一種新型銅鎳鈦牙弓絲的生產(chǎn)制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是正畸行業(yè)一種新型銅鎳鈦牙弓絲的生產(chǎn)制備工藝。
技術(shù)背景
[0002]鎳鈦合金材料自1963年美國(guó)海軍軍械研究室發(fā)現(xiàn)以來，已得到了較全面的發(fā)展和應(yīng)用，但是鎳鈦合金材料直到1977年美國(guó)3M Unitek才正式用于牙齒矯形，由于其獨(dú)特的超彈性和形狀記憶性能在隨后的40年左右在醫(yī)療器械行業(yè)得到了飛速的發(fā)展。
[0003]鎳鈦合金在牙齒正畸行業(yè)的應(yīng)用主要是制作矯形牙弓絲，包括超彈性牙弓絲和熱激活牙弓絲。超彈性牙弓絲的特點(diǎn)是在常溫下表現(xiàn)出極佳的回彈性，矯治過程中能給牙齒提供持續(xù)的作用力，熱激活牙弓絲則是在20°C左右很柔軟易于變形，但是當(dāng)牙弓絲加熱到人體溫度35°C時(shí)又會(huì)恢復(fù)到預(yù)成型的形狀，表現(xiàn)出形狀記憶效應(yīng)。但是該兩款絲在臨床應(yīng)用上有各自的缺陷:一、鎳鈦合金牙弓絲在矯形過程中形狀回復(fù)率較低且隨著牙齒的移動(dòng)(如圖一牙齒14)牙弓絲提供給牙齒的矯形力逐步衰減，需要醫(yī)生經(jīng)常性的換取新牙弓絲以達(dá)到矯形的目的。二、對(duì)于超彈性牙弓絲，起始加載力值較大，不易安裝入托槽，增加了醫(yī)生的椅旁工作時(shí)間，且卸載力值也比較大對(duì)牙齒的傷害較大容易復(fù)發(fā)。三、對(duì)于熱激活牙絲，操作前需冷卻處理使其變得較柔軟易于入槽，操作比較繁瑣且矯形力較小衰減較快。
[0004]銅鎳鈦合金是在鎳鈦合金的基礎(chǔ)上加入一定量得銅，但是銅的加入使得合金的相變點(diǎn)高于人體溫度，必須同時(shí)加入少量的如Cr、V、Al、Mn、Mo等元素降低相變點(diǎn)。該合金正畸牙弓絲兼具了超彈和熱激活牙弓絲的優(yōu)點(diǎn):一、牙絲較柔軟，可以很方便的入槽即加載力值較小(如圖二所示)。二、卸載力值相對(duì)于加載力值減少的較少，能提供給牙齒一定的持續(xù)穩(wěn)定的力，且應(yīng)力平臺(tái)期較長(zhǎng)，表明即使在牙齒大范圍的移動(dòng)情況下牙絲仍能提供矯形力，大大減少了換絲頻率，縮短了矯治周期。三、銅鎳鈦牙弓絲有其獨(dú)特的回彈特性，殘余變形量較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決目前正畸行業(yè)不銹鋼牙弓絲及鎳鈦牙弓絲所存在的缺陷和不足，而提供的一種新型銅鎳鈦牙弓絲的生產(chǎn)制備工藝。
[0006]銅鎳鈦牙弓絲的生產(chǎn)制備工藝如下:
[0007](一)、原材料的準(zhǔn)備，所選絲材的成分必須控制在鎳:43%?55%、銅的成分為3%?10%，同時(shí)加入了 0.2%?3%的Cr、V、Al、Mn、Mo中的一種元素，余量為鈦。否則絲材的機(jī)械性能將不易控制，且絲材的抗拉強(qiáng)度控制在1500?1900MPa之間。
[0008](二)、拉絲，將絲材逐一經(jīng)過拉絲模具拉至目標(biāo)尺寸，具體工藝過程是:熱拉-校直-去皮-拋光-退火-熱拉-冷拉-校直-去皮-拋光。其中最主要的步驟是熱拉、去皮和冷拉變形量的控制。熱拉溫度必須控制在650°C?730°C，去皮的酸的配比為HF: HNO3: Η20=(0.5?1.5): (8?12): (15?25)，絲材的冷變形量必須控制在45%±5%，過大或過小都會(huì)影響牙絲的后續(xù)定型。冷拉后的校直溫度必須控制在450°C以內(nèi)，否則絲材將變得柔軟影響后續(xù)定型。
[0009](三)、時(shí)效處理，時(shí)效溫度為480°C?600°C、保溫時(shí)間為0.5h?3.5h、冷卻方式為水冷。具體溫度和時(shí)間視現(xiàn)場(chǎng)情況做微量調(diào)整。
[0010](四)、表面處理，包括酸洗和拋光，酸洗液的配比為HF: HNO3: H20=(1.5?
2.5): (8?15): (10?20)。將粗拋處理后的牙弓絲放于塑料盆內(nèi)，倒入配制好的酸液，不停的翻動(dòng)牙弓絲直至表面變的光亮均勻，取出后用清水清洗三遍。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:一、該制備工藝簡(jiǎn)單、易操作，制備的牙弓絲機(jī)械性能穩(wěn)定重復(fù)性高；二，該工藝制備的牙弓絲與傳統(tǒng)鎳鈦牙弓絲相比加載力值顯著降低，有利于牙弓絲的入槽；三，具有低的應(yīng)力滯后性，卸載力值平穩(wěn)且作用范圍較寬，能保證牙齒快速有效的移動(dòng)；四，獨(dú)特的回彈特性，能夠提供持續(xù)的力量，即使在形變很小的情況下亦能提供所需的力值，可降低換絲的頻率；五，不易產(chǎn)生永久變形，容易入槽，即使是嚴(yán)重?fù)頂D的病例亦可使用。
【附圖說明】
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[0012]如圖1所示為牙齒正畸矯形示意圖，12為托槽，用本行業(yè)專用的粘結(jié)劑將托槽粘接在每一顆牙齒上或者將托槽焊接于帶環(huán)上再將帶環(huán)固定在牙齒上，10為本發(fā)明所需制備的正畸牙弓絲，牙弓絲固定于托槽槽溝內(nèi)，由于其形狀記憶性和超彈性當(dāng)其處于35°c的人體溫度下時(shí)，會(huì)提供給錯(cuò)合牙齒14以一定的力，讓牙齒沿著方向16移動(dòng)直到與其他牙齒排齊為止以達(dá)到矯正的目的。
[0013]如圖2所示為正畸牙弓絲典型的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)圖，其中Ol為加載力值，Ou為卸載力值，Δ σ為應(yīng)力滯后，ε s為超彈性應(yīng)變量。這四個(gè)力值的大小分別體現(xiàn)了牙弓絲不同的性能。σ ^越大說明弓絲剛度越大，相同的變形量所需的力值越大，所以該值越大牙絲更不易于彎曲入槽，Ou為矯形過程中施加在牙齒上的力，值越大牙齒14移動(dòng)越快，但該值不宜過大，需控制在合理的范圍之內(nèi)。Λ ο值越小絲材性能越好，矯形效率越高。es值越大越好，值越大牙弓絲的作用效率越高，矯治過程中只需換取少量的牙弓絲就能將錯(cuò)合牙移動(dòng)到正常位置，提高了矯正效率縮短了矯正周期。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例一
[0015]1、材料的準(zhǔn)備，成分為Ni49.7%,Cu5.5%,Cr0.2%余量為鈦。
[0016]2、拉絲,材料原始絲徑為1.2mm,拉至0.41mm,具體工藝為熱拉-校直-去皮-拋光-退火-熱拉-冷拉-校直-去皮-拋光，其中熱拉溫度720V，經(jīng)四道熱拉后校直，校直溫度為420°C，去皮的酸配比為HF: HNO3: H2O=I: 10: 20，退火溫度為750°C，再經(jīng)兩道熱拉后經(jīng)一道冷拉，冷拉變形量為44.7%。
[0017]3、時(shí)效處理，將箱式電阻爐爐溫控儀調(diào)制530°C，待溫度穩(wěn)定后將預(yù)制成型的牙弓絲放入爐膛內(nèi)，保溫時(shí)間調(diào)制28min，待警報(bào)器鳴響后取出繞有牙弓絲的模具放于清水中冷卻。
[0018]4、表面處理，卸模后將牙弓絲放于螺旋拋光機(jī)內(nèi)粗拋lOmin，取出后清洗去皮，酸的配比為HF: HNO3: H20=2: 10: 15，酸洗后用清水沖洗三遍放于精拋機(jī)中拋制30min。取出整理整齊，清水清洗后熱風(fēng)干燥。
[0019]實(shí)施例二
[0020]本實(shí)施方式與實(shí)施例一的不同點(diǎn)是所選的材料成分為Ni48.2%、Cu6.5 %,Cr0.7%余量為鈦。其余步驟及參數(shù)與實(shí)施例一相同。
[0021]實(shí)施例三
[0022]本實(shí)施方式與實(shí)施例一的不同點(diǎn)是加熱方式不同，步驟3中選用的是硝鹽浴加熱爐。其余步驟和參數(shù)與實(shí)施例一相同。
[0023]實(shí)施例四
[0024]本實(shí)施方式與實(shí)施例一的不同點(diǎn)是:步驟3中的選用的是真空加熱方式，步驟4中省掉了粗拋工序，酸的配比為HF: HNO3: H2O=L 5: 15: 20，精拋時(shí)間為20min。其余步驟與實(shí)施例一一致。
[0025]實(shí)施例五
[0026]本實(shí)施方式與實(shí)施例一的不同點(diǎn)是:步驟3中爐溫控制在500°C，保溫時(shí)間為3小時(shí)，待警報(bào)器鳴響后取出水冷，其余步驟與實(shí)施例一一致。
[0027]實(shí)施例六
[0028]本實(shí)施方式與實(shí)施例一的不同點(diǎn)是:步驟4中的表面處理工藝采用的是電解拋光工藝，電壓為8V，拋光時(shí)間20s，其余步驟與實(shí)施例——致。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型銅鎳鈦牙弓絲的生產(chǎn)制備工藝，其特征是拉絲、時(shí)效處理、表面處理的工藝，具體步驟為:第一步，拉絲，拉絲的主要工藝步驟是熱拉、退火、校直、去皮、冷拉，拉絲過程中熱拉的溫度為650°C?730°C，中間退火溫度為700°C?780°C，校直溫度為350°C?450°C，冷拉的總的變形量為45% ±5%，去皮的酸的配比為HF: HNO3: H20=(0.5?1.5): (8?12): (15?25);第二步，時(shí)效處理，時(shí)效處理所用設(shè)備為箱式電阻爐，時(shí)效溫度為480°C?600°C、保溫時(shí)間為0.5h?3.5h、冷卻方式為水冷，時(shí)效后去皮處理所用酸的配比為HF: HNO3: Η20=(1.5?2.5): (8?15): (10?20);第三步，表面處理，采用機(jī)械拋光工藝，所選設(shè)備為震動(dòng)式研磨機(jī)，拋光時(shí)間為30min?420min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征實(shí)牙弓絲所選材料的主要成分為鎳:43%?55%、銅的成分為3%?10%，同時(shí)加入了 0.2%?3%的Cr、V、Al、Mn、Mo中的一科元素，余量為鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征是時(shí)效處理所用設(shè)備為鹽浴加熱爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征是時(shí)效處理所用設(shè)備為真空熱處理爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征是表面處理工藝采用的是電解拋光工藝，電壓為4V?12V，拋光時(shí)間為5s?30s。
【專利摘要】隨著牙齒正畸系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，對(duì)正畸產(chǎn)品的要求越來越高，傳統(tǒng)的不銹鋼牙弓絲和鎳鈦合金牙弓絲由于各自都存在一定的缺陷而不能很好的滿足臨床操作和治療效果的要求?；谝陨显虮景l(fā)明提出了一種新型銅鎳鈦牙弓絲的生產(chǎn)制備工藝，該牙弓絲有其獨(dú)特的機(jī)械性能和特性，能較好的解決傳統(tǒng)牙弓絲的不足之處，其基本制作工藝是：一：拉絲、包括熱拉和冷拉，熱拉溫度為650℃～720℃，冷拉后冷變形量控制在45％±5％。二：時(shí)效處理、將預(yù)制成型的牙弓絲放于保溫爐內(nèi)，溫度為480℃～600℃，保溫時(shí)間為0.5h～3.5h，出爐后水冷。三：表面處理、將時(shí)效處理后的牙弓絲經(jīng)過酸洗、拋光等處理。
【IPC分類】B21C37-04, C22C19-03, C22C14-00, C22F1-10, A61C7-20, C22F1-18
【公開號(hào)】CN104741412
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410013363
【發(fā)明人】龍小平
【申請(qǐng)人】上海埃蒙迪材料科技股份有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2014年1月1日