عملية و مواد طلاء الفراغ PVD لأسنان معدنية اصطناعية
أولاً: المواد الأساسية
1. مواد الركيزة (قواعد الأسنان الاصطناعية المعدنية)
| نوع المادة | التركيب والمواصفات | سيناريوهات التطبيق | المزايا الرئيسية |
| سبيكة الكوبالت والكروم (Co-Cr) | Co: 56-67.8%، Cr: 30-40%، الجرافين: 0.1-0.6%، أنابيب الكربون النانوية: 0.1-0.6%، هيدروكسيباتيت: 2-3% | أطقم الأسنان الجزئية القابلة للإزالة، الجسور الثابتة | قوة عالية، مقاومة للتآكل، منخفضة التكلفة |
| سبيكة التيتانيوم (Ti-6Al-4V) | Ti: 90%، Al: 6%، V: 4% | التيجان المدعومة بالزرع، الدعامات | توافق حيوي ممتاز، تعزيز الاندماج العظمي |
2. مواد الطلاء (طبقات ترسيب PVD)
| مادة الطلاء | الصيغة الكيميائية | مقاييس الأداء | مزايا تطبيق الأسنان |
| كربونيتريد التيتانيوم | TiCN | صلابة >35 جيجا باسكال، مقاومة التآكل، لون ذهبي وردي | مطابقة اللثة الجمالية، عمر خدمة طويل |
| نيتريد التيتانيوم | TiN | صلابة 20-25 جيجا باسكال، مقاومة للتآكل | مظهر ذهبي كلاسيكي، إطلاق أيونات منخفض |
| الكربون الشبيه بالألماس | DLC | معامل الاحتكاك .1، سطح أملس | يقلل من تآكل الأسنان المقابلة، مضاد للبكتيريا |
| هيدروكسيباتيت | HA (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) | قابلة للتحلل الحيوي، تركيبة شبيهة بالعظام | يعزز الاندماج العظمي، التوافق الحيوي اللثوي |
3. المواد المساعدة
- غازات العملية: أرجون عالي النقاء (Ar، 99.999%+ للرش/التنظيف)، نيتروجين (N₂، لتكوين النتريد)
- عوامل التنظيف: محلول إزالة الشحوم القلوي (تركيز 5-10%)، إيثانول لا مائي، مسحوق هيدروكسيباتيت (0.5 ميكرومتر/40 ميكرومتر)
- المواد المستهدفة: أهداف التيتانيوم (Ti)، أهداف سبائك التيتانيوم والألومنيوم (Ti-Al)، أهداف الجرافيت (لـ DLC)
ثانياً: عملية الطلاء القياسية (آلة طلاء الفراغ PVD)
المرحلة 1: المعالجة المسبقة (حاسمة للالتصاق)
- التنظيف الميكانيكي
- التنظيف بالموجات فوق الصوتية: 20-30 دقيقة في محلول قلوي (60-80 درجة مئوية) لإزالة الزيت/الملوثات
- الطحن السطحي: التلميع اليدوي بمسحوق هيدروكسيباتيت 0.5 ميكرومتر، يليه الطحن بالموجات فوق الصوتية في معلق الإيثانول (مسحوق HA 40 ميكرومتر) لمدة 20 دقيقة
- التجفيف: 10-20 دقيقة عند 60-80 درجة مئوية للقضاء على الرطوبة المتبقية (التوتر السطحي: 30-50 mN/m)
- التنشيط الكيميائي
- الحفر الحمضي (لسبائك Co-Cr): محلول حمض الهيدروكلوريك المخفف لإنشاء سطح دقيق الخشونة
- الخمول: محلول حمض النيتريك (درجة الحموضة 2-4) لتكوين طبقة أكسيد كثيفة، وتعزيز مقاومة التآكل
- تنظيف البلازما
- تفريغ الأرجون المتوهج في غرفة التفريغ (10⁻² باسكال)
- قصف الأيونات عالية الطاقة لإزالة الأكاسيد النانوية وتنشيط ذرات السطح
المرحلة 2: إنشاء بيئة الفراغ
- الإخلاء على مرحلتين
- الضخ الخشن: مضخة ميكانيكية تقلل الضغط إلى<10 باسكال
- الضخ الدقيق: مضخة توربوموليكولار + مضخة تصعيد التيتانيوم للوصول إلى 10⁻³~10⁻⁴ باسكال (فراغ فائق)
- تنقية الغاز
- مصيدة باردة ذات درجة حرارة منخفضة (-120 درجة مئوية) تزيل الرطوبة
- مجمع الزركونيوم والألومنيوم ينقي غازات العملية إلى نقاء 99.999%+
المرحلة 3: ترسيب الطلاء (التحكم في العملية الرئيسية)
| خطوة العملية | معلمات التشغيل | ملاحظات فنية |
| المعالجة المسبقة للهدف | أهداف القوس: 3-5 ثوانٍ من التقويس منخفض الطاقة (A)؛ أهداف الرش: 10-15 دقيقة من الرش المسبق | يزيل أكاسيد سطح الهدف |
| تسخين الركيزة | التسخين بالأشعة تحت الحمراء إلى 200-300 درجة مئوية (سبيكة Ti) / 300-500 درجة مئوية (سبيكة Co-Cr) | يعزز تبلور الطلاء |
| قصف الأيونات | جهد التحيز السلبي: -50~-200 فولت؛ تدفق الأرجون: 20-50 سم مكعب | يعزز الترابط البيني |
| الترسيب التفاعلي | - TiCN: هدف Ti + N₂/CH₄ (نسبة VCR 3:1) : هدف Ti + N₂ (الضغط الجزئي 0.5-1 باسكال) - DLC: هدف الجرافيت + Ar/C₂H₂ | يتحكم في قياس الطلاء |
| التحكم في معدل الترسيب | ترسيب القوس: 0.5-2 ميكرومتر/دقيقة؛ الرش المغناطيسي: 0.1-0.5 ميكرومتر/دقيقة | سمك الطلاء: 3-8 ميكرومتر (توحيد ±5%) |
المرحلة 4: المعالجة اللاحقة وفحص الجودة
- التلدين بالفراغ
- درجة الحرارة: 300-400 درجة مئوية؛ وقت الانتظار: 1-2 ساعة
- يزيل الإجهاد الداخلي ويحسن تبلور الطلاء
- اختبار الأداء
- الالتصاق: اختبار القطع المتقاطع (ASTM D3359، درجة 5B) أو انبعاج روكويل (درجة HF1)
- مقاومة التآكل: اختبار رذاذ الملح المحايد (NSS، 500 ساعة بدون صدأ)
- جودة السطح: Ra ≤0.05 ميكرومتر (قياس مقياس التعرج)؛ ثبات اللون (ΔE .7 بعد 34 يومًا من غمر NaCl)
- التشطيب النهائي
- التلميع الدقيق لضبط ملاءمة الإطباق
- التنظيف بالموجات فوق الصوتية لإزالة بقايا ما بعد المعالجة
（ملاحظة: قد يتم إنشاء بعض محتويات المستند بواسطة الذكاء الاصطناعي）
