[发明专利]一种提高车针耐磨性的低温多元纳米复合渗剂和表面处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及口腔医疗器械领域，具体涉及一种提高车针耐磨性的低温多元纳米复合渗剂和表面处理工艺。

背景技术

牙科手机车针，又称为牙钻，用于钻削牙齿时使用，是口腔医师临床治疗必不可少的重要工具，也是重要的齿科易耗器械之一。牙表面是一层坚硬的牙釉质，其莫氏硬度高达6-7，因此车针只有足够高的表面硬度才能高效地磨削牙釉质。牙科车针包括针头和柄部，头部可以采用硬质合金，如碳化钨，或沉积纳米金刚石，提高车针的耐磨性能。

目前，国内口腔医师使用的多为钨钢牙科车针和金刚砂车针，国外口腔医师主要使用高速钨钢车针，极少使用高速金刚砂车针。金刚砂车针19世纪70年代初80年代末进入牙科领域，有二十多年的历史。金刚石磨粒被包埋镶嵌在镀层金属中，因而把持力不大，在负荷较重的高效磨削作业中，经常会发生金刚石磨粒剥落而引起车针失效。因此，目前金刚石车针制品最大的缺点就是耐磨性能差、切削效率低，在使用中需要经常更换。申请号为201010565641.3的中国发明专利和申请号为200310106958.0的中国发明专利公开了提高电镀金刚石结合强度的方法。申请号为200610128409.7的中国发明专利和申请号为200610128408.2的中国发明专利分别公开了采用脉冲电镀技术制备纳米镍和纳米镍钴材料作为金刚石工具的胎体材料，从而提高胎体材料的强度、硬度和耐磨性，最终达到缩短制造周期，延长工具使用寿命的目的。

90年代初，钨钢车针进入牙科领域，其硬度高，是牙齿硬度的3-5倍。根据工作部和柄部材质的不同又分为焊接式和整体式二种。焊接式钨钢车针工作部是钨钢，柄部是钢或不锈钢，通过焊接而成。整体钨钢工作部柄部为整体钨钢制成，车针由于没有焊缝加工，临床使用时不掉头、没有形变，同心度极高，无摆动，转动平稳，不伤手机，患者没有震动感。同金刚砂车针相比，钨钢车针的优势：一是使用寿命长。钨钢车针使用寿命是金刚砂车针的4-5倍。二是切削牙体表面光滑，无划痕。

随着牙齿材料如烤瓷熔附金属全冠，特别是氧化锆、钴铬合金的应用，其硬度越来越高，对车针的耐磨性也提出新的挑战。为提高车针的耐磨性，刃头采用碳化钨硬质合金制造，通过焊接组装在一起，但该车针具有如下缺点：焊接时针体与硬质合金刃头两者的同心度难以保证，故使用时易断头或折断。同时，碳化物硬度高，脆性大，故加工困难，成品率低。授权发明专利“齿科用高速涡轮车针及其制造方法”(专利号：ZL90108737.8)对其刃头表面进行渗硼强化处理，渗硼温度750℃-950℃，保温时间3-7h，使刃头表面获得一定厚度且致密的硼化物层。其处理温度高，试车针心部组织粗大，强度降低，易于发生断针现象。中国发明专利“一种双金属硬质合金牙钻”(申请号：200710130873.4)采用了双金属硬质合金牙钻，既钻柄采用不锈钢，钻头的主要成份是硬质合金，钻柄和钻头通过电融焊接。不锈钢线膨胀系数为12.3X10^-6/℃，两种材料的膨胀系数相差大，导致针头和柄部焊接在一起时，焊接以后内应力很大，容易出现裂纹，且焊接处抗弯强度不高。因此，焊接车针存在加工同心度差和焊接断裂问题。

发明内容

针对临床应用车针存在的上述问题，本发明提供一种提高车针耐磨性的低温多元纳米复合渗剂和表面处理工艺。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种提高车针耐磨性的低温多元纳米复合渗剂，其是由纳米渗剂、纳米还原剂和表面保护剂组成；所述纳米渗剂由粒径5～50nm的V₂O₅纳米颗粒和粒径5～50nm的Cr₂O₃纳米颗粒组成，V₂O₅纳米颗粒和Cr₂O₃纳米颗粒的重量配比为(6.0～8.6)∶(4.2～5.8)；所述纳米还原剂选用粒径5～40nm的Si纳米颗粒，纳米还原剂的添加重量为纳米渗剂用量的3.0-4.5倍；所述表面保护剂是由粒径均为800～1200目的碳酸镁、氢氧化铝和氢氧化钙组成，碳酸镁、氢氧化铝和氢氧化钙的重量配比为1.0∶1.0∶1.0。

采用上述的低温多元纳米复合渗剂对车针进行表面处理的工艺，步骤如下：

a将车针基体除油除脂干燥，插入到挂具孔中待用；

b将纳米渗剂、纳米还原剂按比例混合后放入无水乙醇中超声分散20-30分钟，利用涂料喷枪，均匀的喷涂在经步骤a处理后的车针基体刃口表面，厚度1.5-3.0μm；