Proces i materiały do próżniowego powlekania PVD dla metalowych sztucznych zębów
一、Materiały rdzeniowe
1. Materiały podłoża (bazy metalowych sztucznych zębów)
| Rodzaj materiału | Skład i specyfikacje | Scenariusze zastosowań | Kluczowe zalety |
| Stop kobaltowo-chromowy (Co-Cr) | Co: 56-67,8%, Cr: 30-40%, grafen: 0,1-0,6%, nanorurki węglowe: 0,1-0,6%, hydroksyapatyt: 2-3% | Wyjmowane protezy częściowe, mosty stałe | Wysoka wytrzymałość, odporność na korozję, niski koszt |
| Stop tytanu (Ti-6Al-4V) | Ti: 90%, Al: 6%, V: 4% | Korony na implantach, filary | Doskonała biokompatybilność, promowanie osteointegracji |
2. Materiały powłokowe (warstwy osadzania PVD)
| Materiał powłokowy | Wzór chemiczny | Parametry wydajności | Zalety zastosowania w stomatologii |
| Węglikoazotek tytanu | TiCN | Twardość >35 GPa, odporność na zużycie, kolor różowego złota | Estetyczne dopasowanie do dziąseł, długa żywotność |
| Azotek tytanu | TiN | Twardość 20-25 GPa, odporność na korozję | Klasyczny złoty wygląd, niskie uwalnianie jonów |
| Węgiel diamentopodobny | DLC | Współczynnik tarcia .1, gładka powierzchnia | Zmniejsza zużycie zębów przeciwstawnych, antybakteryjny |
| Hydroksyapatyt | HA (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) | Biodegradowalny, skład podobny do kości | Wzmacnia osteointegrację, biokompatybilność z dziąsłami |
3. Materiały pomocnicze
- Gazy procesowe: Argon o wysokiej czystości (Ar, 99,999%+ do napylania/czyszczenia), azot (N₂, do tworzenia azotków)
- Środki czyszczące: Roztwór alkaliczny odtłuszczający (stężenie 5-10%), bezwodny etanol, proszek ścierny hydroksyapatytu (0,5µm/40µm)
- Materiały docelowe: Cele tytanowe (Ti), cele ze stopu tytanowo-aluminiowego (Ti-Al), cele grafitowe (dla DLC)
二、Standardowy proces powlekania (maszyna do próżniowego powlekania PVD)
Etap 1: Wstępne przygotowanie (krytyczne dla adhezji)
- Czyszczenie mechaniczne
- Czyszczenie ultradźwiękowe: 20-30 minut w roztworze alkalicznym (60-80℃) w celu usunięcia oleju/zanieczyszczeń
- Szlifowanie powierzchni: Ręczne polerowanie proszkiem hydroksyapatytu 0,5µm, a następnie szlifowanie ultradźwiękowe w zawiesinie etanolowej (proszek HA 40µm) przez 20 minut
- Suszenie: 10-20 minut w temperaturze 60-80℃ w celu usunięcia resztkowej wilgoci (napięcie powierzchniowe: 30-50 mN/m)
- Aktywacja chemiczna
- Trawienie kwasowe (dla stopów Co-Cr): Rozcieńczony roztwór kwasu solnego w celu utworzenia mikro-chropowatej powierzchni
- Pasywacja: Roztwór kwasu azotowego (pH 2-4) w celu utworzenia gęstej warstwy tlenkowej, zwiększającej odporność na korozję
- Czyszczenie plazmowe
- Wyładowanie jarzeniowe argonu w komorze próżniowej (10⁻² Pa)
- Bombardowanie jonami o wysokiej energii w celu usunięcia nanometrowych tlenków i aktywacji atomów powierzchniowych
Etap 2: Ustanowienie środowiska próżniowego
- Dwustopniowa ewakuacja
- Pompowanie wstępne: Pompa mechaniczna zmniejsza ciśnienie do<10 Pa
- Pompowanie precyzyjne: Pompa turbomolekularna + pompa sublimacyjna tytanowa w celu osiągnięcia 10⁻³~10⁻⁴ Pa (ultra-wysoka próżnia)
- Oczyszczanie gazu
- Zimna pułapka niskotemperaturowa (-120℃) usuwa wilgoć
- Getter cyrkonowo-aluminiowy oczyszcza gazy procesowe do czystości 99,999%+
Etap 3: Osadzanie powłoki (kluczowa kontrola procesu)
| Krok procesu | Parametry operacyjne | Uwagi techniczne |
| Wstępne przygotowanie celu | Cele łukowe: 3-5s łukowanie o niskiej mocy (A); Cele napylania: 10-15min wstępne napylanie | Usuwa tlenki z powierzchni celu |
| Ogrzewanie podłoża | Ogrzewanie podczerwienią do 200-300℃ (stop Ti) / 300-500℃ (stop Co-Cr) | Promuje krystalizację powłoki |
| Bombardowanie jonami | Ujemne napięcie polaryzacji: -50~-200V; Przepływ argonu: 20-50 sccm | Wzmacnia wiązanie interfejsu |
| Reaktywne osadzanie | - TiCN: cel Ti + N₂/CH₄ (stosunek VCR 3:1) : cel Ti + N₂ (ciśnienie cząstkowe 0,5-1 Pa) - DLC: cel grafitowy + Ar/C₂H₂ | Kontroluje stechiometrię powłoki |
| Kontrola szybkości osadzania | Osadzanie łukowe: 0,5-2 µm/min; Napylanie magnetronowe: 0,1-0,5 µm/min | Grubość powłoki: 3-8 µm (jednorodność ±5%) |
Etap 4: Obróbka końcowa i kontrola jakości
- Wyżarzanie próżniowe
- Temperatura: 300-400℃; Czas trzymania: 1-2 godziny
- Eliminuje naprężenia wewnętrzne i poprawia krystaliczność powłoki
- Testowanie wydajności
- Adhezja: Test krzyżowy (ASTM D3359, klasa 5B) lub wgłębienie Rockwella (klasa HF1)
- Odporność na korozję: Test neutralnej mgły solnej (NSS, 500 godzin bez rdzy)
- Jakość powierzchni: Ra ≤0,05 µm (pomiar profilometrem); Stabilność koloru (ΔE .7 po 34 dniach zanurzenia w NaCl)
- Wykończenie końcowe
- Precyzyjne polerowanie w celu dopasowania okluzji
- Czyszczenie ultradźwiękowe w celu usunięcia pozostałości po obróbce
（Uwaga: Część zawartości dokumentu może być wygenerowana przez AI）
