在高溫下易於(yú)與空氣中的O、H、N等元素及包埋料中的Si、Al、Mg等元素發生反應,在鑄件表面形成表面污染層,使其優良的理化性能變(biàn)差,硬度增加、塑性、彈性降低,脆性增加。
钛的密度小,故钛液流動(dòng)時慣性小,熔钛流動(dòng)性差緻使鑄流率低。鑄造溫度與鑄型溫差(300℃)較大,冷卻快,鑄造在保護性氣氛中進行,钛鑄件表面和内部難免有氣孔等缺陷出現,對(duì)鑄件的質量影響很大。
因此,钛鑄件的表面處理與其它牙用合金相比顯得更爲重要,由於(yú)钛的獨特的理化性能,如導熱系數小、表面硬度、及彈性模量低,粘性大,電導率低、易氧化等,這對钛的表面處理帶來瞭(le)很大的難度,採用常規的表面處理方法很難達到理想的效果。必須採用特殊的加工方法和操作手段。
鑄件的後期表面處理不僅是爲瞭(le)得到平滑光亮的表面,減少食物及菌斑等的積聚和粘附,維持患者的正常的口腔微生态的平衡,同時也增加瞭(le)義齒(chǐ)的美感;更重要的是通過這些表面處理和改性過程,改善鑄件的表面性狀和适合性,提高義齒(chǐ)的耐磨、耐蝕和抗應力疲勞等理化特性。
一、 表面反應(yīng)層(céng)的去除
表面反應層(céng)是影響钛鑄件理化性能的主要因素,在钛鑄件研磨抛光前,必須達(dá)到完全去除表面污染層(céng),才能達(dá)到滿意的抛光效果。通過噴砂後酸洗的方法可完全去除钛的表面反應層(céng)。
1. 噴砂: 钛鑄件的噴砂處理一般選用白剛玉粗噴較好,噴砂的壓力要比非貴金屬者較小,一般控制在0.45Mpa以下。因爲,噴射壓力過大時,砂粒沖擊钛表面産生激烈火花,溫度升高可與钛表面發生反應,形成二次污染,影響表面質量。時間爲15~30秒,僅去除鑄件表面的粘砂、表面燒結層(céng)和部分和氧化層(céng)即可。其餘的表面反應層(céng)結構宜採(cǎi)用化學酸洗的方法快速去除。
2. 酸洗: 酸洗能夠快速完全去除表面反應層,而表面不會産生其他元素的污染。HF—HCl系和HF—HNO3系酸洗液都可用於(yú)钛的酸洗,但HF—HCl系酸洗液吸氫量較大,而HF—HNO3系酸洗液吸氫量小,可控制HNO3的濃度減少吸氫,並(bìng)可對表面進行光亮處理,一般HF的濃度在3%~5%左右,HNO3的濃度在15%~30%左右爲宜。
二、鑄(zhù)造缺陷的處(chù)理
内部氣孔和縮孔内部缺陷:可等熱靜壓技術(hot isostatic pressing)去除, 但對義齒的精度會産(chǎn)生影響,.好用X線探傷後,表面磨除暴露氣孔,用激光補(bǔ)焊。表面氣孔缺陷可直接用激光局部焊接修補(bǔ)。
三、研磨與(yǔ)抛光
1. 機械研磨: 钛的化學反應性高,導熱系數低,粘性大,機械研磨研削比低,且易於(yú)磨料磨具發生反應,普通磨料不宜用於(yú)钛的研磨與抛光,.好採(cǎi)用導熱性好的超硬磨料,如金剛石、立方氮化硼等,抛光線速度一般爲900~1800m/min.爲宜,否則,钛表面易發生研削燒傷和微裂紋。
2. 超聲波研磨: 通過超聲振動作用,使磨頭和被研磨面間的磨粒與被研磨面産生相對運動而達到研磨、抛光的目的。其優點在於(yú)常規旋轉工具研磨不到的溝、窩和狹窄部位變得容易瞭(le),但較大的鑄件研磨效果還不能令人滿意。
3. 電解機械複合研磨: 採(cǎi)用導電磨具,在磨具與研磨面之間施加電解液和電壓,通過機械和電化學抛光的共同作用下,降低表面粗糙度提高表面光澤度。電解液爲0.9NaCl,電壓爲5v,轉速爲3000rpm/min.,此方法隻能研磨平面,對複雜的義齒支架的研磨還處於(yú)研究階段。
4. 桶研磨:利用研磨桶的公轉與自轉所産(chǎn)生的離心力,使桶内的義齒(chǐ)與磨料相對摩擦運動而起到降低表面粗糙度的研磨目的。研磨自動化、效率高,但隻能降低表面粗糙度而不能提高表面光澤度,研磨的精度較差,可用與義齒(chǐ)精抛光前的去毛刺和粗研磨。
5. 化學抛光:化學抛光是通過金屬在化學介質中的氧化還原反應而達到整平抛光的目的。其優點是化學抛光與金屬的硬度、抛光面積與結構形狀無關,凡與抛光液接觸的部位均被抛光,不須特殊複雜設備(bèi),操作簡便,較适合於(yú)複雜結構钛義齒支架的抛光。但化學抛光的工藝參數較難控制,要求在不影響義齒精度的情況下能夠對義齒有良好的抛光效果。較好的钛化學抛光液是HF和HNO3 按一定比例配制,HF是還原劑,能溶解钛金屬,起到整平作用,濃度<10%, HNO3起氧化作用,防止钛的溶解過度和吸氫,同時可産生光亮作用。钛抛光液要求濃度高,溫度低,抛光時間短(1~2min.)。
6. 電解抛光:又稱爲電化學抛光或者陽極溶解抛光,由於(yú)钛的電導率較低,氧化性能極強,採(cǎi)用有水酸性電解液如HF—H3PO4、HF—H2SO系電解液對钛幾乎不能抛光,施加外電壓後,钛陽極立刻發生氧化,而使陽極溶解不能進行。但採(cǎi)用無水氯化物電解液在低電壓下,對钛有良好的抛光效果,小型試件可得到鏡面抛光,但對於(yú)複雜修複體仍不能達到完全抛光的目的,也許採(cǎi)用改變陰極形狀和附加陰極的方法能解決這一難題,還有待於(yú)進一步研究。
四、钛的表面改性
1. 氮化:採(cǎi)用等離子體滲氮、多弧離子鍍、離子注入和激光氮化的等化學熱處理技術, 在钛義齒表面形成金黃色TiN滲鍍層,從而提高钛的耐磨性、耐腐蝕性和耐疲勞性。但技術複雜,設備昂貴,用於(yú)钛義齒的表面改性很難達到臨床實用化。
2. 陽極氧化:钛的陽極氧化技術較爲容易,在一些氧化性介質中,外加電壓的作用下,钛陽極可形成較厚的氧化膜,從(cóng)而提高其耐腐蝕性和耐磨性和耐候性。陽極氧化的電解液一般採(cǎi)用H2SO4、H3PO4和有機酸水溶液。
3. 大氣氧化:钛在高溫大氣中可形成較厚堅(jiān)固的無水氧化膜,對(duì)钛的全面腐蝕、間隙腐蝕都有效,方法比較簡便。
五、 著色
爲瞭(le)增加钛義齒的美感、防止钛義齒在自然條件下的繼續氧化的變色,可採用表面氮化處理、大氣氧化和陽極氧化法表面著(zhe)色處理,使表面形成淡黃色或金黃色,提高钛義齒的美感。陽極氧化法利用钛的氧化膜對光的幹涉作用,自然發色,可通過改變槽電壓在钛表面形成多彩的顔色。
六、 其他表面處(chù)理
1: 表面粗化:爲瞭(le)提高钛與飾面樹脂的粘結性能,必須對钛表面進行粗化處理,提高其粘結面積。臨床上常採(cǎi)用噴砂粗化處理,但噴砂會造成钛表面的氧化鋁的污染,我們採(cǎi)用草酸刻蝕的方法,得到良好的粗化效果,刻蝕1h表面粗糙度(Ra)可達到1.50±0.30μm,刻蝕2h Ra爲2.99±0.57μm,比單獨噴砂的Ra(1.42±0.14μm)提高一倍多,其粘結強度提高瞭(le)30%。
2: 抗高溫氧化的表面處(chù)理:爲瞭(le)防止钛在高溫下的急劇氧化,在钛表面形成钛矽化合物及钛鋁化合物,可防止钛在700℃以上溫度下的氧化。這種表面處(chù)理對钛的高溫氧化非常有效,也許钛表面塗覆這類化合物,對钛瓷結合有利,仍須進一步研究。