本發(fā)明涉及醫(yī)用器械領(lǐng)域,具體而言,涉及新型牙髓銼及其制造方法。
背景技術(shù):
牙髓銼是現(xiàn)代牙髓醫(yī)療中常用的醫(yī)療產(chǎn)品,主要是用于去除受到損壞的牙齦,這樣才能清潔管狀空間,填充生物相容性材料。由于牙髓銼需要在牙齒中轉(zhuǎn)動(dòng)并鉆出管狀空間,因而需要其具有高強(qiáng)度、高彈性、耐腐蝕性等性能。
目前,主要使用的是鈦鎳記憶合金為原制作材料牙髓銼。雖然這種牙髓銼的強(qiáng)度較高,同時(shí)也具有較高的彈性,但是,仍然有報(bào)道鈦鎳牙髓銼會(huì)有斷裂的情況發(fā)生,而這不僅增加了手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn),也使得這種牙髓銼的使用受到限制,同時(shí)也增加了每次牙髓治療相關(guān)設(shè)備的成本。
非晶合金是一種長(zhǎng)程無(wú)序、短程有序的金屬合金材料,不存在晶界和位錯(cuò)等晶態(tài)合金常見(jiàn)的缺陷,因此擁有優(yōu)良的力學(xué)性能和物理性能。同時(shí),塊體非晶合金具有超高的斷裂強(qiáng)度,高彈性,優(yōu)秀的耐腐蝕性能,以及彎曲后不產(chǎn)生塑形變形和極高的耐磨性等特性。
由此可見(jiàn),非晶合金材料非常符合醫(yī)用牙髓銼所需要的各種性能要求,利用這種新材料制造牙髓銼材料可以降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),減少生產(chǎn)成本,有著極高的應(yīng)用價(jià)值和前景。
有鑒于此,特提出本發(fā)明。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的之一在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,提供一種非晶合金牙髓銼,非晶合金牙髓銼具有高強(qiáng)度、高彈性、耐磨、耐腐蝕、表面光潔度高、不易變形等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的目的之二是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,提供一種機(jī)械加工量少、加工時(shí)間短、生產(chǎn)效率高且生產(chǎn)成本低的牙髓銼制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的,特采用以下技術(shù)方案:
一種非晶合金牙髓銼,所述牙髓銼是由非晶合金材料制造的;
其中,所述非晶合金材料為不含Ni/Be的非晶合金材料。
可選的,本發(fā)明中,所述非晶合金材料包括鋯基非晶合金、鈦基非晶合金、銅基非晶合金、鐵基非晶合金、鈷基非晶合金、鈀基非晶合金或者鉑基非晶合金材料。
本發(fā)明的非晶合金具體成分主要包括ZrCuAlPd、ZrCuTi、CuZrAlNb、CuZrTiPd、ZrAlCo、CuHfTi、TiZrCuSn、TiNbSi、TiCuZrPd、FeCoNbB、FeCoHfB、CoMoPb、CoFeNbBSi、PdCuSi、PtPSiB,或者PtCuAg系等非晶合金材料。
可選的,本發(fā)明中,所述牙髓銼的的維氏硬度為400~900HV,抗壓強(qiáng)度為1500~3500MPa,彈性極限為2~3%,抗腐蝕性為500~2000h鹽霧實(shí)驗(yàn)表面無(wú)腐蝕。
同時(shí),本發(fā)明還提供了所述非晶合金牙髓銼的制造方法,所述方法包括如下步驟:
a)配料:根據(jù)所需的非晶合金材料成分,稱量所需原材料;
b)投料:將原材料加入熔融裝置中;
c)熔融:將原材料熔融并形成熔體;
d)成型:將所得熔體注入模具中,并冷卻成型得到牙髓銼胚體;
e)加工:將所得牙髓銼胚體加工成型,得到牙髓銼。
可選的,本發(fā)明中,步驟c)中熔體的溫度為900~1500℃。
可選的,本發(fā)明中,步驟e)中所述加工成型為采用扭轉(zhuǎn)、軋制、編織或者壓印的方法進(jìn)行加工成型;
其中,所述加工成型的溫度為非晶合金材料的過(guò)冷液相區(qū)Tg~Tx范圍內(nèi)。
可選的,本發(fā)明中,步驟e)中所述加工成型為扭轉(zhuǎn)加工成型,具體的,所述扭轉(zhuǎn)加工成型步驟如下:
在真空或者惰性氣體保護(hù)氛圍中,將牙髓銼胚體加熱至過(guò)冷液相區(qū)范圍內(nèi),然后通過(guò)機(jī)械扭轉(zhuǎn)將其塑形變形,形成螺旋式的刃口,然后冷卻成型,并得到牙髓銼。
可選的,本發(fā)明中,步驟e)中所述加工成型為軋制加工成型,具體的,所述軋制加工成型步驟如下:
先將金屬軋輥的溫度加熱至材料的過(guò)冷液相區(qū)范圍內(nèi),然后將牙髓銼胚體加熱溫度至300~600℃,然后置于軋輥之間,并通過(guò)軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)軋制出刃口和凹槽,然后冷卻形成,得到牙髓銼。
可選的,本發(fā)明中,步驟e)中所述加工成型為編織加工成型,具體的,所述編織加工成型的步驟為:
將牙髓銼胚體在夾具上固定;然后將牙髓銼胚體加熱至非晶合金的過(guò)冷液相區(qū)內(nèi);接著,通過(guò)上下端處夾具的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方式使其塑形變形編織為螺旋線纜結(jié)構(gòu)的牙髓銼,然后冷卻成型,得到牙髓銼。
可選的,本發(fā)明中,步驟e)中所述加工成型為壓印加工成型,所述壓印加工成型的具體步驟為:
將壓印上下模加熱至非晶合金過(guò)冷液相區(qū)溫度,將牙髓銼胚體加熱至300~600℃,降下上模并在10MPa壓力作用下壓印牙髓銼胚體,然后冷卻成型,得到牙髓銼。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果為:
(1)本發(fā)明所提供的非晶合金牙髓銼具有高強(qiáng)度、高硬度、高彈性、耐磨耐用、表面光潔度高、不易變形、易于加工的諸多優(yōu)點(diǎn);
其中,該牙髓銼的維氏硬度為400~900HV,抗壓強(qiáng)度為1500~3500MPa,彈性極限為2~3%,抗腐蝕性為經(jīng)過(guò)500~2000小時(shí)的鹽霧測(cè)試后其表面任然良好無(wú)腐蝕;
同時(shí),相較于鈦鎳記憶合金制造的牙髓銼,本發(fā)明牙髓銼具有強(qiáng)度高、彈性好、耐腐蝕、耐磨損、不易變形、易于加工等優(yōu)點(diǎn),提高使用時(shí)間降低成本;進(jìn)一步的,相對(duì)于鈦鎳制造的牙髓銼,本發(fā)明牙髓銼中不含有Ni和Be元素,因而可以防止產(chǎn)生過(guò)敏,減少手術(shù)風(fēng)險(xiǎn);
(3)本發(fā)明所提供的牙髓銼的制造方法,是在真空狀態(tài)或者惰性氣體的保護(hù)下,利用快速冷卻的方法進(jìn)行的,因而能夠避免在制造牙髓銼的過(guò)程中發(fā)生氧化反應(yīng)或結(jié)晶化反應(yīng);
同時(shí),在真空鑄造成型或在惰性氣體保護(hù)下的鑄造成型過(guò)程中,由于非晶合金的體積變化率非常低(縮水率僅有0.17%左右),因而所得到的牙髓銼的精度較高;
進(jìn)一步的,通過(guò)先成型為牙髓銼胚體,然后在高溫下通過(guò)扭轉(zhuǎn)法、纏繞法、軋制法等方法,可以生產(chǎn)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,要求較為精密的非晶合金牙髓銼成品。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解,下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明,而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者,按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者,均為可以通過(guò)市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
本發(fā)明所提供的牙髓銼,是一種醫(yī)用牙髓銼,具體的,是一種具有切割部分的器械,所述切割部分包含一個(gè)或者多個(gè)刃口,這些刃口通過(guò)加工形成螺旋狀刃口,其刃口不同部分有著不同間距,間距朝著銼的尾端逐漸變?。?/p>
同時(shí),本發(fā)明所述牙髓銼的直徑在0.1~4mm之間,牙髓銼的厚度為0.01~5mm;
進(jìn)一步的,本發(fā)明牙髓銼以非晶合金材料制造的,相對(duì)于鈦鎳記憶合金具有高強(qiáng)度、高硬度、強(qiáng)耐腐蝕性、高彈性性能、疲勞強(qiáng)度高、幾乎不產(chǎn)生變形等諸多優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明牙髓銼的制造方法,主要在真空或者惰性氣體的保護(hù)下,將原材料經(jīng)過(guò)電弧熔煉或者感應(yīng)加熱后熔融成液態(tài),通過(guò)快速冷卻制造胚體,然后二次加工成型;
需要說(shuō)明的是,本申請(qǐng)中,所用到惰性氣體為氮?dú)?、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣中的一種;同時(shí),澆鑄/吸鑄以及后續(xù)的成型過(guò)程中,鑄造機(jī)的真空度控制在10-2~10-3Pa,而溫度控制均以TTT曲線為基準(zhǔn),并使得時(shí)間和溫度曲線不碰觸到TTT圖中的晶化區(qū)域;
同時(shí),為了對(duì)器械的耐循環(huán)疲勞性能進(jìn)行改善,本發(fā)明進(jìn)行了循環(huán)疲勞測(cè)試,該測(cè)試方法通過(guò)測(cè)量器械對(duì)疲勞的耐受性,可以反應(yīng)零件的使用壽命。該測(cè)試所用的裝置,是具有相鄰與偏轉(zhuǎn)塊定位的開(kāi)槽心軸的實(shí)驗(yàn)臺(tái),所述偏轉(zhuǎn)塊具有與該心軸同心并與心軸周邊隔開(kāi)的弓形表面;該心軸在表面上具有淺深度的凹槽,負(fù)載在偏轉(zhuǎn)塊附件的是具有卡盤(pán)的旋轉(zhuǎn)工具夾具,固定牙髓挫的近端部分;相鄰該偏轉(zhuǎn)塊定位的是噴嘴,可以將溫控介質(zhì)噴射到牙髓銼上。測(cè)試過(guò)程中,將牙髓銼在器械上持續(xù)旋轉(zhuǎn),直到其斷裂,并記錄斷裂所需時(shí)間。
牙髓銼的制造方法可以分為以下幾個(gè)步驟:
a)配料,所述配料就是根據(jù)制造牙髓銼所用非晶合金材料的不同,計(jì)算所需各原料的用量,然后再進(jìn)行原料的精確稱量;
例如,如果所要制造的合金材料化學(xué)組成為ZrCuAlPd,則需要分別精確稱量適量Zr、Cu、Al以及Pd;
b)投料,所述投料即為將原料加入供料裝置中,原料再由供料裝置進(jìn)入到熔融裝置中;
c)熔融,即通過(guò)電弧熔煉或者感應(yīng)加熱的方法,將原材料熔融,以形成熔體;
d)成型,是通過(guò)澆鑄、吸鑄等方法使熔體進(jìn)入到模具中,并通過(guò)進(jìn)一步的迅速冷卻成型為牙髓銼胚體;
取出牙髓銼胚體后,還需將牙髓銼胚體的吸鑄口和溢流口進(jìn)行切割;
此步驟中,熔體是首先加入模具的澆口套中,然后再由澆口套注入到模具中,熔體的加入速度控制在0.1~0.5m/s,模具的溫度控制在300~600℃;
同時(shí),此步驟中,冷卻速度控制在100~106k/s,冷卻的時(shí)間控制在15~30s;
進(jìn)一步的,本發(fā)明方法中,制造所得的牙髓銼胚體主要有以下三種:一種是帶有3個(gè)或以上直刃口的的牙髓銼胚體;第二種是不帶刃口的長(zhǎng)錐狀牙髓銼胚體;第三種是帶有聯(lián)接元件、中心縱向長(zhǎng)椎體和長(zhǎng)線纜的牙髓銼胚體;
根據(jù)牙髓銼胚體結(jié)構(gòu)的不同,進(jìn)一步加工所采用的方法也是不同的,具體可參考如下e)步驟;
e)加工:所述加工,即為對(duì)牙髓銼胚體進(jìn)行二次加工,并得到牙髓銼成品,加工方法主要有扭轉(zhuǎn)、軋制、編織和壓印等四種;
扭轉(zhuǎn)加工,主要是針對(duì)帶有刃口的牙髓銼胚體所采用的加工方法,是將帶刃口的牙髓銼胚體,通過(guò)高溫感應(yīng)加熱至過(guò)冷液相區(qū)范圍內(nèi);然后,通過(guò)機(jī)械扭轉(zhuǎn)將其塑性變形,形成螺旋式刃口,冷卻成型后,即為牙髓銼成品;
其中,扭轉(zhuǎn)加工中,所述機(jī)械扭轉(zhuǎn)是指將牙髓銼胚體置于上下設(shè)置的夾具之間,并通過(guò)上下夾具的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),以形成塑性形變;同時(shí),扭轉(zhuǎn)的角度可以為5~30圈;
軋制加工,主要是針對(duì)沒(méi)有刃口的長(zhǎng)錐狀牙髓銼胚體的加工方法,是利用兩個(gè)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥來(lái)軋制長(zhǎng)錐狀牙髓銼胚體;
具體的,軋制加工先將金屬軋輥的溫度加熱至材料的過(guò)冷液相區(qū)范圍內(nèi),然后預(yù)加熱牙髓銼胚體(加熱溫度為300~600℃),然后將其放在軋輥之間,通過(guò)軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)軋制處刃口和凹槽,然后冷卻形成牙髓銼成品。
編織加工,主要是針對(duì)于帶有聯(lián)接元件、中心縱向長(zhǎng)椎體和長(zhǎng)線纜的牙髓銼胚體所采用的加工方法;
具體的,編織加工是將帶有聯(lián)接元件的牙髓銼胚體平行擺放在上下夾具上固定,然后通過(guò)感應(yīng)加熱,將胚體加熱至非晶合金的過(guò)冷液相區(qū)內(nèi),通過(guò)上下端處夾具的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方式,使其塑形變形編織為螺旋線纜結(jié)構(gòu)的牙髓銼,然后冷卻成型;
其中,所述螺旋線纜結(jié)構(gòu)的牙髓銼,是指由非晶合金形成的長(zhǎng)線狀線纜纏繞在中心縱向長(zhǎng)椎體形成的線纜狀牙髓銼,其旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為5~30圈;
壓印加工,主要是針對(duì)沒(méi)有刃口的長(zhǎng)錐狀牙髓銼胚體的加工方法,是使用上下2個(gè)帶有凹槽紋路的上下模具來(lái)壓印長(zhǎng)錐狀牙髓銼胚體;
具體的,壓印加工,是將壓印上下模加熱至非晶合金過(guò)冷液相區(qū)溫度,并預(yù)熱牙髓銼胚體至300~600℃,降下上模使在10MPa壓力作用下壓印胚體,然后冷卻成型為牙髓銼成品。
實(shí)施例1:
本實(shí)施例中制造的非晶合金牙髓銼,具體為用ZrCuAlPd非晶合金錠來(lái)制造牙髓銼。
所述用于牙髓手術(shù)的牙髓銼的制造,是在真空度為10-3Pa的真空狀態(tài)保護(hù)下,利用原材料合金錠通過(guò)吸鑄成型為牙髓銼胚體,然后在過(guò)冷液相區(qū)溫度下扭轉(zhuǎn)加工并冷卻成型,具體包括以下步驟:
a)配料:根據(jù)所需的非晶合金材料成分計(jì)算所需要的各原材料成分,并精確稱量成分純度都在99.9%以上的原材料;
b)投料:將原材料加入真空壓鑄機(jī)(真空度為10-3Pa)的供料裝置中,并由所述供料裝置加入熔融裝置中;
c)熔融:通過(guò)感應(yīng)加熱的方式將原材料熔融并形成熔體,并使得熔體的溫度達(dá)到1100℃;
d)成型:將得到的熔體導(dǎo)入進(jìn)入模具的澆口套中,然后通過(guò)澆口套將熔體以0.1m/s的速度注入牙髓銼胚體模具中;
然后,以102k/s的冷卻速度,將熔體迅速冷卻成型為牙髓銼胚體(帶刃口),冷卻的時(shí)間為30s;
接著,取出牙髓銼原胚體后,將牙髓銼原胚體的吸鑄口和溢流口切割;
e)加工:對(duì)牙髓銼進(jìn)行后期扭轉(zhuǎn)加工處理,在真空或者惰性氣體保護(hù)氛圍中,將帶刃口的牙髓銼胚體通過(guò)高溫感應(yīng)加熱至466℃,然后通過(guò)機(jī)械扭轉(zhuǎn)將其塑形變形,扭轉(zhuǎn)圈數(shù)為20圈,形成螺旋式的刃口,然后冷卻成型為牙髓銼成品,冷卻速度為101k/s。
進(jìn)一步經(jīng)檢驗(yàn),實(shí)施例1所制造的牙髓銼的硬度為540HV(ASTM E92~82標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),抗壓強(qiáng)度為1820MPa,彈性極限為2%,并有良好的耐腐蝕性,鹽霧實(shí)驗(yàn)1500h表面無(wú)腐蝕(ASTM B117~2011標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),其彈性模量為93.7GPa;其在循環(huán)疲勞測(cè)試試驗(yàn)中,500rpm逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)123min后斷裂,相對(duì)于TiNi形狀記憶合金提高了41倍;
實(shí)施例2:
本實(shí)施例中制造的非晶合金牙髓銼,具體為用CuZrTiPd非晶合金錠來(lái)制造牙髓銼;
本實(shí)施例牙髓手術(shù)非晶合金牙髓銼的制造,是在真空度為10-3Pa的真空狀態(tài)保護(hù)下,利用原材料合金錠壓鑄成型為牙髓銼胚體,然后在過(guò)冷液相區(qū)溫度下軋制加工并冷卻成型進(jìn)行的,具體包括以下步驟:
a)配料:根據(jù)所需的非晶合金材料成分計(jì)算所需要的各原材料成分,并精確稱量成分純度都在99.9%以上的原材料;
b)投料:將原材料加入真空壓鑄機(jī)(真空度為10-3Pa)的供料裝置中,并由所述供料裝置加入熔融裝置中;
c)熔融:通過(guò)感應(yīng)加熱的方式將原材料熔融并形成熔體,并使得熔體的溫度達(dá)到1200℃;
d)成型:將得到的熔體導(dǎo)入進(jìn)入模具的澆口套中,然后通過(guò)澆口套將熔體以0.1m/s的速度注入牙髓銼胚體模具中;
然后,以101k/s的冷卻速度,將熔體迅速冷卻成型為牙髓銼胚體(不帶刃口),冷卻的時(shí)間為20s;
接著,取出牙髓銼原胚體后,將牙髓銼原胚體的吸鑄口和溢流口切割;
e)加工:對(duì)牙髓銼進(jìn)行后期軋制加工處理,在真空或者惰性氣體保護(hù)氛圍中,將帶牙髓銼胚體通過(guò)高溫感應(yīng)加熱至430℃,然后放在兩個(gè)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥之間,通過(guò)軋制將其塑形變形,形成螺旋式的凹槽,然后冷卻成型為牙髓銼成品,冷卻速度為101k/s。
進(jìn)一步經(jīng)檢驗(yàn),實(shí)施例2所制造的牙髓銼的硬度為604HV(ASTM E92~82標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),抗壓強(qiáng)度為1721MPa,彈性極限為3%,并有良好的耐腐蝕性,鹽霧實(shí)驗(yàn)1800h表面無(wú)腐蝕(ASTM B117~2011標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),其彈性模量為99.9GPa;其在循環(huán)疲勞測(cè)試試驗(yàn)中,500rpm逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)143min后斷裂,相對(duì)于TiNi形狀記憶合金提高了48倍。
實(shí)施例3:
本實(shí)施例中制造的非晶合金牙髓銼,具體為用ZrAlCo非晶合金錠來(lái)制造非晶合金牙髓銼;
上述制造用于牙髓手術(shù)的牙髓銼方法,是在真空度為10-1Pa的真空狀態(tài)保護(hù)下,利用原材料合金錠通過(guò)壓鑄成型為牙髓銼胚體,然后在過(guò)冷液相區(qū)溫度下編織加工并冷卻成型,具體包括以下步驟:
a)配料:根據(jù)所需的非晶合金材料成分計(jì)算所需要的各原材料成分,并精確稱量成分純度都在99.9%以上的原材料;
b)投料:將原材料加入真空壓鑄機(jī)(真空度為10-3Pa)的供料裝置中,并由所述供料裝置加入熔融裝置中;
c)熔融:通過(guò)感應(yīng)加熱的方式將原材料熔融并形成熔體,并使得熔體的溫度達(dá)到1250℃;
d)成型:將得到的熔體導(dǎo)入進(jìn)入模具的澆口套中,然后以沖頭注入牙髓銼胚體模具中,沖頭的速度為0.1m/s;
然后,以101k/s的冷卻速度,將熔體迅速冷卻成型為牙髓銼胚體(帶有聯(lián)接元件、中心縱向長(zhǎng)椎體和長(zhǎng)線纜),冷卻的時(shí)間為20s;
接著,取出牙髓銼原胚體后,將牙髓銼原胚體的吸鑄口和溢流口切割;
e)加工:對(duì)牙髓銼進(jìn)行后期編織加工處理,在真空或者惰性氣體保護(hù)氛圍中,將帶聯(lián)接元件的非晶合金牙髓銼胚體通過(guò)高溫感應(yīng)加熱至445℃,然后將其在上轉(zhuǎn)頭上固定,長(zhǎng)線纜之間相互平行,然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)頭將其塑形變形,編織圈數(shù)為30圈,形成螺旋式的線纜,然后冷卻成型為牙髓銼成品,冷卻速度為101k/s。
進(jìn)一步經(jīng)檢驗(yàn),實(shí)施例3所制造的牙髓銼的硬度為495HV(ASTM E92~82標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),抗壓強(qiáng)度為1241MPa,彈性極限為3%,并有良好的耐腐蝕性,鹽霧實(shí)驗(yàn)1800h表面無(wú)腐蝕(ASTM B117~2011標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),其彈性模量為101GPa;其在循環(huán)疲勞測(cè)試試驗(yàn)中,500rpm逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)78min后斷裂,相對(duì)于TiNi形狀記憶合金提高了26倍。
實(shí)施例4:
本實(shí)施例中制造的非晶合金牙髓銼,具體為用TiCuZrPd非晶合金錠來(lái)制造牙髓銼。
上述制造用于牙髓手術(shù)的牙髓銼的方法,是在真空度為10-3Pa的真空狀態(tài)保護(hù)下,利用原材料合金錠通過(guò)澆鑄成型為牙髓銼胚體,然后在過(guò)冷液相區(qū)溫度下壓印加工并冷卻成型,具體包括以下步驟:
a)配料:根據(jù)所需的非晶合金材料成分計(jì)算所需要的各原材料成分,并精確稱量純度為99.9%以上的各原材料;
b)投料:將原材料加入真空壓鑄機(jī)(真空度為10-3Pa)的供料裝置中,并由所述供料裝置加入熔融裝置中;
c)熔融:通過(guò)感應(yīng)加熱的方式將原材料熔融并形成熔體,并使得熔體的溫度達(dá)到1150℃;
d)成型:將得到的熔體導(dǎo)入進(jìn)入模具的澆口套中,然后以0.1m/s的速度注入牙髓銼胚體模具中;
然后,以102k/s的冷卻速度,迅速冷卻成型為牙髓銼胚體(不帶刃口),冷卻的時(shí)間為30s;
接著,取出牙髓銼胚體后,將牙髓銼胚體的吸鑄口和溢流口切割;
e)加工:對(duì)牙髓銼進(jìn)行后期壓印加工處理,在真空或者惰性氣體保護(hù)氛圍中,將牙髓銼胚體通過(guò)高溫感應(yīng)加熱至466℃,然后將帶有紋路的上下壓頭閉合,在20MPa的壓力下,形成相應(yīng)的刃口,然后冷卻成型為牙髓銼成品,冷卻速度為101k/s。
進(jìn)一步經(jīng)檢驗(yàn),實(shí)施例4所制造的牙髓銼的硬度為567HV(ASTM E92~82標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),抗壓強(qiáng)度為2034MPa,彈性極限為2%,并有良好的耐腐蝕性,鹽霧實(shí)驗(yàn)1750h表面無(wú)腐蝕(ASTM B117~2011標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),其彈性模量為105GPa;其在循環(huán)疲勞測(cè)試試驗(yàn)中,500rpm逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)96min后斷裂,相對(duì)于TiNi形狀記憶合金提高了32倍。
實(shí)施例5:
本實(shí)施例中制造的非晶合金牙髓銼,具體為用CuHfTi非晶合金錠來(lái)制造非晶合金牙髓銼;
上述制造用于牙髓手術(shù)的牙髓銼方法,是在真空度為10-3Pa的真空狀態(tài)保護(hù)下,利用原材料合金錠通過(guò)壓鑄成型為牙髓銼胚體,然后在過(guò)冷液相區(qū)溫度下編織加工并冷卻成型,具體包括以下步驟:
a)配料:根據(jù)所需的非晶合金材料成分計(jì)算所需要的各原材料成分,并精確稱量成分純度都在99.9%以上的原材料;
b)投料:將原材料加入真空壓鑄機(jī)(真空度為10-1Pa)的供料裝置中,并由所述供料裝置加入熔融裝置中;
c)熔融:通過(guò)感應(yīng)加熱的方式將原材料熔融并形成熔體,并使得熔體的溫度達(dá)到1300℃;
d)成型:將得到的熔體導(dǎo)入進(jìn)入模具的澆口套中,然后以沖頭注入牙髓銼胚體模具中,沖頭的速度為0.1m/s;
然后,以101k/s的冷卻速度,將熔體迅速冷卻成型為牙髓銼胚體(帶有聯(lián)接元件、中心縱向長(zhǎng)椎體和長(zhǎng)線纜),冷卻的時(shí)間為20s;
接著,取出牙髓銼原胚體后,將牙髓銼原胚體的吸鑄口和溢流口切割;
e)加工:對(duì)牙髓銼進(jìn)行后期編織加工處理,在真空或者惰性氣體保護(hù)氛圍中,將帶聯(lián)接元件的非晶合金牙髓銼胚體通過(guò)高溫感應(yīng)加熱至445℃,然后將其在上轉(zhuǎn)頭上固定,長(zhǎng)線纜之間相互平行,然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)頭將其塑形變形,編織圈數(shù)為30圈,形成螺旋式的線纜,然后冷卻成型為牙髓銼成品,冷卻速度為101k/s。
進(jìn)一步經(jīng)檢驗(yàn),實(shí)施例5所制造的牙髓銼的硬度為740HV(ASTM E92~82標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),抗壓強(qiáng)度為2440MPa,彈性極限為3%,并有良好的耐腐蝕性,鹽霧實(shí)驗(yàn)1800h表面無(wú)腐蝕(ASTM B117~2011標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),其彈性模量為124GPa;其在循環(huán)疲勞測(cè)試試驗(yàn)中,500rpm逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)113min后斷裂,相對(duì)于TiNi形狀記憶合金提高了38倍。
實(shí)施例6:
本實(shí)施例中制造的非晶合金牙髓銼,具體為用CuZrAlNb非晶合金錠來(lái)制造牙髓銼;
本實(shí)施例牙髓手術(shù)非晶合金牙髓銼的制造,是在真空度為10-3Pa的真空狀態(tài)保護(hù)下,利用原材料合金錠壓鑄成型為牙髓銼胚體,然后在過(guò)冷液相區(qū)溫度下軋制加工并冷卻成型進(jìn)行的,具體包括以下步驟:
a)配料:根據(jù)所需的非晶合金材料成分計(jì)算所需要的各原材料成分,并精確稱量成分純度都在99.9%以上的原材料;
b)投料:將原材料加入真空壓鑄機(jī)(真空度為10-3Pa)的供料裝置中,并由所述供料裝置加入熔融裝置中;
c)熔融:通過(guò)感應(yīng)加熱的方式將原材料熔融并形成熔體,并使得熔體的溫度達(dá)到1350℃;
d)成型:將得到的熔體導(dǎo)入進(jìn)入模具的澆口套中,然后通過(guò)澆口套將熔體以0.1m/s的速度注入牙髓銼胚體模具中;
然后,以101k/s的冷卻速度,將熔體迅速冷卻成型為牙髓銼胚體(不帶刃口),冷卻的時(shí)間為20s;
接著,取出牙髓銼原胚體后,將牙髓銼原胚體的吸鑄口和溢流口切割;
e)加工:對(duì)牙髓銼進(jìn)行后期軋制加工處理,在真空或者惰性氣體保護(hù)氛圍中,將帶牙髓銼胚體通過(guò)高溫感應(yīng)加熱至430℃,然后放在兩個(gè)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥之間,通過(guò)軋制將其塑形變形,形成螺旋式的凹槽,然后冷卻成型為牙髓銼成品,冷卻速度為101k/s。
進(jìn)一步經(jīng)檢驗(yàn),實(shí)施例6所制造的牙髓銼的硬度為545HV(ASTM E92~82標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),抗壓強(qiáng)度為1863MPa,彈性極限為3%,并有良好的耐腐蝕性,鹽霧實(shí)驗(yàn)1600h表面無(wú)腐蝕(ASTM B117~2011標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),其彈性模量為102GPa;其在循環(huán)疲勞測(cè)試試驗(yàn)中,500rpm逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)166min后斷裂,相對(duì)于TiNi形狀記憶合金提高了55倍。
實(shí)施例7:
本實(shí)施例中制造的非晶合金牙髓銼,具體為用PdCuSi非晶合金錠來(lái)制造非晶合金牙髓銼;
上述制造用于牙髓手術(shù)的牙髓銼方法,是在真空度為10-3Pa的真空狀態(tài)保護(hù)下,利用原材料合金錠通過(guò)壓鑄成型為牙髓銼胚體,然后在過(guò)冷液相區(qū)溫度下編織加工并冷卻成型,具體包括以下步驟:
a)配料:根據(jù)所需的非晶合金材料成分計(jì)算所需要的各原材料成分,并精確稱量成分純度都在99.9%以上的原材料;
b)投料:將原材料加入真空壓鑄機(jī)(真空度為10-1Pa)的供料裝置中,并由所述供料裝置加入熔融裝置中;
c)熔融:通過(guò)感應(yīng)加熱的方式將原材料熔融并形成熔體,并使得熔體的溫度達(dá)到1300℃;
d)成型:將得到的熔體導(dǎo)入進(jìn)入模具的澆口套中,然后以沖頭注入牙髓銼胚體模具中,沖頭的速度為0.1m/s;
然后,以101k/s的冷卻速度,將熔體迅速冷卻成型為牙髓銼胚體(帶有聯(lián)接元件、中心縱向長(zhǎng)椎體和長(zhǎng)線纜),冷卻的時(shí)間為20s;
接著,取出牙髓銼原胚體后,將牙髓銼原胚體的吸鑄口和溢流口切割;
e)加工:對(duì)牙髓銼進(jìn)行后期編織加工處理,在真空或者惰性氣體保護(hù)氛圍中,將帶聯(lián)接元件的非晶合金牙髓銼胚體通過(guò)高溫感應(yīng)加熱至445℃,然后將其在上轉(zhuǎn)頭上固定,長(zhǎng)線纜之間相互平行,然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)頭將其塑形變形,編織圈數(shù)為30圈,形成螺旋式的線纜,然后冷卻成型為牙髓銼成品,冷卻速度為101k/s。
進(jìn)一步經(jīng)檢驗(yàn),實(shí)施例7所制造的牙髓銼的硬度為450HV(ASTM E92~82標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),抗壓強(qiáng)度為1711MPa,彈性極限為2%,并有良好的耐腐蝕性,鹽霧實(shí)驗(yàn)1800h表面無(wú)腐蝕(ASTM B117~2011標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定),其彈性模量為96GPa;其在循環(huán)疲勞測(cè)試試驗(yàn)中,500rpm逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)113min后斷裂,相對(duì)于TiNi形狀記憶合金提高了36倍。
本發(fā)明非晶合金牙髓銼具有高強(qiáng)度、高硬度、高彈性、耐磨耐用、表面光潔度高、不易變形、易于加工的諸多優(yōu)點(diǎn);同時(shí),本發(fā)明牙髓銼制造方法簡(jiǎn)便,還可以用以生產(chǎn)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,要求較為精密的牙髓銼產(chǎn)品。
盡管已用具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明和描述了本發(fā)明,然而應(yīng)意識(shí)到,在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此,這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。
最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是,以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制,盡管參照了較佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了修改和等同性替換,不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。