PVD 진공 코팅 프로세스 및 금속 인공 치아용 재료
一、핵소재
1기판 재료 (금속 인공 치아 기판)
| 소재 종류 | 구성 및 사양 | 적용 시나리오 | 주요 이점 |
| 코발트-크롬 (Co-Cr) 합금 | Co: 56-67.8%, Cr: 30-40%, 그래핀: 0.1-0.6%, 탄소 나노 튜브: 0.1-0.6%, 하이드록시아파티트: 2-3% | 제거 가능한 부분 치아, 고정교통 | 높은 강도, 경식 저항성, 저렴한 비용 |
| 티타늄 합금 (Ti-6Al-4V) | Ti: 90%, Al: 6%, V: 4% | 임플란트 받침대, 기둥 | 우수한 생물 호환성, 골 통합 촉진 |
2코팅 재료 (PVD 퇴적 층)
| 코팅 재료 | 화학 공식 | 성능 측정 | 치과 사용 의 장점 |
| 티타늄 탄산화물 | TiCN | 강도 > 35 GPa, 마모 저항성, 분홍 황금색 | 미적 치아 일치, 긴 서비스 수명 |
| 티타늄 나이트라이드 | 틴 | 강도 20-25 GPa, 부식 저항성 | 고전적인 금 모양, 낮은 이온 방출 |
| 다이아몬드와 같은 탄소 | DLC | 마찰 계수1, 부드러운 표면 | 반대 치아의 마모를 줄이고, 항균 |
| 하이드록시아파타이트 | HA (Ca10(PO4) 6 ((OH) 2) | 생물분해성, 뼈와 비슷한 성분 | 뼈 통합, 치아 생체 호환성을 향상시킵니다. |
3보조자재
- 공정 기체: 고순도 아르곤 (Ar, 99.999%+ 스프터링/청결용), 질소 (N2, 나이트라이드 형성용)
- 청소용품: 알칼리성 탈지방 용액 (5-10% 농도), 무수분 에탄올, 하이드록시아파타이트 研磨 분말 (0.5μm/40μm)
- 목표물: 티타늄 (Ti) 타겟, 티타늄-알루미늄 (Ti-Al) 합금 타겟, 그래피트 타겟 (DLC용)
二표준 코팅 프로세스 (PVD 진공 코팅 기계)
1단계: 사전처리 (결합에 중요한)
- 기계 청소
- 초음파 청소: 기름/오염물질을 제거하기 위해 알칼리 용액 (60-80°C) 에서 20-30분
- 표면 밀링: 0.5μm의 하이드록시아파티트 분자로 수동 밀링, 이후 20분 동안 에탄올 суспен션 (40μm HA 분말) 에서 초음파 밀링
- 건조: 잔류 습기를 제거하기 위해 60-80°C에서 10-20분 (표면 긴장: 30-50mN/m)
- 화학적 활성화
- 산성 에칭 (Co-Cr 합금): 미세한 거친 표면을 만들기 위해 염화수소 용액을 희석합니다.
- 비활성화: 질소산 용액 (pH 2-4) 을 사용하여 밀도가 높은 산화물 필름을 형성하여 부식 저항성을 향상시킵니다.
- 플라즈마 정화
- 진공 방 (10-2 Pa) 에 있는 아르곤 빛 방출
- 나노 스케일 산화물을 제거하고 표면 원자를 활성화하기 위한 고에너지 이온 폭격
단계 2: 진공 환경 구축
- 두 단계 의 대피
- 거친 펌프: 기계 펌프로 압력을 <10 Pa로 줄입니다.
- 미세 펌핑: 터보 분자 펌프 + 티타늄 수블리메이션 펌프 10−3~10−4 Pa (극도로 높은 진공)
- 가스 정화
- 낮은 온도 (-120°C) 의 냉각기 는 습도를 제거 한다
- 지르코늄-알루미늄 가터 가스는 99.999%+ 순도에 공정 가스를 정제
3단계: 코팅 퇴적 (키 프로세스 제어)
| 프로세스 단계 | 운영 매개 변수 | 기술 참고 |
| 대상 전처리 | 아크 타겟: 3-5초 저전력 아크 (A); 스프터링 타겟: 10-15분 전 스프터링 | 표면 옥시드를 제거합니다 |
| 기판 가열 | 적외선 가열 200-300°C (Ti 합금) / 300-500°C (Co-Cr 합금) | 코팅 결정화 촉진 |
| 이온 폭격 | 음 편향 전압: -50~-200V; 아르곤 흐름: 20-50cccm | 인터페이스 결합을 향상시킵니다. |
| 반응성 퇴적 | - TiCN: Ti 목표 + N2/CH4 (VCR 비율 3:1): Ti 목표 + N2 (분압 0.5-1 Pa) - DLC: 그래피트 목표 + Ar/C2H2 | 컨트롤 코팅 스티히오메트리 |
| 예금율 통제 | 아크 퇴적: 0.5-2 μm/min; 마그네트론 분출: 0.1-0.5 μm/min | 코팅 두께: 3-8 μm (일률성 ±5%) |
단계 4: 후처리 및 품질 검사
- 진공 앙일링
- 온도: 300~400°C, 유지 시간: 1-2시간
- 내부 스트레스를 제거하고 코팅 결정성을 향상시킵니다
- 성능 검사
- 접착력: 가로 절단 시험 (ASTM D3359, 5B 등급) 또는 로크웰 진열 (HF1 등급)
- 부식 저항성: 중성 소금 스프레이 시험 (NSS, 500시간 경화 없는)
- 표면 품질: Ra ≤0.05 μm (프로필로미터 측정); 색 안정성 (ΔE.7 NaCl 침수 34 일 후)
- 최종 마무리
- 오클루션 적합성을 조정하기 위해 정밀 닦기
- 후처리 잔류를 제거하기 위한 초음파 청소
(문서 부분 내용은 AI가 만들어 낼 수 있다)
