纯钛铸造资料.doc

随着社会的进步，口腔科用于制作义齿的材料也越来越多，有金属、塑料、复合树脂、陶瓷等等。其中用于制作义齿的金属材料主要有钴铬合金、镍铬合金、金合金，近年来又出现了纯钛和钛合金。金合金很适合制作义齿，但是它的价格昂贵，难以广泛应用。钴铬、镍铬合金虽然价格较低廉，但因含有Ni、Cr、Co等对人体有害的元素，故不是制作义齿的理想材料。金属钛有着极佳的生物相容性、比强度高、对X射线呈半阻射，很适宜制作口腔修复体。所以，发达国家从上世纪80年代就开始了钛制修复体的研究，无论是钛制义齿的加工工艺还是与之相配套的器材、设备，都取得了可喜的成绩。我国的钛资源居于世界首位，为口腔科钛制义齿的广泛开展提供了极为有利的条件。目前，国际上最普遍的钛制义齿加工工艺，仍然是用精密铸造的方法，可将钛制成各类可摘义齿的支架、固定义齿的冠桥及烤瓷修复的基底冠。但是，熔融状态下钛与氧、氮、氢等单质、氧化物、氯化物、氟化物等均能发生强烈的反应，致使铸钛包埋料（铸型材料）的选用非常困难。尽管日本通过多年的研究推出了Titanium-vest、Titanium-vest-D（Ohara Co.），Selevest-DM、Selevest-D（セレック），美国有Tycast Mold（Pentron Co.）,德国有Tancovest（Bego Co.）,Rematitan plus(Dentaurum Co.)等商品化的产品，虽都有各自的优势，但也存在着各自的缺点，诸如污染层过厚、铸件精度不足等。理论上与熔融钛呈钝性的氧化物在焙烧温度下形变量都不大，无法完全补偿钛铸造过程的冷凝收缩；而在焙烧温度下发生晶型转变体积改变较大的材料能够补偿纯钛的铸造收缩，但是易跟熔融钛发生反应，生成较厚的污染层，影响钛制修复体的物理机械性能。目前既能解决钛制修复体的精度，又能减少污染的铸钛包埋材料尚未见报道，因此关于钛铸造包埋料的研发工作仍是一个热点。此外，目前几种性能较好的商品化铸钛包埋料的价格昂贵，厂家的说明书上还要求使用本厂配套的铸造系统（铸钛机、钛材），这又在一定程度上增加了钛制修复体的成本，最终使钛制修复体的价格与使用贵金属材料制作的价格不相上下。这就阻碍了广泛开展纯钛修复体的临床应用。 虽然第四军医大学和河南洛阳涧西轻工通用机械厂共同研制了国内首台牙科铸钛机，并在国内销售了23台，为钛制义齿在我国的广泛开展奠定了坚实的基础，但由于口腔科冠桥修复体的精度要求高，内部（轴壁）适合性＜73μm，边缘适合性＜100μm，目前还没有国产化的包埋料能满足这一要求。因此，本课题旨在开发出我国自己的口腔科纯钛冠桥专用包埋料，进一步拓宽钛制义齿的应用范围，降低钛制义齿的成本，使广大的患者受益。一、纯钛的性质 （一）钛的物理性质［1～6］ 1. 晶体结构 金属钛具有两种同素异形态，低温（＜882.5℃）稳定态为α型，密排六方晶系；高温稳定态为β型。体心立方晶系。 α-Ti的晶格参数，25℃时为：a＝2.9503±0.0004?，c＝4.6832±0.0004?，c / a=1.5873±0.0004。由于α-Ti的c/a比值小于理想球形轴比1.633，所以钛是可锻性金属。α-Ti中存在的杂质对其晶格构造是有很大影响的，微量氧、氮的存在会使晶格沿c轴方向增长，引起c值的增加，而a值实际上几乎不发生变化。 β-Ti的晶格参数，900℃时a＝3.3065±0.0001?。2. 相变性质 钛的两种同素异形态转化（α-Ti、β-Ti）温度为882.5℃，由α-Ti转化为β-Ti时，其体积增加为5.5％。氧、氮、碳是α-Ti的稳定剂，在钛中存在氧、氮、碳杂质则会使相变（α-Tiβ-Ti）温度升高，从而可根据转化温度的变化来判断钛中杂质含量的多寡。 钛的熔点为1668±4℃。由于熔融钛几乎可与一切耐火材料发业作用，因此测量熔化潜热较为困难。已测得熔化潜热范围是3.7~5.0千卡/克原子。熔点时液钛的表面张力为1588达因/厘米，1730℃时液钛的动力粘度为8.9×l0-5米2/秒。 3. 密度和膨胀系数 α-Ti的密度在20℃时为4.506~4.516克/厘米3。因为钛与氧形成间隙固溶体时，其晶格发生明显的畸变，所以当钛中含有氧时，其密度随之增加。 α-Ti单晶的线膨胀系数是各向异性的，在0℃时a轴方向为7.34×l0-6/度，c轴方向为8.9×l0-6/度。由于c轴方向的线膨胀系数比a轴方向大，所以六方晶胞轴比c / a值随温度的升高而增加。 在20~300℃时α-Ti多晶的平均线膨胀系数为8.2×l0-6/度。 900℃时β-Ti的密度为4.32克/厘米3，1000℃时为4.30克/厘米3。熔化钛密度（在熔点温度）为4.11±0.08克/厘米3。 （二）机械性质 钛具有可塑性。高纯钛的延伸率可达