PVD vacuümcoatingproces en materialen voor metalen kunstgebitten
一、Kernmaterialen
1. Substraatmateriaal (metalen kunstgebitbases)
| Materiaalsoort | Samenstelling & specificaties | Toepassingsscenario's | Belangrijkste voordelen |
| Kobalt-chroom (Co-Cr) legering | Co: 56-67,8%, Cr: 30-40%, grafeen: 0,1-0,6%, koolstofnanobuisjes: 0,1-0,6%, hydroxyapatiet: 2-3% | Uitneembare gedeeltelijke gebitsprothesen, vaste bruggen | Hoge sterkte, corrosiebestendigheid, lage kosten |
| Titaniumlegering (Ti-6Al-4V) | Ti: 90%, Al: 6%, V: 4% | Implantaatgedragen kronen, abutments | Uitstekende biocompatibiliteit, bevordering van osseointegratie |
2. Coatingmaterialen (PVD-depositielagen)
| Coatingmateriaal | Chemische formule | Prestatie-eigenschappen | Voordelen voor tandheelkundige toepassing |
| Titaniumcarbonitride | TiCN | Hardheid >35 GPa, slijtvastheid, roze-gouden kleur | Esthetische gingivale matching, lange levensduur |
| Titaannitride | TiN | Hardheid 20-25 GPa, corrosiebestendigheid | Klassieke gouden uitstraling, lage ionenafgifte |
| Diamantachtige koolstof | DLC | Wrijvingscoëfficiënt .1, glad oppervlak | Vermindert slijtage van tegenoverliggende tanden, antibacterieel |
| Hydroxyapatiet | HA (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) | Biologisch afbreekbaar, botachtige samenstelling | Verbetert osseointegratie, gingivale biocompatibiliteit |
3. Hulpstoffen
- Procesgassen: Hoogzuiver argon (Ar, 99,999%+ voor sputtering/reiniging), stikstof (N₂, voor nitridenvorming)
- Reinigingsmiddelen: Alkalische ontvetter (5-10% concentratie), watervrije ethanol, hydroxyapatiet 研磨 poeder (0,5μm/40μm)
- Doelmaterialen: Titanium (Ti) targets, titanium-aluminium (Ti-Al) legering targets, grafiet targets (voor DLC)
二、Standaard coatingproces (PVD vacuümcoatingmachine)
Fase 1: Voorbehandeling (cruciaal voor hechting)
- Mechanische reiniging
- Ultrasoon reinigen: 20-30 minuten in alkalische oplossing (60-80℃) om olie/verontreinigingen te verwijderen
- Oppervlakteslijpen: Handmatig polijsten met 0,5μm hydroxyapatietpoeder, gevolgd door ultrasoon slijpen in ethanolsuspensie (40μm HA-poeder) gedurende 20 minuten
- Drogen: 10-20 minuten bij 60-80℃ om restvocht te verwijderen (oppervlaktespanning: 30-50 mN/m)
- Chemische activering
- Zure etsing (voor Co-Cr legeringen): verdunde zoutzuuroplossing om een micro-ruw oppervlak te creëren
- Passivering: Salpeterzuuroplossing (pH 2-4) om een dichte oxidefilm te vormen, waardoor de corrosiebestendigheid wordt verbeterd
- Plasmareiniging
- Argon-gloeiontlading in vacuümkamer (10⁻² Pa)
- Bombardement met hoogenergetische ionen om nanoschaaloxiden te verwijderen en oppervlakteatomen te activeren
Fase 2: Vacuümomgeving creëren
- Tweefasige evacuatie
- Ruwe pompen: Mechanische pomp vermindert de druk tot<10 Pa
- Fijne pompen: Turbomoleculaire pomp + titaniumsublimatiepomp om 10⁻³~10⁻⁴ Pa (ultrahoog vacuüm) te bereiken
- Gaszuivering
- Koudval met lage temperatuur (-120℃) verwijdert vocht
- Zirkonium-aluminium getter zuivert procesgassen tot 99,999%+ zuiverheid
Fase 3: Coatingdepositie (belangrijkste procescontrole)
| Processtap | Operationele parameters | Technische opmerkingen |
| Doelvoorbehandeling | Boogtargets: 3-5s boogvorming met laag vermogen (A); Sputtertargets: 10-15min voorsputteren | Verwijdert oxide op het targetoppervlak |
| Substraatverwarming | Infraroodverwarming tot 200-300℃ (Ti-legering) / 300-500℃ (Co-Cr-legering) | Bevordert coatingkristallisatie |
| Ionenbombardement | Negatieve bias voltage: -50~-200V; Argonstroom: 20-50 sccm | Verbetert interfacebinding |
| Reactieve depositie | - TiCN: Ti-target + N₂/CH₄ (VCR-verhouding 3:1) : Ti-target + N₂ (gedeeltelijke druk 0,5-1 Pa) - DLC: Grafiet-target + Ar/C₂H₂ | Controleert de stoichiometrie van de coating |
| Depositie-snelheidsregeling | Boogdepositie: 0,5-2 μm/min; Magnetronsputteren: 0,1-0,5 μm/min | Coatingdikte: 3-8 μm (uniformiteit ±5%) |
Fase 4: Nabehandeling & kwaliteitsinspectie
- Vacuümgloeien
- Temperatuur: 300-400℃; Houdtijd: 1-2 uur
- Elimineert interne spanning en verbetert de coatingkristalliniteit
- Prestatietests
- Hechting: Kruissnede-test (ASTM D3359, 5B-kwaliteit) of Rockwell-indrukking (HF1-kwaliteit)
- Corrosiebestendigheid: Neutrale zoutsproeitest (NSS, 500 uur geen roest)
- Oppervlaktekwaliteit: Ra ≤0,05 μm (profilometermeting); Kleurstabiliteit (ΔE .7 na 34 dagen NaCl-onderdompeling)
- Eindafwerking
- Precisiepolijsten om de occlusie aan te passen
- Ultrasoon reinigen om residuen na de bewerking te verwijderen
（注：文档部分内容可能由 AI 生成）
