技術領域

本發(fā)明涉及義齒烤瓷領域，具體涉及一種鈷鉻烤瓷義齒的電泳沉積-激光熔覆復合加工方法。

背景技術：

牙科烤瓷材料自臨床應用以來，由于其良好的生物相容性、耐磨耐腐蝕性以及色澤自然逼真等優(yōu)點，已成為治療牙缺失的最主要方法。牙科鈷鉻合金由于其不含對人體有害的鎳元素與鈹元素，不易過敏，已被廣泛用到口腔領域。牙科鈷鉻合金烤瓷牙相比鎳鉻烤瓷牙，耐腐蝕性更高、生物相容性更好，不易出現(xiàn)黑色牙齦或者牙齦出血的現(xiàn)象，安全可靠且價格較低，逐漸替代鎳鉻合金烤瓷牙成為非貴金屬烤瓷的首選。

牙科鈷鉻合金烤瓷瓷層有遮色瓷、體瓷和釉質瓷等，目前其制作的一般流程為人工刷涂瓷粉構筑瓷層，并經燒結熔覆在金屬基底表面。在金屬基底上制備涂層的方法主要有涂覆-燒結法、等離子噴涂法和電泳沉積燒結法等。涂覆-燒結法作為一種傳統(tǒng)的制備瓷層的工藝，具有工藝簡單，成本低廉等優(yōu)點；缺點是手工涂覆復現(xiàn)性差，涂層厚度難以控制，易造成表面瓷層不均勻，難于實現(xiàn)連續(xù)生產等。等離子噴涂工藝的優(yōu)點是不會改變基體全局的熱處理性質，零件無變形；高溫度的等離子焰流，可將各種噴涂材料加熱到熔融狀態(tài)，從而制備得到多種性能的噴涂層；其工藝穩(wěn)定，涂層質量高。缺點是等離子噴涂設備昂貴，難以在復雜的金屬基底上實現(xiàn)瓷層尺寸的精度控制。

電泳沉積工藝是一種非線性涂層工藝，可以在形狀復雜的基體上制備出均勻涂層。電泳沉積是電泳和沉積兩個過程的綜合，配合調節(jié)沉積電壓，可實現(xiàn)不同成分的顆粒在基體上先后沉積或共同沉積，從而獲得組成和孔結構呈梯度變化的涂層坯體。其優(yōu)點是操作方便、工藝過程易于控制；所需設備簡單、工藝成本低；可連續(xù)生產，又可間歇操作；料液可循環(huán)利用，無污染物排放；可通過控制工藝參數(shù)在較大范圍內控制涂層的組成、厚度和微觀結構，在多層材料的制備方面具有獨特的優(yōu)勢。另外，電泳沉積可避免采用高溫涂敷引起的相變和脆裂。因牙齒形狀特殊，將該工藝結合激光熔覆工藝或常規(guī)燒結工藝，可實現(xiàn)金屬烤瓷義齒的規(guī)模生產。

由電泳沉積所制得的涂層僅為較緊密堆積的坯體，涂層與基體結合強度很低，通過激光熔覆可增強涂層與基體的結合，同時也使坯體本身致密化。梯度涂層中無明顯的界面，從而使熱應力得到了緩和，提高了涂層的結合強度和穩(wěn)定性。這是其它涂覆工藝結合熱處理所不能比擬的。

專利[CN1834306]提出了一種在鈦或鈦合金表面電泳沉積羥基磷灰石涂層的制備方法，以質子型的正丁醇和非質子型的氯仿混合溶劑為分散介質，添加少量的三乙醇胺加速HAp顆粒的荷電過程，在醫(yī)用鈦或鈦合金表面電泳沉積HAp涂層，該工藝具有穩(wěn)定性高、沉積時間短、工藝簡單和結合強度高等特點。

激光熔覆是近年來迅速發(fā)展的一種材料制備手段，在激光高能量作用下，熔覆層被快速加熱、熔化，在表面制備的涂層與合金界面形成牢固的冶金與化學結合，可以保證涂層和基體的結合強度。專利[CN102676981A]提出了一種鈦及鈦合金表面激光制備氮化鈦梯度涂層的方法，在鈦及鈦合金表面得到厚度為50-200μ m的氮化鈦梯度涂層，表面硬度、耐磨性和耐蝕性較基體顯著提高，并解決了普通激光氣體氮化易產生裂紋、表面粗糙度大、氮化層樹枝晶晶粒粗大的問題。文獻[應用激光，2014, 34(6)：487–493.] 研究了鈦合金表面激光制備生物陶瓷梯度涂層，通過涂層成分設計與激光熔覆梯度制備方法，在Ti6Al4V合金基體上制備生物陶瓷梯度涂層。專利[CN 101053677A]提出了一種梯度生物活性陶瓷涂層及其制備方法與產品應用，采用寬帶激光熔覆技術，優(yōu)化了各梯度涂層的成分及比例，所制備的生物活性陶瓷涂層裂紋和孔洞少，硬度高，韌性好，生物活性和生物相容性大大提高。專利[CN 1654433A] 提出了激光熔覆制備梯度生物活性陶瓷涂層的材料及涂層的制法，所涉及的生物活性陶瓷涂層由鈦粉與復合陶瓷粉制備而成，這種新的涂層材料能在鈦合金表面形成生物活性陶瓷涂層，得到的產品生物活性好，不發(fā)生排異反應。

目前尚未有采用電泳沉積與激光熔覆相結合的方法加工鈷鉻烤瓷義齒的報道，將電泳沉積-激光熔覆復合加工技術引入鈷鉻烤瓷義齒制備過程具有重要的應用意義。本發(fā)明的目的是開發(fā)一種鈷鉻烤瓷義齒的電泳沉積-激光熔覆復合加工方法，首先采用電泳沉積的方法在牙科鈷鉻合金表面沉積一定厚度的瓷層，然后采用激光熔覆的方式將瓷層熔覆到牙科鈷鉻合金上，從而制備出牙科鈷鉻合金烤瓷義齒，此方法可解決烤瓷義齒加工過度依賴人工涂覆、重復性差的缺點。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鈷鉻烤瓷義齒的電泳沉積-激光熔覆復合加工方法，該方法操作方便、工藝過程易于控制；料液可循環(huán)利用，無污染物排放；所需設備簡單、工藝成本低，可連續(xù)生產。

為解決現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種鈷鉻烤瓷義齒的電泳沉積-激光熔覆復合加工方法，采用電泳在牙科鈷鉻合金基底材料表面沉積瓷層，再采用激光熔覆將瓷層熔覆，即制得鈷鉻烤瓷義齒。

上述加工方法，具體包括以下步驟：

步驟1，將烤瓷粉加入有機溶劑和水混合的分散介質中，并添加三乙醇胺，經磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液；

步驟2，通過電泳反應在牙科鈷鉻合金基底材料上沉積瓷層，其中陽極為以經過噴砂預處理的牙科鈷鉻合金基底材料，陰極為鉑片電極；

步驟3，采用激光熔覆的方法將瓷層熔覆到牙科鈷鉻合金上，即得鈷鉻烤瓷義齒。

作為優(yōu)選的是，步驟1中所述烤瓷粉為維他瓷粉、則武瓷粉、松風、賀利式瓷粉、義獲嘉瓷粉、登士柏瓷粉中任一種。

作為優(yōu)選的是，步驟1中所述陶瓷粉在分散介質的濃度為3～200g/L，有機溶劑和水的體積比為5:95～95:5，所述有機溶劑為乙醇、甲醇、丙酮、丙醇或異丙醇中任一種，所述三乙醇胺在分散介質中的濃度為1～20g/L。

作為優(yōu)選的是，步驟2中所述的牙科鈷鉻合金基底材料為牙科鈷鉻合金、鈷鉻鉬合金、鈷鉻鎢合金或鈷鉻鉬鎢合金中任一種。

作為優(yōu)選的是，步驟2中所述的電泳沉積電壓為5～100V；電泳沉積時間為30～180秒；電極間距為1 ～ 5 cm。

作為優(yōu)選的是，步驟3中所述的激光熔覆的具體工藝參數(shù)為：激光功率100-500 W，掃描速度5-100 mm/min，離焦量0-15 mm，掃描間距0.1-0.5 mm。

有益效果

本發(fā)明加工方法操作方便、工藝過程易于控制；料液可循環(huán)利用，無污染物排放；所需設備簡單、工藝成本低，可連續(xù)生產實現(xiàn)金屬烤瓷義齒的規(guī)模生產。

具體實施方式

實施例1

步驟1，將60mL的乙醇和40mL水進行混合，分別加入0.5 g的三乙醇胺和2.5 g的維他（VITA VMK 95）瓷粉進行分散，經磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

步驟2，牙科鈷鉻合金基底冠用砂紙打磨并經過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈷鉻合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓60V，電極間的距離2 cm，電泳沉積時間15分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

步驟3，采用激光熔覆的方法，將瓷層熔覆到牙科鈷鉻合金上，即得鈷鉻烤瓷義齒，其中，激光熔覆過程的具體工藝參數(shù)為：激光功率200 W，掃描速度20 mm/min，離焦量3 mm，掃描間距0.2 mm。

實施例2

步驟1，將60mL的甲醇和40mL水進行混合，分別加入0.3g的三乙醇胺和1.5g的松風（SHOFU，Vintage Halo瓷粉）瓷粉進行分散，經磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

步驟2，牙科鈷鉻鉬合金基底冠用砂紙打磨并經過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈷鉻鉬合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓80V，電極間的距離3 cm，電泳沉積時間20分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

步驟3，采用激光熔覆的方法，將瓷層熔覆到牙科鈷鉻合金上，即得鈷鉻烤瓷義齒，其中，激光熔覆過程的具體工藝參數(shù)為：激光功率250 W，掃描速度15 mm/min，離焦量5 mm，掃描間距0.3 mm。

實施例3

步驟1，將50mL的丙醇和50mL水進行混合，分別加入0.8g的三乙醇胺和3.0g的賀利式（HeraCeram）瓷粉進行分散，經磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

步驟2，牙科鈷鉻鉬鎢合金基底冠用砂紙打磨并經過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈦鎢合金基底冠作為陽極，鉑片或石墨電極為陰極，電泳沉積電壓30V，電極間的距離1 cm，電泳沉積時間10分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

步驟3，采用激光熔覆的方法，將瓷層熔覆到牙科鈷鉻合金上，即得鈷鉻烤瓷義齒，其中，激光熔覆過程的具體工藝參數(shù)為：激光功率160 W，掃描速度15 mm/min，離焦量4 mm，掃描間距0.1 mm。

實施例4

步驟1，將40mL的丙酮和60mL水進行混合，分別加入1.2 g的三乙醇胺和5.0g的義獲嘉（IVOCLAR IPS Classic）瓷粉進行分散，經磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

步驟2，牙科鈷鉻合金基底冠用砂紙打磨并經過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈷鉻合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓60V，電極間的距離1.5 cm，電泳沉積時間12分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

步驟3，采用激光熔覆的方法，將瓷層熔覆到牙科鈷鉻合金上，即得鈷鉻烤瓷義齒，其中，激光熔覆過程的具體工藝參數(shù)為：激光功率300 W，掃描速度30 mm/min，離焦量8 mm，掃描間距0.2 mm。

實施例5

步驟1，將30mL的異丙醇和70mL水進行混合，分別加入1.8g的三乙醇胺和10.0g的登士柏（ceramco喜美樂）瓷粉進行分散，經磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

步驟2，牙科鈷鉻鉬合金基底冠用砂紙打磨并經過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈦鉬合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓20V，電極間的距離1.5 cm，電泳沉積時間15分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

步驟3，采用激光熔覆的方法，將瓷層熔覆到牙科鈷鉻合金上，即得鈷鉻烤瓷義齒，其中，激光熔覆過程的具體工藝參數(shù)為：激光功率450 W，掃描速度50 mm/min，離焦量10 mm，掃描間距0.15 mm。

實施例6

步驟1，將20mL的乙醇和80mL水進行混合，分別加入0.6g的三乙醇胺和4.0g的登士柏（Dentsply，Tibond）鈦瓷粉進行分散，經磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

步驟2，牙科鈷鉻鉬鎢基底冠用砂紙打磨并經過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈷鉻合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓20V，電極間的距離1 cm，電泳沉積時間20分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

步驟3，采用激光熔覆的方法，將瓷層熔覆到牙科鈷鉻合金上，即得鈷鉻烤瓷義齒，其中，激光熔覆過程的具體工藝參數(shù)為：激光功率400 W，掃描速度40 mm/min，離焦量7 mm，掃描間距0.2 mm。