[發明專利]一種Ti6Al4V合金超聲潔牙工作尖制備工藝

在審

• 申請號: 202211537179.5
• 申請日: 2022-12-02
• 公開（公告）號: CN115815980A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 李益民;何哲宇;謝其煜;廖秋平;穆連彬;李云
• 申請（專利權）人: 桂林市銳鋒醫療器械有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;A61C17/20;C22C14/00;C22F1/18
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本發明涉及一種Ti6Al4V合金超聲潔牙工作尖制備工藝，包括01、將直徑為8～8.5mm的Ti6Al4V合金棒材升溫至一定溫度，在該溫度預熱一段時間；02、將預熱后的Ti6Al4V合金棒材反復拉拔使其直徑縮小為5.5～6.5mm；03、將拉拔完成后Ti6Al4V合金棒材進行矯直處理；04、將矯直完成后的Ti6Al4V合金棒材進行涂層，涂層后進行烘干；05、將烘干后的Ti6Al4V合金棒材進行加熱，加熱至一定溫度后保溫一段時間，然后冷卻至室溫；06、將冷卻至室溫的Ti6Al4V合金棒材進行加工，得到Ti6Al4V合金超聲潔牙工作尖。本發明的有益效果是：得到的Ti6Al4V合金超聲潔牙工作尖組織類型為變形等軸組織，有效降低工作尖彈性模量以降低工作尖表面機械損耗，同時使其機械品質因數Q_m大幅提高。

技術領域

本發明涉及潔牙工作尖領域，特別涉及一種Ti6Al4V合金超聲潔牙工作尖制備工藝。

背景技術

超聲潔牙系統主要由高頻功率源(發生器)和超聲振動系統兩部分組成。超聲振動系統又包括三個部分，壓電換能器、超聲變幅桿、超聲工作尖。超聲潔牙是通過壓電陶瓷的壓電效應將超聲波發生器產生的電能轉化成機械能，并通過變幅桿輻射至工作尖形成往復伸縮振動，工作尖與牙齒接觸，利用機械振動剝離、去除牙齒上的牙結石、色素和煙斑等，達到清潔、保護牙齒的作用。在超聲潔牙系統中，工作尖作為直接工作部位，其特性直接影響到整個系統的性能。鈦合金以其優異的生物相容性以及強度等特點，成為了最適合超聲潔牙工作尖的材料。而具有雙向組織(α+β)的鈦合金兼具高強度、良好的綜合性能與生物相容性。兩相鈦合金中，Ti6Al4V合金的應用最為廣泛，其典型的(α+β)雙相結構，使其兼具低聲衰減與高強度。同時，該合金具有高彈性應變極限和優異的生物相容性以及較低成本，是超聲潔牙工作尖合適的材料。

Ti6Al4V是典型的(α+β)兩相鈦合金，其組織可按α相的形貌與含量分為等軸組織、雙態組織與魏氏組織。目前由于等軸組織的制備工藝應用最為成熟，同時其力學性能優異，被廣泛應用于制作超聲潔牙工作尖。然而，等軸組織所表現出的宏觀彈性各向同性，使得工作尖在各個方向上的能量損耗相近，與超聲潔牙臨床要求的沿軸向能量利用率最高相違背。超聲潔牙工作尖臨床使用頻率超過了20kHz，即每秒經歷了20000次以上的振動，沿軸向機械品質因數Q_m過低將導致大量機械能轉化成內能，從而引起工作尖在潔牙過程中振幅降低，難以有效清除牙垢，同時使得工作尖異常發熱。為了獲得較大超聲能量利用率，主要通過對工作尖采用復雜的形狀設計，并通過精密加工的方式進行制備。

目前市面上超聲潔牙工作尖的形狀已超過100種，然而，鈦合金具有導熱系數較小，高溫化學活性較高以及摩擦系數大等特點，加工十分困難。同時，工作尖形狀越復雜，其表面機械損耗越嚴重。因此，通過復雜的形狀設計，對工作尖機械品質因數Q_m的提高有限，且增加了工作尖生產與加工成本。如果能通過加工與熱處理工藝改進，優化Ti6Al4V合金軸向的微觀組織體積分數與排列，從而提高Ti6Al4V合金工作尖材料本質的超聲能量利用率，則可徹底解決這一難題。因此，通過優化工作尖材料的制備工藝，調整Ti6Al4V合金的微觀組織以提高超聲潔牙工作尖的機械品質因數Q_m具有高臨床使用價值與工程應用價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是制備一種Ti6Al4V高機械品質因數Q_m的合金超聲潔牙工作尖。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種Ti6Al4V合金超聲潔牙工作尖制備工藝，包括如下步驟：

01、將直徑為8～8.5mm的Ti6Al4V合金棒材升溫至一定溫度，在該溫度預熱一段時間；

02、將預熱后的Ti6Al4V合金棒材反復拉拔使其直徑縮小為5.5～6.5mm；

03、將拉拔完成后Ti6Al4V合金棒材進行矯直處理；