本发明系牙科用高铜白银合金粉制造方法。主要适用于制造医用牙科修复龋齿的填充材料。 根据专利文献昭51-87120,昭51-0107221和J805563,目前,白银合金粉通用的制造方法有两种,即切削法和喷雾法。切削法是将铸态合金锭在车床上车成切屑,然后研磨成粉末。该方法虽然简单,但操作繁杂,费时费工。效率低。如将一公斤左右的合金锭切削成粉末,需4小时左右;同时切削过程中,切屑或粉末易于氧化,为此需往合金中加入一定量的锌进行脱氧;这种材料在使用时还有一个缺点,即当龋齿填充时,不填混入水分后,容易引起充填后期填充体的异常膨胀,给患者带来难于忍受的痛苦;此外,由于切削刀具的磨损,合金粉中将不可避免地渗入夹杂;再者,合金锭的冷却过程是缓慢的,凝固过程中必然会产生偏析,使之成分不均匀,由它制成的合金粉的成分也势必不均匀,这些都降低合金粉的性能。喷雾法是将熔化的合金熔体,通过高速喷雾冷却成粉末。该方法虽能得到成分均匀、性能优良的合金粉,但缺点是它需具备一套复杂的喷粉装置,这种装置需百万元以上的投资,且工艺也复杂。
本发明的目的在于提出一种设备、工艺简单,投资少,效率高,且又能制取成分均匀、性能优异的合金粉的制造方法。
本发明是根据现有技术中,金属熔体快速冷却制成非晶薄带或丝的原理,为了能直接将白银合金熔体快速冷却制成粉末,设计了一种新颖地表面具有纵横斜交的细密条纹的冷却辊;同时,还提出了一套完整的适用于将白银合金熔体快速冷却制成细粉及细薄片的具体工艺,并得到了满意的效果。
本发明的具体工艺流程如下:
合金配料→真空熔炼→高频感应重熔→喷射高速冷却→研磨→筛选→真空退火。
试验装置示意图如附图。详细工艺流程如下:
将按成分配比备好的合金料在真空炉中熔炼真空度达到10-4毫米汞柱高后,通入氩气保护,加热至1100℃,保温20分钟后炉冷成合金锭。将合金锭装入底部有喷口(缝隙)的石英封管中(见附图)通过高频感应线圈3使合金在氩气保护下重熔。当合金完全熔化后,由于熔体表面张力,可以避免合金熔体从石英管底的喷口5漏溢。随后,具有一定压力的氩气通过橡皮导管1冲击熔体,使金属熔体从喷口5很快挤出,并且直射到高速旋转的冷却辊6上。合金熔体在高速旋转的具有细条纹的辊面上形成粉末和细薄片流8,并喷甩出去。
根据石英管底封口上的喷口5的尺寸和喷射条件,可控制粉末及细薄片的大小。由冷却辊表面喷甩出去的粉末及细薄片收集在特制的溶器7中。其中,约20~60%的粉末符合要求,余下的稍加研磨(研磨时间约2-3分钟)后就能达到使用要求。最后经150~300℃真空退火1~2小时,即可得到性能优异的白银合金粉。
上述工艺中,石英管底喷口尺寸为0.1~0.3毫米,冲击熔体的氩气压力为0.1~0.5公斤/厘米2,高速旋转冷却辊的线速度为25~30米/秒
用本发明制取白银合金粉,其设备简单,投资少(约10万元),见效快,与切削法制粉相比,具有明显的优点。例如一公斤左右的合金熔化后,本发明只需1~2分钟就可喷甩完,而切削法,一公斤左右的合金锭,则需4小时才能完成;本发明的产物是由液态快速冷却而成,因而保证了成分均匀,含氧量也低,经实际测定比通用的切削法的氧含量低5~10倍,因而在临床使用时,耗汞量显著减少,各项性能指标均达到或超过现有切削法生产的产品。各项性能对比见表1。
表1测试项目本发明切削法维氏硬度HV119103抗压强度kg/mm24036在37℃乳酸中浸泡一个月后失重0.3%1.0%含氧量 %0.0330.25耗汞量 (合金粉重/汞重)1:1.11:1.6
本发明的另一特点是,以极快的速度迅速冷却合金熔体,即在熔点以下的冷却速率极快,使熔体的质点来不及重新排列成晶粒,并使液体中比较紊乱的原子排列保留到固体中,从而避免结晶,而制成非晶合金。非晶固体在热力学上属于亚稳态,其自由能比相应晶体的自由能高,并在一定条件下有可能转变为晶体,非晶合金在一定温度下进行等温退火,经过一定时间的孕育之后,就有可能长大转变为细小尺寸约为5微米的微晶。这种合金粉按一定比例混汞后,合金粉汞化凝固可控制在10分钟以内,便于牙科医生进行精修补操作。
附图说明,图中1为氩气导管;2为合金料;3是为加热合金料而安装在石英封管4外壁的感应线圈;石英封管是盛装合金料的容器,它的底部有一个喷射金属熔体用的喷口5;6为高速旋转的冷却辊,其表面刻有纵横斜交叉的细条纹,金属熔体通过石英封管喷口喷射在高速旋转的冷却辊上,形成粉末及细薄片流8;7是收集被喷甩出来的粉末及细薄片的特制容器,9为密封圈;10为测量氩气压力的气压表。
实施例
按43%Ag、25%Cu、32%Sn的成分配比进行配料,并在真空炉中熔炼,真空度为10-4毫米汞柱高,随后通氩气保护,升温到1100℃,保温20分钟,炉冷成合金锭。将合金锭装入石英封管中,通过感应加热熔化,石英封管底部喷口尺寸为0.2毫米,金属熔体喷射温度控制在650℃,冲击金属熔体的氩气压力为0.2公斤/厘米2,高速旋转冷却辊线速度为28米/秒。收集的金属粉末约30%,其余的研磨3分钟,最后经200℃退火1小时,即成为可供医用的白银合金粉。