Процесс вакуумного покрытия ПВД и материалы для металлических искусственных зубов
一Основные материалы
1. Материалы для подложки (металлические искусственные зубные основы)
| Тип материала | Состав и спецификации | Сценарии применения | Ключевые преимущества |
| Сплав кобальта-хрома (Co-Cr) | Co: 56-67,8%, Cr: 30-40%, графен: 0,1-0,6%, углеродные нанотрубки: 0,1-0,6%, гидроксиапатит: 2-3% | Изделия из металлов или изделий из металлов, изготовленные из металлов или из металлов | Высокая прочность, коррозионная устойчивость, низкая стоимость |
| Титановый сплав (Ti-6Al-4V) | Ti: 90%, Al: 6%, V: 4% | Короны, опоры, поддерживаемые имплантатами | Отличная биосовместимость, стимулирование костной интеграции |
2. Материалы покрытия (слои осаждения ПВД)
| Материал покрытия | Химическая формула | Показатели производительности | Преимущества применения в стоматологии |
| Карбонитрид титана | TiCN | Твердость > 35 ГПа, износостойкость, розово-золотой цвет | Эстетическое соответствие десен, длительный срок службы |
| Нитрид титана | TiN | Твердость 20-25 ГПа, коррозионная стойкость | Классический золотообразный вид, низкий уровень выброса ионов |
| Углерод, похожий на алмаз | DLC | Коэффициент трения.1, гладкая поверхность | Уменьшает износ на противоположных зубах, антибактериальный |
| Гидроксиапатит | HA (Ca10(PO4) 6 ((OH) 2) | Биоразлагаемая, костная композиция | Улучшает костную интеграцию, биосовместимость десен |
3Помощные материалы
- Процессовые газы: Аргон высокой чистоты (Ar, 99,999%+ для распыливания/очистки), азот (N2, для образования нитридов)
- Очистительные средства: Алкальный обезжиривающий раствор (концентрация 5-10%), безаводный этанол, гидроксиапатит 研磨 порошок (0,5μm/40μm)
- Целевые материалы: Титановые (Ti) цели, цели из титано-алюминиевого (Ti-Al) сплава, графитовые цели (для DLC)
二、Стандартизированный процесс покрытия (машина для вакуумного покрытия ПВД)
Стадия 1: предварительная обработка (критическая для сцепления)
- Механическая чистка
- Ультразвуковая очистка: 20-30 минут в щелочном растворе (60-80°C) для удаления масла/загрязнителей
- Поверхностная шлифовка: ручная полировка с помощью порошка гидроксиапатита 0,5 мкм, после чего ультразвуковая шлифовка в суспензии этанола (40 мкм порошка HA) в течение 20 минут.
- Сушка: 10-20 минут при 60-80°C для удаления остаточной влаги (поверхностное напряжение: 30-50 мН/м)
- Химическая активация
- Кислотное гравирование (для сплавов Co-Cr): Разбавлять раствор соляной кислоты для создания микро-грубой поверхности
- Пассивация: раствор азотной кислоты (pH 2-4) для образования плотного оксидного пленки, повышающего коррозионную стойкость
- Очистка плазмы
- Аргонный свет в вакуумной камере (10−2 Па)
- Бомбардировка ионов высокой энергии для удаления наномасштабных оксидов и активации поверхностных атомов
Этап 2: Установление вакуумной среды
- Эвакуация в два этапа
- Грубое перекачивание: механический насос снижает давление до < 10 Pa
- Прекрасное перекачивание: турбомолекулярный насос + титановый сублимационный насос для достижения 10−3~10−4 Pa (ультравысокий вакуум)
- Очистка газа
- Холодная ловушка низкой температуры (-120°C) убирает влагу
- Цирконо-алюминиевый геттер очищает процессные газы до чистоты 99,999%+
Этап 3: Осаждение покрытия (ключевой контроль процесса)
| Шаг процесса | Параметры работы | Технические примечания |
| Целевая предварительная обработка | Цели дуги: 3-5 с низкомощной дуги (А); Цели распыливания: 10-15 мин до распыливания | Удаляет оксиды поверхности цели |
| Нагрев подложки | Инфракрасное нагревание до 200-300°C (сплав Ти) / 300-500°C (сплав Co-Cr) | Способствует кристаллизации покрытия |
| Ионная бомбардировка | Напряжение отрицательного предвзятости: -50~-200V; Аргонный поток: 20-50 мск | Улучшает связь интерфейсов |
| Реактивное осаждение | - TiCN: Ti цель + N2/CH4 (соотношение VCR 3:1): Ti цель + N2 (частичное давление 0,5-1 Pa) - DLC: Graphite цель + Ar/C2H2 | Контрольные устройства покрытия стехиометрии |
| Контроль ставки депозита | Осаждение дуги: 0,5-2 мкм/мин; Магнитронное распыливание: 0,1-0,5 мкм/мин | Толщина покрытия: 3-8 мкм (однородность ±5%) |
Этап 4: Послеочистка и проверка качества
- Вакуумное отжигание
- Температура: 300-400°C; время ожидания: 1-2 часа
- Устраняет внутреннее напряжение и улучшает кристалличность покрытия
- Испытание производительности
- Сцепление: испытание поперечного сечения (ASTM D3359, класс 5B) или пробоя Роквелла (сорт HF1)
- Устойчивость к коррозии: Нейтральное испытание соляным спреем (NSS, 500 часов без ржавчины)
- Качество поверхности: Ra ≤ 0,05 мкм (измерение профилометром); стабильность цвета (ΔE 0,7 после 34-дневного погружения в NaCl)
- Финальная отделка
- Точная полировка для регулировки окклюзионного приспособления
- Ультразвуковая очистка для удаления остатков после обработки
(Замечание: Документальный материал может быть создан AI)
