一种含银的牙科用钛合金材料的制作方法
【专利摘要】本发明属于医学新材料【技术领域】，具体涉及一种含银的牙科用钛合金材料。本发明的含银的牙科用钛合金材料，其为Ti-Zr-Cu-M-Ag合金，合金成分包括钛、锆、铜、、微量元素和银，Zr的重量百分比为5～15%，Cu的重量百分比为1～5%，微量元素M的重量百分比为0.05～0.5%，Ag的重量百分比为0.01～0.2%，Ti余量；所包括的微量元素M为锂、稀土元素镧、铈三种元素的一种或多种，具体匹配根据材料性能而调节；其相结构为主相α和少量的β相。该含银的牙科用钛合金材料除了具有较好的硬度和抗压强度之外，还有较好的生物相容性，能够使牙齿与与骨及牙龈皮膜之间接合坚实稳定。
【专利说明】一种含银的牙科用钛合金材料
【技术领域】
[0001]本发明属于医学新材料【技术领域】，具体涉及一种含银的牙科用钛合金材料，主要用于临床口腔修复、种植等。
【背景技术】[0002]据统计，牙周病、龋齿、牙列不齐是目前我国最普遍的三大牙病，这三种牙病的各种后遗症，如牙齿缺损、牙龈肿胀疼痛、拔牙也困扰着人们，有90%的人患有不同程度的牙龈炎和牙周炎。过去由于经济发展水平及口腔卫生观念、意识的制约，国人对早期治疗及预防性治疗的认识及合作程度较发达国家明显落后。近年来，随着人们生活水平提高、患者治疗意识的增强，我国的牙科临床及科研均得到了前所未有的发展，牙科用材料也得到了迅速发展。
[0003]牙科用材料主要有金合金、N1-Cr合金、Co-Cr合金、不锈钢等。金合金的价格和颜色限制了其应用。N1-Cr合金、Co-Cr合金、不锈钢均含有N1、Co、Cr等有害元素，因此逐渐被淘汰。与这些材料相比，钛及钛合金密度小、比强度高，具有极好的生物相容性和耐腐蚀性。鉴于这些优点，从20世纪80年代起发达国家就开始研究钛在口腔修复中的应用，近年来，牙科用钛合金得到长足发展，知Q+B型钛合金T16A14V、T16A17Nb和T15A12.5Fe，但这些合金中含细胞毒素元素和较高的的弹性模量，逐渐被淘汰。不含细胞毒素元素、具有较低的弹性模量的钛合金逐渐被人们青睐。如美国的T113Nbl3 2r、T115Mo和T115M03Nb，日本研究的 T129Nbl3Ta4.62r、T129Nbl3Ta4Mo、T129Nbl3Ta2Sn 和 T129Nbl3Ta6Sn。以及国内如申请号为02144726.8的专利提供了一种制作义齿的新型口腔用钛合金，申请号为200410020500.8的专利提供了一种齿科用生物医用钛合金，具有较低的弹性模量等。但这些合金成本太高(如Ta元素的加入)，且难以克服耐蚀性和耐磨性差的缺点，另外，Mo、Nb等难熔稀有金属的加入，将会增加冶炼难度，容易使合金成分不均匀，使其在牙科上的普及和推广受到很大的限制。
[0004]专利申请号为200910216430.6的专利提供了一种牙科用钛合金材料，该钛合金材料具有较好的硬度和抗压强度，但是该合金材料在植入时，与骨及牙龈皮膜之间接合不够坚实稳定。
【发明内容】
[0005]为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种含银的牙科用钛合金材料，该含银的牙科用钛合金材料除了具有较好的硬度和抗压强度之外，还有较好的生物相容性，能够使牙齿与与骨及牙龈皮膜之间接合坚实稳定。
[0006]本发明是通过下述的技术方案来实现的:
一种含银的牙科用钛合金材料，其为T1-Zr-Cu-M-Ag合金，合金成分包括钛、锆、铜、、微量兀素和银，Zr的重量百分比为5~15%, Cu的重量百分比为I~5%,微量兀素M的重量百分比为0.05~0.5%，Ag的重量百分比为0.01~0.2%，Ti余量；所包括的微量元素M为锂、稀土元素镧、铈三种元素的一种或多种，具体匹配根据材料性能而调节；其相结构为主相α和少量的β相。
[0007]上述的含银的牙科用钛合金材料中，所述Zr的重量百分比为8~12%。
[0008]上述的含银的牙科用钛合金材料中，所述Zr的重量百分比为10%。
[0009]上述的含银的牙科用钛合金材料中，所述Cu的重量百分比为2~4%。
[0010]上述的含银的牙科用钛合金材料中，所述Cu的重量百分比为3%。
[0011 ] 上述的含银的牙科用钛合金材料中，所述微量元素M的重量百分比为0.1~0.4%。
[0012]上述的含银的牙科用钛合金材料中，所述微量元素M的重量百分比为0.25%。
[0013]上述的含银的牙科用钛合金材料中，所述Ag的重量百分比为0.05~0.15%。
[0014]上述的含银的牙科用钛合金材料中，所述Ag的重量百分比为0.1%。
[0015]本发明提供的牙科用钛合金的制作工艺过程为:配料-装料-熔炼-铸造成型。
[0016]首先将海绵钛、海绵锆、铜、锂、银放入真空非自耗电极水冷铜坩埚电弧炉中，将炉膛抽真空至l0-3Pa，然后输入高纯惰性气体进行一次或数次的反复冲洗。通电熔炼时，钨极头阴极和水冷铜坩埚阳极上的引弧端头之间高压放电产生电弧，释放出巨大的热量，使金属在短时间内熔化，将熔化过的铸锭翻转五次进行重熔来保证其成分的均匀性，熔炼后直接铸造成型。
[0017]本发明提供的牙科用钛合金主要为α相，含少量B相，具有优良的耐蚀性，与β型钛合金相比，具有更好的耐磨性，适用于牙科修复中。加入β共析元素Cu能稳定一定量的β相至室温，同时能细化合金晶粒，起到细晶强化作用，使得合金保持较高的强度和塑性，提高合金耐磨性，并且，析出的Ti，Cu硬粒子也能有效提高耐磨性。Zr属于中性元素，可降低铸造线收缩率，强化合金力学性能，改善焊接性能，且生物相容性好。少量Ag加入可以增加该牙科材料的生物相容性，减少牙齿与牙龈皮膜之间的微感染，使得植入的牙齿及牙龈皮膜之间接合更加坚实稳定。
[0018]与国内外现有牙科用钛合金相比，具有以下明显优点:
1、与目前临床广泛上所广泛应用的T16A14V合金相比，避免了有毒元素的加入。同时避免了钽、铌等贵金属的加入，控制了合金成本；
2、合金铸造性能良好，铸造表面光滑，熔融状态下其粘度明显小于纯钛；
3、合金压缩强度高达1300MPa至2000MPa；
4、耐磨性优于现有牙科用钛合金。
[0019]5、本合金生物相容性较好，该合金材料具有较好的抑菌功能，能够抑制牙齿与牙龈皮膜之间的细菌，减少牙齿与牙龈皮膜之间的微感染，使得植入的牙齿及牙龈皮膜之间接合更加坚实稳定。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
[0021]实施例1
1.配料
海绵锆 50g铜IOg
锂0.5g
银0.1g
海绵钛余量 总重:1000g
2.熔炼
首先将海绵钛、海绵锆、铜、锂、银放入真空非自耗电极水冷铜坩埚电弧炉中，将炉膛抽真空至10_3Pa，然后输入高纯惰性气体进行一次或数次的反复冲洗。通电熔炼时，钨极头阴极和水冷铜坩埚阳极上的引弧端头之间高压放电产生电弧，释放出巨大的热量，使金属在短时间内熔化，将熔化过的铸锭翻转五次进行重熔来保证其成分的均匀性，熔炼后直接铸造成型。
[0022]3.本实施例制备的钛合金主要技术指标:
该合金硬度:HV=249压缩强度:1372MPa密度:4.71g/cm3。
[0023]实施例2:
1.配料 海绵锆 120g 铜40 g
镧4g
银1.5g
海绵钛余量 总重:1000g
2.熔炼方法同实施例1。
[0024]3.本实施例制备的钛合金主要技术指标:
该合金硬度:HV=310压缩强度:1835MPa密度:4.89 g/cm3。
[0025]实施例3:
1.配料
海绵锆 100g 铜30g
铈2.5g
银Ig
海绵钛余量 总重:1000g
2.熔炼方法同实施例1。
[0026]3.本实施例制备的钛合金主要技术指标:
该合金硬度:HV=325，压缩强度:1976MPa，密度:4.85g/cm3。
[0027]实施例4:
1.配料 海绵锆 80g 铜20g锂Ig
银0.5g
海绵钛余量 总重:1000g
2.熔炼方法同实施例1。
[0028]3.本实施例制备的钛合金主要技术指标:
该合金硬度:HV=271，压缩强度:1439MPa，密度:4.59g/cm3。
[0029]实施例5:
1.配料 海绵锆 50g 铜IOg 铺 0.05g 银 0.1g 海绵钛余量 总重:1000g
2.熔炼方法同实施例1。
[0030]3.本实施例制备的钛合金主要技术指标:
该合金硬度:HV=245，压 缩强度:1351MPa，密度:4.66 g/cm3。
【权利要求】
1.一种含银的牙科用钛合金材料，其特征在于，其为T1-Zr-Cu-M-Ag合金，合金成分包括钛、锆、铜、、微量元素和银，Zr的重量百分比为5~15%，Cu的重量百分比为I~5%，微量元素M的重量百分比为0.05~0.5%, Ag的重量百分比为0.01~0.2%，Ti余量；所包括的微量元素M为锂、稀土元素镧、铈三种元素的一种或多种，具体匹配根据材料性能而调节；其相结构为主相α和少量的β相。
2.根据权利要求1所述的含银的牙科用钛合金材料，其特征在于，所述Zr的重量百分比为8~12%。
3.根据权利要求2所述的含银的牙科用钛合金材料，其特征在于，所述Zr的重量百分比为10% ο
4.根据权利要求1所述的含银的牙科用钛合金材料，其特征在于，所述Cu的重量百分比为2~4%ο
5.根据权利要求4所述的含银的牙科用钛合金材料，其特征在于，所述Cu的重量百分比为3% ο
6.根据权利要求1所述的含银的牙科用钛合金材料，其特征在于，所述微量元素M的重量百分比为0.1~0.4%。
7.根据权利要求1所述的含银的牙科用钛合金材料，其特征在于，所述微量元素M的重量百分比为0.25%。
8.根据权利要求1所述的含银的牙科用钛合金材料，其特征在于，所述Ag的重量百分比为 0.05 ~0.15%。
9.根据权利要求1所述的含银的牙科用钛合金材料，其特征在于，所述Ag的重量百分比为0.1%。
【文档编号】C22C14/00GK103589909SQ201310599663
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】张东升 申请人:山东省立医院