Διαδικασία και Υλικά Επίστρωσης κενού PVD για Μεταλλικά Τεχνητά Δόντια
Ένα, Βασικά Υλικά
1. Υλικά Υποστρώματος (Βάσεις Μεταλλικών Τεχνητών Δοντιών)
| Τύπος Υλικού | Σύνθεση & Προδιαγραφές | Σενάρια Εφαρμογής | Βασικά Πλεονεκτήματα |
| Κράμα Κοβαλτίου-Χρωμίου (Co-Cr) | Co: 56-67.8%, Cr: 30-40%, γραφένιο: 0.1-0.6%, νανοσωλήνες άνθρακα: 0.1-0.6%, υδροξυαπατίτης: 2-3% | Αφαιρούμενες μερικές οδοντοστοιχίες, σταθερές γέφυρες | Υψηλή αντοχή, αντοχή στη διάβρωση, χαμηλό κόστος |
| Κράμα Τιτανίου (Ti-6Al-4V) | Ti: 90%, Al: 6%, V: 4% | Εμφυτεύματα στεφανών, στηρίγματα | Εξαιρετική βιοσυμβατότητα, προώθηση οστεοενσωμάτωσης |
2. Υλικά Επίστρωσης (Επιφανειακά Στρώματα Εναπόθεσης PVD)
| Υλικό Επίστρωσης | Χημικός Τύπος | Μετρικές Επιδόσεων | Πλεονεκτήματα Οδοντιατρικής Εφαρμογής |
| Καρβονιτρίδιο Τιτανίου | TiCN | Σκληρότητα >35 GPa, αντοχή στη φθορά, ροζ-χρυσό χρώμα | Αισθητική αντιστοίχιση ούλων, μεγάλη διάρκεια ζωής |
| Νιτρίδιο Τιτανίου | TiN | Σκληρότητα 20-25 GPa, αντοχή στη διάβρωση | Κλασική χρυσή εμφάνιση, χαμηλή απελευθέρωση ιόντων |
| Διαμαντοειδές Καρβίδιο | DLC | Συντελεστής τριβής .1, λεία επιφάνεια | Μειώνει τη φθορά στα αντίθετα δόντια, αντιβακτηριακό |
| Υδροξυαπατίτης | HA (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) | Βιοδιασπώμενο, σύνθεση που μοιάζει με οστό | Ενισχύει την οστεοενσωμάτωση, τη βιοσυμβατότητα των ούλων |
3. Βοηθητικά Υλικά
- Αέρια Διεργασίας: Αργό υψηλής καθαρότητας (Ar, 99.999%+ για εκτόξευση/καθαρισμό), άζωτο (N₂, για σχηματισμό νιτριδίου)
- Καθαριστικά: Αλκαλικό διάλυμα απολίπανσης (συγκέντρωση 5-10%), άνυδρη αιθανόλη, σκόνη λείανσης υδροξυαπατίτη (0.5μm/40μm)
- Υλικά Στόχου: Στόχοι τιτανίου (Ti), στόχοι κράματος τιτανίου-αλουμινίου (Ti-Al), στόχοι γραφίτη (για DLC)
Δύο, Τυπική Διαδικασία Επίστρωσης (Μηχανή Επίστρωσης κενού PVD)
Στάδιο 1: Προ-Επεξεργασία (Κρίσιμη για την πρόσφυση)
- Μηχανικός Καθαρισμός
- Υπερηχητικός καθαρισμός: 20-30 λεπτά σε αλκαλικό διάλυμα (60-80℃) για την απομάκρυνση λαδιού/ρυπαντών
- Λείανση επιφάνειας: Χειροκίνητη στίλβωση με σκόνη υδροξυαπατίτη 0.5μm, ακολουθούμενη από υπερηχητική λείανση σε εναιώρημα αιθανόλης (σκόνη HA 40μm) για 20 λεπτά
- Στέγνωμα: 10-20 λεπτά στους 60-80℃ για την εξάλειψη της υπολειμματικής υγρασίας (επιφανειακή τάση: 30-50 mN/m)
- Χημική Ενεργοποίηση
- Όξινη χάραξη (για κράματα Co-Cr): Αραιωμένο διάλυμα υδροχλωρικού οξέος για τη δημιουργία μικρο-τραχιάς επιφάνειας
- Παθητικοποίηση: Διάλυμα νιτρικού οξέος (pH 2-4) για σχηματισμό πυκνής μεμβράνης οξειδίου, ενισχύοντας την αντοχή στη διάβρωση
- Καθαρισμός Πλάσματος
- Εκκένωση αργού σε θάλαμο κενού (10⁻² Pa)
- Βομβαρδισμός ιόντων υψηλής ενέργειας για την απομάκρυνση νανοκλίμακας οξειδίων και την ενεργοποίηση ατόμων επιφάνειας
Στάδιο 2: Εγκατάσταση Περιβάλλοντος κενού
- Διπλό Στάδιο Εκκένωσης
- Χοντρή άντληση: Μηχανική αντλία μειώνει την πίεση σε <10 Pa
- Λεπτή άντληση: Αντλία στροβιλομοριακή + αντλία εξάχνωσης τιτανίου για επίτευξη 10⁻³~10⁻⁴ Pa (υψηλότατο κενό)
- Καθαρισμός Αερίου
- Ψυχρή παγίδα χαμηλής θερμοκρασίας (-120℃) απομακρύνει την υγρασία
- Συλλέκτης ζιρκονίου-αλουμινίου καθαρίζει τα αέρια διεργασίας σε καθαρότητα 99.999%+
Στάδιο 3: Εναπόθεση Επίστρωσης (Έλεγχος Βασικής Διεργασίας)
| Βήμα Διεργασίας | Λειτουργικές Παράμετροι | Τεχνικές Σημειώσεις |
| Προ-Επεξεργασία Στόχου | Στόχοι τόξου: 3-5s τόξωση χαμηλής ισχύος (A); Στόχοι εκτόξευσης: 10-15 λεπτά προ-εκτόξευση | Αφαιρεί τα οξείδια της επιφάνειας του στόχου |
| Θέρμανση Υποστρώματος | Θέρμανση υπέρυθρης ακτινοβολίας στους 200-300℃ (κράμα Ti) / 300-500℃ (κράμα Co-Cr) | Προωθεί την κρυστάλλωση της επίστρωσης |
| Βομβαρδισμός Ιόντων | Αρνητική τάση πόλωσης: -50~-200V; Ροή αργού: 20-50 sccm | Ενισχύει τη σύνδεση διασύνδεσης |
| Αντιδραστική Εναπόθεση | - TiCN: Στόχος Ti + N₂/CH₄ (αναλογία VCR 3:1) : Στόχος Ti + N₂ (μερική πίεση 0.5-1 Pa) - DLC: Στόχος γραφίτη + Ar/C₂H₂ | Ελέγχει τη στοιχειομετρία της επίστρωσης |
| Έλεγχος Ρυθμού Εναπόθεσης | Εναπόθεση τόξου: 0.5-2 μm/min; Εκτόξευση μαγνητρονίου: 0.1-0.5 μm/min | Πάχος επίστρωσης: 3-8 μm (ομοιομορφία ±5%) |
Στάδιο 4: Μετα-Επεξεργασία & Επιθεώρηση Ποιότητας
- Ανόπτηση κενού
- Θερμοκρασία: 300-400℃; Χρόνος διατήρησης: 1-2 ώρες
- Εξαλείφει την εσωτερική τάση και βελτιώνει την κρυσταλλικότητα της επίστρωσης
- Δοκιμή Επιδόσεων
- Πρόσφυση: Δοκιμή διασταυρούμενων τομών (ASTM D3359, βαθμός 5B) ή εσοχή Rockwell (βαθμός HF1)
- Αντοχή στη διάβρωση: Δοκιμή ουδέτερου ψεκασμού αλατιού (NSS, 500 ώρες χωρίς σκουριά)
- Ποιότητα επιφάνειας: Ra ≤0.05 μm (μέτρηση προφιλομέτρου); Σταθερότητα χρώματος (ΔE .7 μετά από 34 ημέρες εμβάπτισης σε NaCl)
- Τελικό φινίρισμα
- Λείανση ακριβείας για ρύθμιση της εφαρμογής σύγκλεισης
- Υπερηχητικός καθαρισμός για την απομάκρυνση υπολειμμάτων μετά την επεξεργασία
（Σημείωση: Μέρος του περιεχομένου του εγγράφου ενδέχεται να δημιουργήθηκε από AI）
