專利名稱：：一種口腔修復(fù)用鑄造鈦合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及的是一種口腔醫(yī)用材料，具體地說是一種牙科修復(fù)用合金。
背景技術(shù)：
：口腔修復(fù)用金屬主要包括兩大類貴金屬合金和非貴金屬合金。貴金屬包括金、銀和鉬等，由于價格昂貴，已經(jīng)逐漸被性能相當(dāng)?shù)珒r格便宜的非貴金屬取代。目前非貴金屬有鈷鉻合金、鎳鉻合金、不銹鋼和鈦合金等。鈷鉻合金和鎳鉻合金通常都含有對人體有害的金屬元素，如鈷和鎳，也日漸引起關(guān)注。常用的口腔修復(fù)用不銹鋼牌號為18/8型奧氏體不銹鋼，由于其抗拉強度偏低，使修復(fù)體的卡環(huán)易松動變形，導(dǎo)致功能失效，目前也很少應(yīng)用。鈦合金是齒科金屬材料中最有發(fā)展和應(yīng)用前景的新材料，但由于鈦工業(yè)起步較晚，能為臨床使用的齒科鈦合金品種更是少之又少。目前應(yīng)用于臨床的主要是Ti6A14V合金和商業(yè)純鈦。Ti6A14V合金最先應(yīng)用于航空工業(yè)，由于其具有良好的機械性能和抗腐蝕性能而被引入生物材料領(lǐng)域，其在齒科修復(fù)和骨科植入等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。然而近些年的研究表明，該合金中的Al和V元素具有毒副作用，生物相容性不理想。商業(yè)純鈦只具有微量的雜質(zhì)元素如C、0、N，不含毒性元素，因而不存在生物相容性問題，但其機械強度和耐磨性尚不能完全滿足臨床要求。臨床表現(xiàn)為，純鈦制作的卡環(huán)容易松動，純鈦金屬牙冠對磨性能較差。因此研發(fā)抗腐蝕性能優(yōu)異、生物相容性良好、綜合力學(xué)性能優(yōu)良的齒科醫(yī)用鈦合金具有十分重要的意義。《鈦在口腔義齒修復(fù)中的應(yīng)用》(林江紅，實用醫(yī)學(xué)雜志2008年第24卷第13期，2360-2361)中，介紹了鈦的基本理化性質(zhì)，對鈦的性能及口腔鈦修復(fù)體的加工特點做了詳細闡述，包括鑄鈦專用包埋料的選擇、精密鑄造技術(shù)、修復(fù)體的焊接技術(shù)以及鈦瓷修復(fù)工藝?！都冣伡扳伜辖鸬谋砻嫘揎棥?尹路，郭天文，口腔頌面修復(fù)學(xué)雜志2008年10月第9卷第4期，295-298)中，介紹了純鈦及鈦合金表面改性與修飾一些常見處理方法，并對其特點進行了分析，為臨床更好地應(yīng)用純鈦及鈦合金提供了理論參考?！吨袊谇烩佽T造技術(shù)的研究現(xiàn)狀》(駱小平，郭天文，張建中，張霄炎，中華口腔醫(yī)學(xué)雜志，2005年1月第40卷第1期，21-22)中，從以下幾個方面綜述了我國口腔鈦鑄造的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀牙科鈦鑄造機的可鑄性能；鑄鈦包埋料；鈦鑄造工藝；鈦鑄件的表面處理；鈦的激光焊接；鈦表面烤瓷和鈦樹脂飾面?！犊谇烩佇迯?fù)技術(shù)的研究進展》(劉亞林，張連云，天津醫(yī)藥，2002年4月第30卷第4期，254-255)中，評述了近年來口腔鑄鈦研究的前沿技術(shù)。主要涉及鑄態(tài)表面烤瓷、鈦合金的超塑性成型和鑄態(tài)修復(fù)體的焊接技術(shù)等方面。另外申請?zhí)枮?2144726.8,200410020500.8,200810151355.5,200710133895.6等中國專利文件中；申請?zhí)枮?091148、4830823等美國專利文件；JP2000026928(A)等日本專利文件中也有關(guān)于齒科修復(fù)合金的報道。但是這些報道中均未涉及到由鈦(Ti)和銦(In)組成的合金。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有生物相容性良好、抗腐蝕性能優(yōu)異、綜合力學(xué)性能優(yōu)良的口腔修復(fù)用鑄造鈦合金。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它是由鈦(Ti)和銦(In)組成的，各組分重量配比為銦(In)I15%，鈦(Ti)為余里ο各金屬原料成分純度>99.9%，按配方比例配料后，利用齒科鑄鈦機熔煉。利用熔模鑄造方法鑄造，包埋料選用純鈦鑄造包埋料。對鑄造體進行切割、噴砂、拋光等鑄造后處理，制備口腔修復(fù)體。該合金的設(shè)計原因在于在純鈦基礎(chǔ)上添加一種元素銦(In)，以改善純鈦的強度和硬度，同時不損失純鈦的良好生物相容性和耐腐蝕性。銦(In)在鈦(Ti)中以固溶形式存在，起固溶強化作用，能夠提高合金的機械強度。由于銦(In)的熔點較低，與鈦(Ti)形成的合金熔點有所降低，因而齒科純鈦現(xiàn)有的熔鑄技術(shù)完全適用于本發(fā)明的新型合金。研究發(fā)現(xiàn)，銦(In)的添加對抗腐蝕性能影響微弱，腐蝕電位與維鈍電流密度與純鈦(Ti)處于同一個數(shù)量級。本發(fā)明合金的Ti離子溶出濃度與純鈦(Ti)相差無幾，均在10ng/cm2左右；In的溶出量極少，低于儀器檢出限。細胞毒性研究表明，本發(fā)明設(shè)計的合金的細胞活性大于80%，沒有明顯的細胞毒性。故銦(In)的添加不會對純鈦(Ti)的良好生物相容性產(chǎn)生影響。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1.合金的組成成分沒有有害元素，具有與純鈦相當(dāng)?shù)牧己蒙锵嗳菪?，在口腔?nèi)使用不會釋放毒性離子。2.繼承了純鈦優(yōu)異的抗腐蝕性能，在生理環(huán)境下腐蝕速率低，不會引起腐蝕失效。3.由于含有合金元素銦，使得合金具有良好的機械性能，與純鈦相比有較大幅度提高，因而適于制造截面尺寸更小的修復(fù)體，例如卡環(huán)、支架、冠橋和可摘局部義齒等，能夠改善患者的使用體驗，緩解異物感。4.得益于顯微硬度的提高，該合金的耐磨性得到改善，作為金屬牙冠使用時能夠有效抵抗磨損引起的功能失效，使用壽命更長，減少更換次數(shù)和費用。圖1為鑄態(tài)合金的顯微硬度對比；圖2為模擬唾液中Ti-In合金的開路電位曲線；圖3為模擬唾液中Ti-In合金的電化學(xué)極化測試曲線；圖4為DMEM溶液中浸泡3天后Ti離子析出結(jié)果；圖5A為L929成纖維細胞毒性評價結(jié)果；圖5B為NIH3T3成纖維細胞毒性評價結(jié)果。具體實施例方式下面舉例對本發(fā)明做更詳細地描述實施例1以海綿鈦和銦塊為原料配置合金料，各組分的設(shè)計質(zhì)量分別為鈦(Ti)29.29g，銦(In)O.71g。用真空電弧爐熔煉成合金鑄錠，之后將鑄錠在850°C固溶處理1小時并淬火。將淬火后的合金鑄錠熱軋至12mm厚度。實施例2以海綿鈦和銦塊為原料配置合金料，各組分的設(shè)計質(zhì)量分別為鈦(Ti)26.64g，銦(In)3.36g。用真空電弧爐熔煉成合金鑄錠，之后將鑄錠在850°C固溶處理1小時并淬火。將淬火后的合金鑄錠熱軋至12mm厚度。實施例3以海綿鈦和銦塊為原料配置合金料，各組分的設(shè)計質(zhì)量分別為鈦(Ti)23.69g，銦(In)6.31g。用真空電弧爐熔煉成合金鑄錠，之后將鑄錠在850°C固溶處理1小時并淬火。將淬火后的合金鑄錠熱軋至12mm厚度。實施例4以海綿鈦和銦塊為原料配置合金料，各組分的設(shè)計質(zhì)量分別為鈦(Ti)21.08g,銦(In)8.92g。用真空電弧爐熔煉成合金鑄錠，之后將鑄錠在850°C固溶處理1小時并淬火。將淬火后的合金鑄錠熱軋至12mm厚度。本發(fā)明的合金材料力學(xué)性能與商業(yè)純鈦對比見表1，顯微硬度見圖1，模擬唾液環(huán)境下開路電位曲線見圖2，電化學(xué)極化曲線見圖3，DMEM溶液中浸泡三天后Ti離子溶出結(jié)果見圖4，小鼠L-929與OTH3T3成纖維細胞毒性評價結(jié)果見圖5。表1.固溶態(tài)商業(yè)純鈦(CP-Ti)與本發(fā)明的Ti-In合金力學(xué)性能對比<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求一種口腔修復(fù)用鑄造鈦合金，其特征是它是由鈦和銦組成的，各組分重量配比為銦1～15％，鈦為余量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種口腔修復(fù)用鑄造鈦合金，其特征是是鈦29.29g、銦0.71g，用真空電弧爐熔煉成合金鑄錠，之后將鑄錠在850°C固溶處理1小時并淬火，將淬火后的合金鑄錠熱軋至12mm厚度所得到的鑄造鈦合金。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種口腔修復(fù)用鑄造鈦合金，其特征是是鈦26.64g、銦3.36g，用真空電弧爐熔煉成合金鑄錠，之后將鑄錠在850°C固溶處理1小時并淬火，將淬火后的合金鑄錠熱軋至12mm厚度所得到的鑄造鈦合金。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種口腔修復(fù)用鑄造鈦合金，其特征是是鈦23.69g、銦6.31g，用真空電弧爐熔煉成合金鑄錠，之后將鑄錠在850°C固溶處理1小時并淬火，將淬火后的合金鑄錠熱軋至12mm厚度所得到的鑄造鈦合金。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種口腔修復(fù)用鑄造鈦合金，其特征是是鈦21.08g、銦8.92g，用真空電弧爐熔煉成合金鑄錠，之后將鑄錠在850°C固溶處理1小時并淬火，將淬火后的合金鑄錠熱軋至12mm厚度所得到的鑄造鈦合金。全文摘要本發(fā)明提供的是一種口腔修復(fù)用鑄造鈦合金，它是由鈦和銦組成的，各組分重量配比為銦1～15％，鈦為余量。用真空電弧爐熔煉成合金鑄錠，之后將鑄錠在850℃固溶處理1小時并淬火，將淬火后的合金鑄錠熱軋至1～2mm厚度所得到的鑄造鈦合金。合金各組分具有良好的生物相容性，在口腔內(nèi)使用不會釋放毒性離子；具有良好的抗腐蝕性，該合金以鈦為基，繼承了純鈦優(yōu)異的抗腐蝕性能；機械強度比醫(yī)用純鈦高，因而適于制造截面尺寸更小的修復(fù)體，例如卡環(huán)、支架、冠橋和可摘局部義齒等，能夠改善患者的使用體驗；得益于顯微硬度的大幅提高，該合金的耐磨性得到改善，作為金屬牙冠使用時能有效抵抗磨損引起的功能失效。文檔編號C22F1/18GK101831575SQ20101017304公開日2010年9月15日申請日期2010年5月17日優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日發(fā)明者李莉,王慶宇,鄭玉峰申請人:哈爾濱工程大學(xué)