CN111197130A - 一种牙科活动修复用3d打印金属粉末及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种牙科活动修复用3D打印金属粉末及其制备方法，一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：Cr 20‑30%，Mo 5‑10%，Ag 1‑5%，Fe≤0.5%，Mn≤0.5%，Si≤1.0%，Ni≤0.05%，C≤0.3%，Be≤0.02%，Cd≤0.02%，Co基体。一种牙科活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，具体步骤为：1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；2）雾化制粉；3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理；4）选区激光熔化（SLM）成形。本发明满足活动修复体性能要求，同时具备抗菌性。
Description
技术领域
本发明涉及一种牙科活动修复用3D打印金属粉末及其制备方法。
背景技术
目前牙科用活动修复用金属材料尚未有国家和行业标准推荐材料牌号，市场上一般借用国家医药行业标准YY01173-2005《外科植入物 骨关节假体锻、铸件钴铬钼合金铸件》标准中的材料成分：Cr 26.5~30.0，Mo 4.5~7.0，Ni ≤1.0%，Fe ≤1.0%，Mn ≤1.0%，Si≤1.0%，C ≤0.35%，Co 基体。
牙科和骨科使用环境和对材料的性能要求不同，因此需在此基础上进行调整。活动义齿如可摘局部义齿、卡环、种植体上部结构等，要求制造材料具备优良韧性和抗弯疲劳的性能，该成分不能满足使用要求。在使用过程中，活动义齿往往需要反复摘带，使用时与人体直接接触，在口腔环境下最好具备抗菌功能。因此，本发明设计了一款适用于牙科活动修复体用金属材料和制备方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种牙科活动修复用3D打印金属粉末及其制备方法，通过真空气雾化方法制备成金属粉末，采用选区激光熔化（SLM）工艺制备成牙科活动修复体，满足活动修复体性能要求，同时具备抗菌性。
技术方案：本发明一种牙科活动修复用3D打印金属粉末及其制备方法,
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 20-30%，Mo 5-10%，Ag 1-5%，Fe≤0.5%，Mn≤0.5%，Si≤1.0%，Ni≤0.05%，C≤0.3%，Be≤0.02%，Cd≤0.02%，Co基体。
本发明的进一步改进在于，一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：Cr 28%，Mo 6%，Ag 2.5%，Fe≤0.5%，Mn≤0.5%，Si≤1.0%，Ni≤0.05%，C≤0.3%，Be≤0.02%，Cd≤0.02%，Co基体。
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，具体步骤为：
1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；
2）雾化制粉，将合金熔体在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，在超音速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理，得到球形CoCrAgMo合金粉末；
4）选区激光熔化（SLM）成形。
本发明的进一步改进在于，步骤3）中，筛分时采用的筛网目数为：100目或270目。
本发明的进一步改进在于，步骤4）中，激光功率100~200W，扫描速度1000~1500mm/s，打印间距50~100μm，光斑直径50~100μm，铺粉层厚20~50μm。
与现有技术相比，本发明提供的一种牙科活动修复用3D打印金属粉末及其制备方法，至少实现了如下的有益效果：
1、本合金成分为自主设计开发的成分，在满足牙科活动修复体性能要求的同时，产品具备抗菌性。
2、银（Ag）的离子以及化合物对某些细菌、病毒、藻类以及真菌显现出毒性，但对人体却几乎是完全无害的。具备生物抗菌性的Ag必须是极细的粉末态或者纳米态，因此采用粉末法制备合金和产品。
3、采用真空超音速雾化制备的金属粉末，具备粉末纯净度高、 粉末球形度高，流动性优异、粉末氧含量低、粉末稳定性高、粉末成品率高等优点，特别适合工业化大规模制造。
4、选区激光熔化（SLM）成形可实现定个性化制式齿科修复体制作，效率、精度、性能、成本、环保性均优于现有铸造工艺。
当然，实施本发明的任一产品并不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过以下本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
实施例1，
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 20-30%，Mo 5-10%，Ag 1-5%，Fe≤0.5%，Mn≤0.5%，Si≤1.0%，Ni≤0.05%，C≤0.3%，Be≤0.02%，Cd≤0.02%，Co基体。
本发明的进一步改进在于，一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：Cr 28%，Mo 6%，Ag 2.5%，Fe≤0.5%，Mn≤0.5%，Si≤1.0%，Ni≤0.05%，C≤0.3%，Be≤0.02%，Cd≤0.02%，Co基体。
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，具体步骤为：
1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；
2）雾化制粉，将合金熔体在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，在超音速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理，得到无空心粉的球形CoCrAgMo合金粉末，能满足选区激光熔化（SLM）工艺的应用需求；
4）选区激光熔化（SLM）成形。
为了进一步解释本实施例需要说明的是，步骤3）中，筛分时采用的筛网目数为：100目或270目。
为了进一步解释本实施例需要说明的是，步骤4）中，激光功率100~200W，扫描速度1000~1500mm/s，打印间距50~100μm，光斑直径50~100μm，铺粉层厚20~50μm。
实施例2，
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 20%，Mo 5%，Ag 1%，Fe 0.5%，Mn 0.5%，Si 1.0%，Ni 0.05%，C 0.3%，Be 0.02%，Cd0.02%，Co基体。
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，具体步骤为：
1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；
2）雾化制粉，将合金熔体在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，在超音速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理，得到无空心粉的球形CoCrAgMo合金粉末，能满足选区激光熔化（SLM）工艺的应用需求；
4）选区激光熔化（SLM）成形。
其中，步骤3）中，筛分时采用的筛网目数为：100目或270目。步骤4）中，激光功率100 W，扫描速度1000 mm/s，打印间距50 μm，光斑直径50 μm，铺粉层厚20μm。
实施例3，
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 30%，Mo 10%，Ag 5%，Fe 0.5%，Mn 0.5%，Si 1.0%，Ni 0.05%，C 0.3%，Be 0.02%，Cd0.02%，Co基体。
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，具体步骤为：
1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；
2）雾化制粉，将合金熔体在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，在超音速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理，得到无空心粉的球形CoCrAgMo合金粉末，能满足选区激光熔化（SLM）工艺的应用需求；
4）选区激光熔化（SLM）成形。
其中，步骤3）中，筛分时采用的筛网目数为：100目或270目。步骤4）中，激光功率100 W，扫描速度 1500mm/s，打印间距 100μm，光斑直径 100μm，铺粉层厚 50μm。
实施例4，
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 28%，Mo 6%，Ag 2.5%，Fe 0.5%，Mn 0.5%，Si 1.0%，Ni 0.05%，C 0.3%，Be 0.02%，Cd0.02%，Co基体。
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，具体步骤为：
1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；
2）雾化制粉，将合金熔体在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，在超音速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理，得到无空心粉的球形CoCrAgMo合金粉末，能满足选区激光熔化（SLM）工艺的应用需求；
4）选区激光熔化（SLM）成形。
其中，步骤3）中，筛分时采用的筛网目数为：100目或270目。步骤4）中，激光功率100 W，扫描速度1200mm/s，打印间距80μm，光斑直径80μm，铺粉层厚30μm。
实施例5，
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 25%，Mo 7%，Ag 3%，Fe 0.5%，Mn 0.5%，Si 1.0%，Ni 0.05%，C 0.3%，Be 0.02%，Cd0.02%，Co基体。
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，具体步骤为：
1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；
2）雾化制粉，将合金熔体在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，在超音速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理，得到无空心粉的球形CoCrAgMo合金粉末，能满足选区激光熔化（SLM）工艺的应用需求；
4）选区激光熔化（SLM）成形。
其中，步骤3）中，筛分时采用的筛网目数为：100目或270目。步骤4）中，激光功率1200W，扫描速度1500mm/s，打印间距100μm，光斑直径100μm，铺粉层厚50μm。
实施例6，
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 28%，Mo 7%，Ag 3%，Fe 0.2%，Mn 0.2%，Si 0.5%，Ni 0.01%，C 0.2%，Be 0.01%，Cd0.01%，Co基体。
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，具体步骤为：
1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；
2）雾化制粉，将合金熔体在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，在超音速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理，得到无空心粉的球形CoCrAgMo合金粉末，能满足选区激光熔化（SLM）工艺的应用需求；
4）选区激光熔化（SLM）成形。
其中，步骤3）中，筛分时采用的筛网目数为：100目或270目。步骤4）中，激光功率200W，扫描速度1000 mm/s，打印间距50μm，光斑直径50μm，铺粉层厚20μm。
实施例7，
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，由以下质量份原料组成：
Cr 22%，Mo 9%，Ag 2%，Fe 0.5%，Mn 0.3%，Si 0.4%，Ni 0.01%，C 0.2%，Be 0.01%，Cd0.02%，Co基体。
一种牙科活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，具体步骤为：
1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；
2）雾化制粉，将合金熔体在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，在超音速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理，得到无空心粉的球形CoCrAgMo合金粉末，能满足选区激光熔化（SLM）工艺的应用需求；
4）选区激光熔化（SLM）成形。
其中，步骤3）中，筛分时采用的筛网目数为：100目或270目。步骤4）中，激光功率150W，扫描速度1100mm/s，打印间距70μm，光斑直径75μm，铺粉层厚30μm。
通过上述实施例可知，本发明提供的一种牙科活动修复用3D打印金属粉末及其制备方法，至少实现了如下的有益效果：
1、本合金成分为自主设计开发的成分，在满足牙科活动修复体性能要求的同时，产品具备抗菌性。
2、银（Ag）的离子以及化合物对某些细菌、病毒、藻类以及真菌显现出毒性，但对人体却几乎是完全无害的。具备生物抗菌性的Ag必须是极细的粉末态或者纳米态，因此采用粉末法制备合金和产品。
3、采用真空超音速雾化制备的金属粉末，具备粉末纯净度高、 粉末球形度高，流动性优异、粉末氧含量低、粉末稳定性高、粉末成品率高等优点，特别适合工业化大规模制造。
4、选区激光熔化（SLM）成形可实现定个性化制式齿科修复体制作，效率、精度、性能、成本、环保性均优于现有铸造工艺。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (5)
1.一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，其特征在于，由以下质量份原料组成：
Cr 20-30%，Mo 5-10%，Ag 1-5%，Fe≤0.5%，Mn≤0.5%，Si≤1.0%，Ni≤0.05%，C≤0.3%，Be≤0.02%，Cd≤0.02%，Co基体。
2.根据权利要求1所述的一种牙科活动修复用3D打印金属粉末，其特征在于，由以下质量份原料组成：
Cr 28%，Mo 6%，Ag 2.5%，Fe≤0.5%，Mn≤0.5%，Si≤1.0%，Ni≤0.05%，C≤0.3%，Be≤0.02%，Cd≤0.02%，Co基体。
3.根据权利要求1所述的一种牙科活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
1）熔炼，将备好的化学成分进行配料，采用真空感应熔炼制备出母合金锭，切除头部缩孔的缺陷；采用真空热处理炉对母合金锭进行成分均匀化热处理；
2）雾化制粉，将合金熔体在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，在超音速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
3）筛分，在惰性气体保护下，采用超声波振动筛对制得的合金粉末进行筛分处理，得到球形CoCrAgMo合金粉末；
4）选区激光熔化（SLM）成形。
4.根据权利要求3所述的一种牙科活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，筛分时采用的筛网目数为：100目或270目。
5.根据权利要求3所述的一种牙科活动修复用3D打印金属粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中，激光功率100~200W，扫描速度1000~1500mm/s，打印间距50~100μm，光斑直径50~100μm，铺粉层厚20~50μm。
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