):(5-15):(5-20)，依次放入坩鍋中；在真空非自耗電弧爐中，真空度為10-l-10-3Pa、工作電流500-800A、工作電壓為10-20V、起弧時(shí)間1-2分鐘，進(jìn)行3-4次熔煉成鑄錠；(2)將熔煉后的鑄錠置于高溫爐中，在溫度1050。C-120(TC下保溫10-15分鐘后出爐進(jìn)行開坯，在溫度80(TC-90(TC經(jīng)塑性加工成型，將加工成型的合金置于真空爐中，在真空度為l(T2-l(T5Pa，溫度500。C-60(TC下進(jìn)行真空時(shí)效熱處理，保溫時(shí)間為0-4小時(shí)，采用去離子水或超聲清洗對所制備鈦合金進(jìn)行表面清潔處理。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于修復(fù)齒科的高模量無毒鈦合金及其制備方法，屬于醫(yī)用合金材料技術(shù)。所述的鈦合金組成為鋯5-15％；鈮5-20％；錫2-10％，余量為鈦。其制備過程包括將錫粒、海綿鈦、海綿鋯和鈮，按質(zhì)量比(2-10)∶(55-88)∶(5-15)∶(5-20)依次放入坩鍋中；在真空非自耗電弧爐中熔煉成鑄錠；將熔煉后的鑄錠進(jìn)行塑性加工成型，隨后將鈦合金進(jìn)行真空時(shí)效熱處理，最后對所制備鈦合金進(jìn)行表面清潔處理。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，選擇了無毒且生物學(xué)性能良好的Nb、Zr及Sn作為鈦合金添加元素，所制備合金機(jī)械性能優(yōu)良，鑄錠加工成型性好，可滿足齒科修復(fù)高模量和高抗拉強(qiáng)度性能要求。文檔編號C22C1/02GK101353740SQ20081015135公開日2009年1月28日申請日期2008年9月18日優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日發(fā)明者張連云,李長義,鄧嘉胤,高秀芳,強(qiáng)魏申請人:天津大學(xué)