阅读说明：本技术 一种雕刻固定义齿用钴铬烤瓷合金圆盘及其制备方法 (Cobalt-chromium ceramic alloy disc for engraving and fixing false teeth and preparation method thereof ) 是由 姚向东 朱益明 姚超 于 2019-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及到口腔医用材料,具体为一种雕刻固定义齿用钴铬烤瓷合金圆盘,所述钴铬烤瓷合金圆盘包括如下重量百分比的原料：钴50%-65%、铬20%-35%、钼3%-6%和钛1%-3%、钨5%-7%、镧0.08%-0.3%、铈0.1%-0.5%、钇0.09%-0.3%、锶0.06%-0.2%；采用如下步骤：1、用高频高温炉先将钨进行熔化后,依次添加钴、铬、钼；2、在上述金属溶化后导入真空冶炼炉中,再添加铈、镧、钛、钇、锶材料进行真空熔化,3、将已经冶炼熔化好的金属溶液导入到长方体模具,在真空中成型后取出冷却；4、对已经冷却好的合金金属锭,采用减材方法切除、分离合金中渣质,余料采用电火花线切割和车床车削加工方式加工,加工直径为98mm、厚度10mm-25mm钴铬烤瓷合金圆盘。该产品与现有产品对比,雕刻加工成品率高、质量稳定,适合推广使用。(The invention relates to a medical material for oral cavity, in particular to a cobalt-chromium ceramic alloy disc for engraving and fixing false teeth, which comprises the following raw materials in percentage by weight: 50 to 65 percent of cobalt, 20 to 35 percent of chromium, 3 to 6 percent of molybdenum, 1 to 3 percent of titanium, 5 to 7 percent of tungsten, 0.08 to 0.3 percent of lanthanum, 0.1 to 0.5 percent of cerium, 0.09 to 0.3 percent of yttrium and 0.06 to 0.2 percent of strontium; the method comprises the following steps: 1. melting tungsten by using a high-frequency high-temperature furnace, and sequentially adding cobalt, chromium and molybdenum; 2. introducing the melted metal into a vacuum smelting furnace, adding cerium, lanthanum, titanium, yttrium and strontium materials for vacuum melting, 3, introducing the melted metal solution into a cuboid mold, forming in vacuum, taking out and cooling; 4. and (3) cutting off and separating slag in the alloy by adopting a material reduction method for the cooled alloy metal ingot, machining the residual material by adopting an electric spark wire cutting and lathe turning mode, and machining a cobalt-chromium ceramic alloy disc with the diameter of 98mm and the thickness of 10mm-25 mm. Compared with the existing product, the product has high engraving yield and stable quality, and is suitable for popularization and use.)

一种雕刻固定义齿用钴铬烤瓷合金圆盘及其制备方法

技术领域

本发明涉及到口腔医用材料，具体为一种雕刻固定义齿用钴铬烤瓷合金圆盘及其制备方法。

背景技术

牙科修复用合金材料用于制作牙科固定、修复用的冠与冠桥，是一种医用生物金属材料，如业界皆所知之理，牙科修复用合金材料的安全性要求极为严苛，因为牙科材料制品长期置于口腔中，与人体组织直接接触，必须具有与人体良好的生物相容性。同时牙科修复用合金材料对人体的有效性要求同样极为严苛，因为在人们进食时，牙齿除咀嚼食物，经常接触各种酸性和碱性物质外，还长期处于口腔液体的环境中，因此牙科修复用合金材料不仅必须对人体无毒无害，还必须具有高耐腐蚀性能、具有合适的强度、硬度、金属与瓷粉的结合强度等物理性能指标要求，能适应口腔内的软硬组织以及良好的可加工性。

牙科修复用合金材料（颗粒状）制作义齿属于传统义齿制作方法，制作程序繁琐，需填补倒凹、涂抹间隙剂，制作蜡型、包埋、焙烧、铸造、车金等工序。造成传统义齿加工效率低，用工成本高，并产生大量的垃圾、烟雾和粉尘，致使车间环境差，影响工作人员身体健康。随着科技的发展，口腔牙齿的修复呈现了颠覆式的革命，不再是上述的修复工艺，现在义齿的制造迈进了数字化口腔时代。

钴铬烤瓷合金粉末使用增材方法3D打印冠与冠桥，打印好的冠与冠桥只是成型，必须经过高温烧结，高温烧结后的冠与冠桥的氧化层只能用手工打磨清理，由此造成冠壁厚的厚薄不均，而冠壁厚的厚薄不均极易使烤瓷牙裂瓷、崩瓷，同时高温烧结还会导致冠与冠桥变形，造成患者戴的假牙边缘不密合，导致口腔中的细菌和食物残渣进入，降低了牙齿的寿命与影响人体的健康。

现在使用减材方法CAD/CAM齿雕机制作固定义齿，牙科修复用钴铬烤瓷合金圆盘使用CAD/CAM齿雕机整体解决方案制作义齿，具有操作简单、精度高、边缘密合、速度快、成本低等特点，有效提高了工作效率，降低了污染，是口腔修复工艺事业发展的重要里程碑，将让更多的普通百姓装上好牙，因为数字技术能够有效地处理复杂的临床情况并提供一致且高质量的修复体，彻底解决了口腔临床医学的痛点与难点，牙科修复用钴铬烤瓷合金圆盘目前国外仅有德国WHITE PERKS CE0483、德国Eisenbacher Dentalwaren ED,GmbH,CE0434生产销售，在国内还处于空白状态。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，根据我们对金属材料的理解和性能及应用的研究，经不断试验，提供如下发明技术方案：一种雕刻固定义齿用钴铬烤瓷合金圆盘，包括如下重量百分比的原料：钴50%-65%、铬20%-35%、钼3%-6%和钛1%-3%、钨5%-7%、镧0.08%-0.3%、铈0.1%-0.5%、钇0.09%-0.3%、锶0.06%-0.2%。

一种雕刻固定义齿用钴铬烤瓷合金圆盘制备方法包括以下步骤：

第一步用高频高温炉先将钨进行熔化后，根据材料熔点高低依次添加钴、铬、钼；

第二步在上述金属溶化后导入真空冶炼炉中，再添加铈、镧、钛、钇、锶材料进行真空熔化，功率60Kw-90 Kw、时间60-90分钟；

第三步将已经冶炼熔化好的金属溶液导入到长方体模具，在真空中成型后取出冷却；所述成型模具是放置在真空冶炼炉内一个带有震动装置的支架上，将冶炼熔化好的合金熔液导入时同时启动震动，以使合金杂质集聚在钢锭中部；

第四步对已经冷却好的合金金属锭，采用减材加工方法切除浇冒口及四周表面氧化层与杂质，分离合金中渣质集聚部分，余料采用电火花线切割和车床车削加工方式加工,加工直径为98mm、厚度10mm-25mm钴铬烤瓷合金圆盘。

所述模具为特殊钢质长方体；

所述成型模具是放置在真空冶炼炉内一个带有震动装置的支架上；

所述加工方法包括电火花线切割、车削。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

口腔义齿用主要材料选用钴、铬、钛是因为其具有较好的生物相容性、但是物理性能欠缺，因此添加钨、钼能是因为它们能让合金材料，保持极高的强度、抗蠕变性能、抗氧化性能及耐蚀性，此外，它们在长期使用中，可保证不会断裂，也就是具有耐高周期疲劳和低周期疲劳的特性等物理性能。

而稀土钇是合金的重要添加剂，钇具有独特的核外电子排布，在合金中具有较大的固溶度，可净化合金溶液，改善合金组织，提高合金室温及高温力学性能，增强合金耐腐蚀性等；添加稀土元素锶，是因为该元素具有对人体骨骼及牙齿的发育功能起着重要作用。

我们通常用来加工的材料都是市场销售的常规材料单体，而每个单体材料都有一定量的杂质含量，综合起来各类杂质相对就较多，在加工熔炼时就会分散到合金材料中，导致材料的品质和成品加工利用率降低，为了能够将金属材料中的杂质在熔炼时进行有效的收集，考虑在冶炼钴铬烤瓷合金时加入一定量的稀土镧、铈来增加合金熔流性、增强熔渣排除能力和合金的光洁度，同时开发了独特的模具来代替了传统冶炼口腔医用合金材料用的蜡模，增加了放置在真空冶炼炉内一个带有震动装置的支架上 。

本发明产品经国家食品药品监督管理局北大医疗器械质量监督检验中心的注册检验，检验结果合金圆盘表面光洁、未见毛刺、裂纹，未见氧化层，密度8.56（g/cm²），耐腐蚀性7.53ug/cm²(国家标准是小于200 ug/cm²)，金瓷结合强度平均48.5 MPa（国家标准是≥25 MPa)，线胀系数14.13，产品经德国NOVADENT口腔技术有限公司使用，同样的齿雕机、同样的冠与冠桥、同样的雕刻刀，德国产的钴铬烤瓷合金圆盘雕刻40颗—50颗冠，雕刻刀具就报废，而本发明产品在同样条件下可以雕刻80颗—100颗后雕刻刀具才报废，产品的性价比超越德国制造产品。

具体实施方式

下面将结合本发明内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种雕刻定制式固定义齿用钴铬烤瓷合金圆盘，包括如下重量百分比的原料：钴50%、铬35%、钼6%和钛1%、钨7%、镧0.2%、铈0.4%、钇0.2 %、锶0.2%；

所述钴、铬、钼、钛、钨为高纯度材料；

所述镧、铈、钇、锶为高纯度颗粒材料或纳米颗粒材料；

所述制备方法包括以下步骤：

第一步用高频高温炉先将钨进行熔化后，根据材料熔点高低依次添加钴、铬、钼；

第二步在上述金属溶化后导入真空冶炼炉中，再添加铈、镧、钛、钇、锶材料进行真空熔化，功率90 Kw、时间90分钟；

第三步将已经冶炼熔化好的金属溶液导入到长方体模具，在真空中成型后取出冷却；所述成型模具是放置在真空冶炼炉内一个带有震动装置的支架上，将冶炼熔化好的合金熔液导入时同时启动震动，以使合金杂质集聚在钢锭中部；

第四步对已经冷却好的合金金属锭，采用减材加工方法切除浇冒口及四周表面氧化层与杂质，分离合金中渣质集聚部分，余料采用电火花线切割和车床车削加工方式加工,加工直径为98mm、厚度10mm钴铬烤瓷合金圆盘。

实施例2

一种雕刻定制式固定义齿用钴铬烤瓷合金圆盘，包括如下重量百分比的原料：钴60%、铬29%、钼3%和钛2%、钨5%、镧0.2%、铈0.5%、钇0.1%、锶0.2%；

所述钴、铬、钼、钛、钨为高纯度材料；

所述镧、铈、钇、锶为高纯度颗粒材料或纳米颗粒材料；

所述制备方法包括以下步骤：

第一步用高频高温炉先将钨进行熔化后，根据材料熔点高低依次添加钴、铬、钼；

第二步在上述金属溶化后导入真空冶炼炉中，再添加铈、镧、钛、钇、锶材料进行真空熔化，功率80 Kw、时间82分钟；

第三步将已经冶炼熔化好的金属溶液导入到长方体模具，在真空中成型后取出冷却；所述成型模具是放置在真空冶炼炉内一个带有震动装置的支架上，将冶炼熔化好的合金熔液导入时同时启动震动，以使合金杂质集聚在钢锭中部；

第四步对已经冷却好的合金金属锭，采用减材加工方法切除浇冒口及四周表面氧化层与杂质，分离合金中渣质集聚部分，余料采用电火花线切割和车床车削加工方式加工,加工直径为98mm、厚度20mm钴铬烤瓷合金圆盘。

实施例3

一种雕刻定制式固定义齿用钴铬烤瓷合金圆盘，包括如下重量百分比的原料：钴65%、铬20%、钼5%和钛3%、钨6%、镧0.3%、铈0.3%、钇0.3%、锶0.1%；

所述钴、铬、钼、钛、钨为高纯度材料；

所述镧、铈、钇、锶为高纯度颗粒材料或纳米颗粒材料；

所述制备方法包括以下步骤：

第一步用高频高温炉先将钨进行熔化后，根据材料熔点高低依次添加钴、铬、钼；

第二步在上述金属溶化后导入真空冶炼炉中，再添加铈、镧、钛、钇、锶材料进行真空熔化，功率75 Kw、72分钟；

第三步将已经冶炼熔化好的金属溶液导入到长方体模具，在真空中成型后取出冷却；所述成型模具是放置在真空冶炼炉内一个带有震动装置的支架上，将冶炼熔化好的合金熔液导入时同时启动震动，以使合金杂质集聚在钢锭中部；

第四步对已经冷却好的合金金属锭，采用减材加工方法切除浇冒口及四周表面氧化层与杂质，分离合金中渣质集聚部分，余料采用电火花线切割和车床车削加工方式加工,加工直径为98mm、厚度25mm钴铬烤瓷合金圆盘。

本发明一种雕刻固定义齿用钴铬合金圆盘主要材料选择钴、铬、钛，这三种金属元素具有较好的生物相容性、但是物理性能欠缺，因此添加钨、钼是因为它们能让合金材料，保持极高的强度、抗蠕变性能、抗氧化性能及耐腐蚀性能，此外，它们在长期使用中，可保证不会断裂，具有耐高周期疲劳和低周期疲劳等物理性能。

而稀土钇是合金的重要添加剂，钇具有独特的核外电子排布，在合金中具有较大的固溶度，可净化合金溶液，改善合金组织，提高合金室温及高温力学性能，增强合金耐腐蚀性能等；添加稀土元素锶，是因为该元素具有对人体骨骼及牙齿的发育功能起着重要作用。

我们通常用来加工的材料都是市场销售的常规材料单体，而每个单体材料都有一定量的杂质含量，综合起来各类杂质相对就较多，在加工熔炼时就会分散到合金材料中，导致材料的品质和成品加工利用率降低，为了能够将金属材料中的杂质在熔炼时进行有效的收集，考虑在冶炼钴铬合金时加入一定量的稀土镧、铈来增加金属熔流性、增强熔渣排除能力和合金的光洁度，同时开发了独特的模具来代替了传统冶炼口腔材料用的蜡模，增加了一个置于真空冶炼炉内带有震动装置的支架。而在对合金锭进行再次冷加工过程，除金属杂质部分不能再次使用外，其他切削废料还能用于再次冶炼，区别与其他企业不能再次利用，从而进一步实现的材料节约。

本发明产品经国家食品药品监督管理局北大医疗器械质量监督检验中心的注册检验，检验结果合金圆盘表面光洁、未见毛刺、裂纹，未见氧化层，密度8.56（g/cm²），耐腐蚀性7.53ug/cm²(国家标准是小于200 ug/cm²)，金瓷结合强度平均48.5 MPa（国家标准是≥25 MPa)，线胀系数14.13。产品经德国NOVADENT口腔技术有限公司使用，同样的齿雕机、同样的冠与冠桥、同样的雕刻刀，德国产的钴铬烤瓷合金圆盘雕刻40颗—50颗冠，雕刻刀具就报废，而本发明产品在同样条件下可以雕刻80颗—100颗后雕刻刀具才报废，产品的性价比超越德国制造产品。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

尽管已经显示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。