PVD-Vakuumbeschichtungsprozess und Materialien für Kunstzähne aus Metall
一、Kernmaterialien
1. Substratmaterialien (Metall-Künstliche Zahnbasis)
| Art des Materials | Zusammensetzung und Spezifikationen | Anwendungsszenarien | Wichtige Vorteile |
| Kobalt-Chrom (Co-Cr) Legierung | Co: 56-67,8%, Cr: 30-40%, Graphen: 0,1-0,6%, Kohlenstoffnanoröhren: 0,1-0,6%, Hydroxyapatit: 2-3% | mit einer Breite von nicht mehr als 30 mm | Hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, geringe Kosten |
| mit einer Breite von mehr als 20 mm, | Ti: 90%, Al: 6%, V: 4% | Implantatstützte Kronen, Abutments | Ausgezeichnete Biokompatibilität, Förderung der Knochenintegration |
2. Beschichtungsmaterialien (PVD-Abscheidungsschichten)
| Beschichtungsmaterial | Chemische Formel | Leistungsindikatoren | Vorteile der Zahnbehandlung |
| Titankarbonitrid | TiCN | Härte > 35 GPa, Verschleißfestigkeit, rosa-goldfarben | Ästhetische Zahnfleischverknüpfung, lange Lebensdauer |
| Titannitrid | TiN | Härte 20-25 GPa, Korrosionsbeständigkeit | Klassisches Gold aussehen, geringe Ionenfreisetzung |
| Kohlenstoff wie Diamant | DLC | Reibungskoeffizient.1, glatte Oberfläche | Verringert den Verschleiß gegenüberliegender Zähne, antibakteriell |
| Hydroxyapatit | HA (Ca10(PO4) 6 ((OH) 2) | Biologisch abbaubare, knochenähnliche Zusammensetzung | Verbessert die Knochenintegration, die Biokompatibilität von Zahnfleisch |
3. Hilfsmaterialien
- Prozessgase: Argon hoher Reinheit (Ar, 99,999%+ für Sputtern/Reinigung), Stickstoff (N2, für Nitridbildung)
- Reinigungsmittel: alkalische Entfettungslösung (5-10% Konzentration), wasserfreies Ethanol, Hydroxyapatit 研磨 Pulver (0,5 μm/40 μm)
- Zielmaterialien: Titan (Ti) -Ziele, Titan-Aluminium (Ti-Al) -Legierungsziele, Graphit-Ziele (für DLC)
二、Standardbeschichtungsverfahren (PVD-Vakuumbeschichtungsmaschine)
Stufe 1: Vorbehandlung (kritisch für die Haftung)
- Mechanische Reinigung
- Ultraschallreinigung: 20-30 Minuten in einer alkalischen Lösung (60-80°C) zur Entfernung von Öl/Verunreinigungen
- Oberflächenschleifen: Manuelles Polieren mit 0,5 μm Hydroxyapatitpulver, gefolgt von Ultraschallschleifen in Ethanolsuspension (40 μm HA-Pulver) für 20 Minuten
- Trocknen: 10-20 Minuten bei 60-80°C zur Beseitigung der Restfeuchte (Oberflächenspannung: 30-50 mN/m)
- Chemische Aktivierung
- Säuregraufwerk (für Co-Cr-Legierungen): Salzsäurelösung verdünnen, um eine mikro-raue Oberfläche zu erzeugen
- Passivierung: Salpetersäure (pH 2-4) zur Bildung eines dichten Oxidfilms zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit
- Plasma-Reinigung
- Argonglühenentladung in Vakuumkammer (10−2 Pa)
- Hochenergetische Ionenbombardierung zur Entfernung von Nanooxiden und Aktivierung von Oberflächentomen
Stufe 2: Schaffung der Vakuumumwelt
- Evakuierung in zwei Stufen
- Rohpumpen: Die mechanische Pumpe senkt den Druck auf < 10 Pa
- Feinpumpen: Turbomolekulare Pumpe + Titansublimationspumpe bis 10−3~10−4 Pa (ultrahohes Vakuum)
- Gasreinigung
- Niedrigtemperatur-Kaltfalle (-120°C) entfernt Feuchtigkeit
- Zirkonium-Aluminium-Getter reinigt Prozessgase auf 99,999%+ Reinheit
Stufe 3: Beschichtungsablagerung (Schlüsselprozesskontrolle)
| Prozessschritt | Betriebsparameter | Technische Anmerkungen |
| Zielvorbehandlung | Bogenziele: 3-5 Sekunden Niedrigleistungsbogen (A); Sputterziele: 10-15 Minuten vor dem Sputtern | Entfernt Oberflächenoxide |
| Substratheizung | Infrarotheizung auf 200 bis 300 °C (Ti-Legierung) / 300 bis 500 °C (Co-Cr-Legierung) | Fördert die Kristallisierung der Beschichtung |
| Ionenbombardierung | Negative Verzerrungsspannung: -50~-200V; Argonstrom: 20-50 cm3 | Verbessert die Schnittstellenbindung |
| Reaktive Ablagerung | - TiCN: Ti-Ziel + N2/CH4 (VCR-Verhältnis 3:1): Ti-Ziel + N2 (Teildruck 0,5-1 Pa) - DLC: Graphitziel + Ar/C2H2 | Stechiometrie mit Beschichtung |
| Kontrolle der Einlagenquote | Bogenablagerung: 0,5-2 μm/min; Magnetron-Sputterung: 0,1-0,5 μm/min | Beschichtungsdicke: 3-8 μm (Einheitlichkeit ±5%) |
Stufe 4: Nachbehandlung und Qualitätsprüfung
- Vakuumbrennen
- Temperatur: 300-400°C; Aufbewahrungszeit: 1-2 Stunden
- Beseitigt interne Belastungen und verbessert die Kristallinität der Beschichtung
- Leistungstests
- Aufhängung: Querschnittsprüfung (ASTM D3359, 5B-Klasse) oder Rockwell-Eindrückung (HF1-Klasse)
- Korrosionsbeständigkeit: Neutrale Salzsprühprüfung (NSS, 500 Stunden ohne Rost)
- Oberflächenqualität: Ra ≤ 0,05 μm (Messung mit Profilometer); Farbstabilität (ΔE 0,7 nach 34 Tagen NaCl-Eintauchen)
- Endverarbeitung
- Präzisionspolieren zur Anpassung der Schließung
- Ultraschallreinigung zur Beseitigung von Rückständen nach der Verarbeitung
(Anmerkung: Dokumentarteil Inhalt kann von AI erzeugt werden)
