一种牙科修复材料

摘要

本申请提供一种牙科修复材料，其原料包括Ag、Pd、Cu、Au。本发明提供的牙科修复材料，其生物相容性、抗腐蚀性能好，价格适中，是一种高贵合金理想的替代材料。

权利要求

1.一种牙科修复材料，其特征在于，其原料按质量百分比计，具体为：Ag 47％～50％、Pd 22％～25％、Cu 15％～17％和Au 10％～12％；

所述的牙科修复材料在渗透炉中进行固溶处理，从15℃升温到900℃，升温速度15℃/min，保温30min后在冰水中淬火冷却，之后在400℃、50min为时效硬化温度和时间进行时效处理。

2.根据权利要求1所述的牙科修复材料，其特征在于，其原料按质量百分比计，具体为：Ag 49％、Pd 25％、Cu 15％和Au 11％。

说明书

一种牙科修复材料

技术领域

[0001] 本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种牙科修复材料。

背景技术

[0002] 从20世纪初精密铸造技术被引入牙科修复工艺后，金属材料就正式进入牙科修复领域，迄今依然是口腔修复应用最多最广泛的材料。资料显示，牙科金属材料的产值在牙科
耗材总产值中占了约为66.3％比重。目前牙科镍基烤瓷合金价格约为2～4元/g，贵金属合
金约为150～650元/g，其价格均远远高于一般的工业用合金材料，表明牙科合金同时具有
的极高附加价值。牙科合金材料按成分主要分三种：高贵、半贵和非贵金属合金材料。高贵
金属合金主要是金钯合金，是最早的牙科合金材料，其中贵金属含量大于75％，具有良好的
生物相容性，适合的机械性能，优秀的耐腐蚀性，良好的色泽，是理想的口腔修复材料。非贵
金属主要是钴铬和镍铬合金，合金价格低廉，但存在生物相容性差，患者对金属离子过敏等
诸多缺点。

[0003] 目前国内牙科修复材料的状况，使用量最大的是非贵金属材料，镍铬、钴铬合金的生物相容性差，金属离子的过敏反应，尤其是作为III类合金使用时的牙龈变色问题无法解
决。牙科高贵和半贵合金材料方面，目前主要依靠进口，产品类型单一，目前患者的选择范
围就只有金钯合金和钯基合金材料。基于目前国内的消费水平和消费观念，上述两种材料
的价格稍贵，急需价格较低，机械性能较好，生物相容性较好的牙科修复材料。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种牙科修复材料。

[0005] 一种牙科修复材料，其原料包括Ag、Pd、Cu、Au。

[0006] 进一步地，如上所述的牙科修复材料，其原料按质量百分比计，包括：Ag47％‑50％、Pd22％‑25％、Cu15％‑17％、Au10％‑12％。

[0007] 进一步地，如上所述的牙科修复材料，其原料按质量百分比计，包括：Ag49％、Pd25％、Cu15％、Au11％。

[0008] 一种牙科修复材料的制备方法，包括：将Ag、Pd、Cu、Au银放入非自耗真空熔炼炉中熔炼电流100－290A，电压220V，真空度5×10‑3Pa，熔炼成块后翻转4次进行重熔来保证其
成分的均匀性，熔炼后直接铸造成试样。

[0009] 进一步地，如上所述的方法，所述试样为10mm×10mm×1mm的试样。

[0010] 有益效果：

[0011] 本发明提供的牙科修复材料，在其性能(生物相容性、耐腐蚀性能)达到设计要求的同时，减少了Au、Pd的含量，从而降低了合金材料的成本。

附图说明

[0012] 图1为牙科修复材料样本的差热分析图样；

[0013] 图2为牙科修复材料样本400℃强化处理的X衍射叠加图；

[0014] 图3为牙科修复材料样本600℃强化处理的X衍射叠加图；

[0015] 图4为牙科修复材料样本400℃时效处理100分钟的SEM图；

[0016] 图5为牙科修复材料样本600℃时效处理5分钟的SEM图；

[0017] 图6为牙科修复材料样本能谱分析图；

[0018] 图7为牙科修复材料样本沉积相的点扫描图；

具体实施方式

[0019] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0020] 本发明牙科合金材料的制备工艺：

[0021] 在WS‑4非自耗真空熔炼炉中熔炼，电流100－290A，电压220V，真空度5×10‑3Pa，熔炼成块后翻转4次，待自然冷却后取出备用。合金熔铸成锭后采用标准牙科铸造程序铸造
成10mm×10mm×1mm的试样。铸态合金的硬度为211。

[0022] 合金的测试：

[0023] 通过差热分析了解了合金固‑液平衡相，确定相变温度和强化处理温度

[0024] 差热分析样本经固溶处理后去除表面氧化层备用。差热分析仪为Netzsch STA449C(Netzsch Company，德国)，在空气气氛下进行，升温速度10℃/min。

[0025] 根据图1结果显示：升温过程中，在459℃处有明显的放热峰，在948.4℃处有明显的吸热峰，据其面积计算459℃处发生了相变，而948.4℃应为合金固相线温度，降温过程中
未见明显相变(注：1010℃处为合金液相线温度)。由此确定合金的相变温度为459℃.据此
初步将400℃,,600℃设定为强化处理温度。

[0026] 在不同的强化温度下进行不同时间的时效强化处理，确定最佳时效强化程序。

[0027] 试样在硬度测试前先在渗透炉中进行固溶处理：从15℃升温到900℃，升温速度15℃/min，保温30min后在冰水中淬火冷却(ST处理)。之后分别在400℃,600℃等温时效处理，
淬火冷却。硬度测试前，首先依序采用200目、400目、600目、800目、1200目砂纸以标准金相
抛光程序抛光，抛光过程滴水冷却。之后在HDX－1000TM/LCD数字式显微硬度计上进行显微
维氏硬度(Hv)测量，加载力为300gf，加载时间10s。每个试样测量10个点，取其平均值。合金
ST处理后的硬度为154。

[0028] 表1不同处理温度下的硬度变化

[0029]

[0030] 如表1所示，为在不同处理温度下的硬度变化。明显可见在400℃处理时，合金硬度呈单调上升，硬度最大值出现在100分钟时，达到316，与ST处理合金硬度相比，提高了
105％，较铸态硬度提高了49.7％，但是在时效处理50分钟与100分钟的硬度变化不大。在
600℃处理时，合金硬度在2分钟时达到最大值287，但之后迅速降低，10分钟时为最低值
159，与ST处理后的硬度接近，较铸态硬度降低24.6％。从此可以将400℃,50分钟确定为最
佳的时效硬化温度和时间。同时可以将ST处理确定为时效软化处理。

[0031] 采用扫描电镜(SEM)进行形貌观察，用X衍射及能谱分析确定相变及析出相的主要成分，了解相变与合金硬度的关系。

[0032] 图2为400℃强化处理的X衍射叠加图；图3为600℃强化处理的X衍射叠加图；由X衍射参数分析得知，合金由α相和β相组成，晶格参数分别为 和 由合金
组分推算，α相为富Ag相，β相为富Pd相。在400℃时效处理组，α相的晶格参数随时间单调变
大，说明有小分子元素从中析出。β相的晶格参数变化不稳定，且在50分钟时消失，与此同
时，有新相在2‑theta＝42.8°处出现。100分钟时，分别在2‑theta＝41.4°和42.81°处有2个
新相出现。分析认为在42.8°和42.81°处的新相为富Cu相，在41.4°出现的新相为CuPd相。衍
射峰的半高宽(FWHM)与内应力密切相关，β相的半高宽与时效时间呈正相关，据此分析认为
合金硬度增加与相变产生的内应力密切相关。

[0033] 600℃强化处理的X衍射叠加图分析显示，在5分钟处有新相出现。与400℃组相似，α相随时间变化无明显变化，而β相在5分钟处消失，同时有新相在2‑theta＝41.36°,
41.40°,41.48°,41.29°处出现。衍射数据显示新相均为CuPd相，随着新相的出现，合金硬度
迅速下降，这说明新相的出现没有使合金硬度增加，反而使之明显降低了。α,β和CuPd相的
半高宽分析结果与400℃组相似，说明合金硬度增加与相变产生的内应力密切相关。

[0034] 我们又对400℃时效处理100分钟和600℃时效处理5分钟的样本进行了SEM形貌观察及EPMA能谱分析。

[0035] 图4为400℃时效处理100分钟的SEM图；图5为600℃时效处理5分钟的SEM图；图4可见明显的析出相，颗粒较小，无明显形状。图5可见明显的片状析出物。

[0036] 能谱分析也显示有富Cu相析出，见图6.图7为沉积相的点扫描，结果显示为Cu7PdAu2。

[0037] 综上所述，本发明提供的牙科低金含量银钯合金，确定了其相变温度和强化处理温度，探讨了时效强化前处理工艺，时效强化时间，强化温度等因素对合金硬度的影响，绘
制出时效处理温度、时间与合金硬度变化关系曲线，掌握了牙科低金含量银钯合金的时效
强化基本规律。采用X线衍射，金相显微镜，扫描电镜，能谱分析了解了合金材料在强化处理
过程中的相变，结晶相的形成及晶粒大小的变化以及相变对合金硬度的影响，摸索出最佳
的强化程序。

[0038] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。