Processo de revestimento a vácuo PVD e materiais para dentes artificiais metálicos
一、Materiais essenciais
1Materiais de substrato (base metálica de dentes artificiais)
| Tipo de material | Composição e especificações | Cenários de aplicação | Principais vantagens |
| Liga de cobalto-cromo (Co-Cr) | Co: 56-67,8%, Cr: 30-40%, grafeno: 0,1-0,6%, nanotubos de carbono: 0,1-0,6%, hidroxiapatita: 2-3% | Prótese parcial removível, pontes fixas | Alta resistência, resistência à corrosão, baixo custo |
| Liga de titânio (Ti-6Al-4V) | Ti: 90%, Al: 6%, V: 4% | Coroas e pilares de apoio de implantes | Excelente biocompatibilidade, promoção da osseointegração |
2Materiais de revestimento (camadas de deposição PVD)
| Material de revestimento | Fórmula química | Métricas de desempenho | Vantagens da aplicação dentária |
| Carbonitreto de titânio | TiCN | Dureza > 35 GPa, resistência ao desgaste, cor dourado-rosa | Aplicação estética das gengivas, longa vida útil |
| Nitreto de titânio | TiN | Dureza 20-25 GPa, resistência à corrosão | Aparência de ouro clássico, baixa liberação de íons |
| Carbono semelhante ao diamante | DLC | Coeficiente de atrito.1, superfície lisa | Reduz o desgaste nos dentes opostos, antibacteriano |
| Hidroxiapatita | HA (Ca10(PO4) 6 ((OH) 2) | Biodegradável, composição semelhante ao osso | Melhora a osseointegração, a biocompatibilidade gengival |
3Materiais auxiliares
- Gases de processo: Argão de alta pureza (Ar, 99,999%+ para pulverização/limpeza), nitrogénio (N2, para formação de nitritos)
- Agentes de limpezaSolução desengrasante alcalina (concentração de 5 a 10%), etanol anidro, hidroxiapatita 研磨 pó (0,5 μm/40 μm)
- Materiais-alvo: alvos de titânio (Ti), alvos de liga de titânio-alumínio (Ti-Al), alvos de grafite (para DLC)
二、Processo de revestimento padrão (máquina de revestimento a vácuo PVD)
Fase 1: Pré-tratamento (crítico para a adesão)
- Limpeza mecânica
- Limpeza por ultra-som: 20-30 minutos em solução alcalina (60-80°C) para remover óleo/contaminantes
- Moagem da superfície: polir manualmente com pó de hidroxiapatita de 0,5 μm, seguido de moagem por ultra-som em suspensão de etanol (40 μm de pó HA) durante 20 minutos
- Secagem: 10-20 minutos a 60-80°C para eliminar a umidade residual (tensão superficial: 30-50 mN/m)
- Ativação química
- Gravação ácida (para ligas de Co-Cr): diluir a solução de ácido clorídrico para criar uma superfície micro-ruda
- Passivação: solução de ácido nítrico (pH 2-4) para formar uma película densa de óxido, aumentando a resistência à corrosão
- Limpeza de plasma
- Descarga luminosa de argônio na câmara de vácuo (10-2 Pa)
- Bombardeio iônico de alta energia para remover óxidos em nanoescala e ativar átomos de superfície
Fase 2: Estabelecimento do ambiente de vácuo
- Evacuação em duas etapas
- Bombação em bruto: Bomba mecânica reduz a pressão para < 10 Pa
- Bombeamento fino: bomba turbomolecular + bomba de sublimação de titânio para atingir 10−3~10−4 Pa (vácuo ultra-alto)
- Purificação de gases
- A armadilha fria de baixa temperatura (-120°C) elimina a umidade
- O getter de zircônio e alumínio purifica os gases de processo para uma pureza superior a 99,999%
Fase 3: Deposição de revestimento (controlo de processo chave)
| Passo do processo | Parâmetros operacionais | Notas técnicas |
| Pre-tratamento de alvo | Alvos de arco: 3-5s de arco de baixa potência (A); alvos de pulverização: 10-15min de pré-pulverização | Elimina óxidos da superfície alvo |
| Aquecimento do substrato | Aquecimento a infravermelho a 200-300°C (liga de Ti) / 300-500°C (liga de Co-Cr) | Promove a cristalização do revestimento |
| Bombardeio de íons | Voltagem de desvio negativo: -50~-200V; fluxo de argônio: 20-50 cm3 | Melhora a ligação da interface |
| Deposição reativa | - TiCN: alvo Ti + N2/CH4 (ratio VCR 3:1): alvo Ti + N2 (pressão parcial 0,5-1 Pa) - DLC: alvo Grafite + Ar/C2H2 | Controles de estoiquiometria de revestimento |
| Controlo da taxa de depósito | Deposição de arco: 0,5-2 μm/min; pulverização por magnetron: 0,1-0,5 μm/min | Espessura do revestimento: 3-8 μm (uniformidade ±5%) |
Fase 4: Pós-tratamento e inspecção da qualidade
- Anilhamento a vácuo
- Temperatura: 300-400°C; tempo de retenção: 1-2 horas
- Elimina o esforço interno e melhora a cristalinidade do revestimento
- Teste de desempenho
- Adesão: Ensaio de corte transversal (ASTM D3359, grau 5B) ou indentamento de Rockwell (grau HF1)
- Resistência à corrosão: ensaio neutro com sal (NSS, 500 horas sem ferrugem)
- Qualidade da superfície: Ra ≤ 0,05 μm (medida por perfilómetro); estabilidade da cor (ΔE 0,7 após 34 dias de imersão em NaCl)
- Finalização final
- Polir de precisão para ajustar a adequação da oclusão
- Limpeza por ultra-som para remover resíduos de pós-processamento
(Nota: o conteúdo do documentário pode ser criado pela AI)
