齿科常用合金加工及其生物医学性能研究

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本文采用激光焊接、化学抛光及表面活性化处理等技术加工处理齿科常用CoCr、NiCr及Ti合金。利用XRD、SEM、EDS、AAS等分析手段研究了CoCr、NiCr、NiTi及Ti合金经激光焊接、活性化处理及化学抛光后组织结构、机械性能及耐腐蚀性变化规律,采用体内、体外生物学评价实验和临床应用对齿科常用合金经加工处理后生物相容性及生物活性进行了评价,结果表明:1.在电压280V,脉冲时间10ms,光斑直径0.6mm焊接参数条件下,激光焊接CoCr-NiCr异种合金时,强度(565.42±60.02 MPa)与延伸率(6.24±0.38%)均可满足义齿正常功能要求。熔焊区显微组织致密、细小,熔焊区与两侧母材呈冶金结合。熔焊区NiCr合金侧发生晶间腐蚀倾向明显,热处理、烤瓷升温有助于降低熔焊区NiCr合金侧晶间腐蚀倾向。CoCr侧组元成分由于原子扩散分布比较均匀,和烤瓷升温相比,热处理后元素分布更加均匀。焊接付耐腐蚀能力较高,电化学腐蚀过程中,CoCr合金对NiCr合金具有阳极保护作用,有助于减少NiCr合金Ni2+离子的释出。体内外实验表明激光焊接齿科CoCr-NiCr合金未见细胞毒性反应,病理组织学反应分级为0级,长期与口腔粘膜组织接触无刺激性,细胞相对增殖度(RGR)93.69%,反应分级为1级,急性全身毒性符合规定。临床应用及随访观察显示CoCr-NiCr合金激光焊接义齿就位顺利,固位良好,焊区未见断裂、开焊、变形及腐蚀变色现象,患者感觉义齿舒适、咀嚼效能高。2.研制了适合口腔铸钛修复体化学抛光的抛光液,其组成是:体积比为1:1:3的氢氟酸、硝酸和乳酸。化学抛光1min铸钛表面的Ra值为0.092μm,失重率为2.768%,表面氧化膜厚度在5μm左右,使用该抛光液,在一定操作条件下进行化学抛光对钛的机械性能无影响,满足临床应用精度要求。临床应用表明钛修复体化学抛光操作简便、高效,抛光面光泽持久,义齿戴用后无明显变色及变暗现象。3.利用化学法活性化处理可以在NiTi合金表面仿生生长磷灰石,其成分和结构近似于自然骨中的矿物质,晶粒为纳米尺度。长期(2年)植入兔股骨内种植体与受植骨间为完全性骨结合,较表面未处理组形成了更成熟的骨板层结构与骨改建的结合线,表明NiTi合金经过活性化处理后可以获得良好的生物活性及长期植入安全性。
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