金属人工歯用PVD真空コーティングプロセスと材料

PVD真空コーティングプロセスと金属人工歯の材料

一、コア材料

1. 基材（金属人工歯ベース）

2. コーティング材料（PVD堆積層）

3. 補助材料

• プロセスガス: 高純度アルゴン（Ar、スパッタリング/クリーニング用99.999%以上）、窒素（N₂、窒化物形成用）
• 洗浄剤: アルカリ脱脂液（5-10%濃度）、無水エタノール、ハイドロキシアパタイト研磨粉末（0.5μm/40μm）
• ターゲット材料: チタン（Ti）ターゲット、チタンアルミニウム（Ti-Al）合金ターゲット、グラファイトターゲット（DLC用）

二、標準コーティングプロセス（PVD真空コーティング機）

ステージ1：前処理（密着性のために重要）

• 機械的洗浄
  • 超音波洗浄：油/汚染物質を除去するためにアルカリ溶液（60-80℃）で20〜30分
  • 表面研削：0.5μmハイドロキシアパタイト粉末による手動研磨、続いてエタノール懸濁液（40μm HA粉末）での超音波研削20分
  • 乾燥：残留水分を除去するために60-80℃で10〜20分（表面張力：30-50 mN/m）

• 化学的活性化
  • 酸エッチング（Co-Cr合金用）：微細な粗面を作成するために希塩酸溶液
  • 不動態化：緻密な酸化膜を形成し、耐食性を高めるために硝酸溶液（pH 2-4）

• プラズマ洗浄
  • 真空チャンバー（10⁻² Pa）でのアルゴングロー放電
  • ナノスケールの酸化物を除去し、表面原子を活性化するための高エネルギーイオン衝撃

ステージ2：真空環境の確立

• 二段階排気
  • 粗引き：メカニカルポンプで圧力を<10 Pa
  • 精密引き：ターボ分子ポンプ+チタン昇華ポンプで10⁻³〜10⁻⁴ Pa（超高真空）に到達

• ガス精製
  • 低温コールドトラップ（-120℃）で水分を除去
  • ジルコニウムアルミニウムゲッターでプロセスガスを99.999%以上の純度に精製

ステージ3：コーティング堆積（主要なプロセス制御）

ステージ4：後処理と品質検査

• 真空アニーリング
  • 温度：300〜400℃；保持時間：1〜2時間
  • 内部応力を除去し、コーティングの結晶性を向上

• 性能試験
  • 密着性：クロスカット試験（ASTM D3359、5Bグレード）またはロックウェル圧痕（HF1グレード）
  • 耐食性：中性塩水噴霧試験（NSS、500時間無錆）
  • 表面品質：Ra ≤0.05 μm（プロファイラー測定）；色安定性（ΔE .7、34日間のNaCl浸漬後）

• 最終仕上げ
  • 咬合適合性を調整するための精密研磨
  • 後処理残渣を除去するための超音波洗浄

（注：ドキュメントの一部はAIによって生成される可能性があります）