噴砂對鈦鑄件表面結構的影響
發布時間：2011-08-26 共1頁
本項研究通過對純鈦鑄件表面經不同條件噴砂后，鑄件減重（Wt）與表面粗糙度（Ra值）的測定及金相觀察，考察噴砂對其表面結構的影響，為純鈦鑄件的后期表面處理提供實驗依據。
1.材料方法：用鋯英石包埋料作內包埋，磷酸鹽包埋料外包埋，LZ-Ⅱ型牙科鑄鈦機（第四軍醫大學口腔醫學院、洛陽通用輕工機械廠共同研制）鑄造10mm×10mm×1.4mm的純鈦（TA2，西北有色金屬研究院研制）鑄件120個。依下述條件按平衡實驗設計共分為24組：噴砂壓力分別為0.2MPa、0.4MPa和0.6MPa，噴砂時間分別為：10、30、60和90s，砂粒為80#白剛玉（WA）和綠碳化硅（GC），每組5個試件。每個試件的相對面分別用WA及GC在相同壓力和時間條件下噴砂，噴嘴距試件20mm，噴射角度45°。噴砂后試件表面用氣水槍沖洗，自然干燥12h后作測試。用精密電子天平（Sartorius Basic，Germany）稱重噴砂前、后的試件，計算Wt.用表面粗糙度測量儀（TR-240型，北京時代集團）測定各組中4個試件的Ra值。各組Wt及Ra值比較，均為4個測量值的均值。第5個試件按金相試件要求制備后，用廣視角金相顯微鏡（MM-6，Leits，Germany）觀察其中心橫斷面的表層結構。
2.結果：純鈦鑄件的Wt隨噴砂時間延長和所用壓力增加而增大，且在相同的壓力及時間下使用WA比GC對純鈦鑄件表面的Wt大。最小Wt（1.950mg）為使用GC、在0.2MPa壓力下噴砂10s組，最大Wt（12.425mg）為使用WA、在0.6MPa壓力下噴砂90s組，二者相差達6倍多。
噴砂前鑄件Ra值為3.718μm.經3種壓力下噴砂10s后，使用WA各組的Ra值即不再發生明顯變化；而使用GC的各組經30s后Ra值才不再發生明顯變化。隨著壓力增大，噴砂相同后時間的鑄件表面Ra值均有不同程度的降低，最小Ra值（0.915μm）為使用WA、在0.6MPa下噴砂30s組。
鑄件表面污染層的金相結構由外向內明顯地分為燒結層、氧化層（α-case層）、富Si-P層和樹枝狀結晶層，厚度約為75μm.噴砂90s后，使用GC、3個壓力組的鈦鑄件表面α-case層均被噴除；富Si-P層仍存在，但隨著噴砂壓力增大而變薄。使用WA的0.4MPa壓力組則無殘余富Si-P層存在，在0.6MPa壓力下30s后，α-case層和富Si-P層均已被去除，但樹枝狀結晶層依然存在且隨噴砂時間延長而變薄。
3.討論：由于相同條件下WA比GC的去除量大，去除純鈦鑄件表面污染層的效果好，所以，在鈦鑄件噴砂時使用臨床常用的剛玉砂即可。本實驗中，Wt隨噴砂壓力的增大而增加，提示在去除表面污染層時，可使用較大壓力。但義齒屬精密復雜鑄件，噴砂對其精度的影響需進一步探討。純鈦鑄件表面噴砂一定時間后，其Ra值基本不再變化，且金相觀察表明在較短時間內去除燒結層和氧化層后，并不能在設定時間內完全去除樹枝狀結構層。因此可以推測，鈦鑄件表面Ra值在較短時間內迅速下降，然后趨于不變，反映了噴砂前后污染層不同層次的表面特性亦不同。
盡管在實驗限定條件下，污染層去除量隨噴砂時間延長而增大，但金相觀察表明噴砂90s仍未能將污染層完全去除。而噴砂時可見火花產生，長時間連續噴砂是否會引起二次污染仍有待探討。因此，噴砂后尚需進一步改進處理才能完全去除純鈦鑄件表面的污染層。
1.材料方法：用鋯英石包埋料作內包埋，磷酸鹽包埋料外包埋，LZ-Ⅱ型牙科鑄鈦機（第四軍醫大學口腔醫學院、洛陽通用輕工機械廠共同研制）鑄造10mm×10mm×1.4mm的純鈦（TA2，西北有色金屬研究院研制）鑄件120個。依下述條件按平衡實驗設計共分為24組：噴砂壓力分別為0.2MPa、0.4MPa和0.6MPa，噴砂時間分別為：10、30、60和90s，砂粒為80#白剛玉（WA）和綠碳化硅（GC），每組5個試件。每個試件的相對面分別用WA及GC在相同壓力和時間條件下噴砂，噴嘴距試件20mm，噴射角度45°。噴砂后試件表面用氣水槍沖洗，自然干燥12h后作測試。用精密電子天平（Sartorius Basic，Germany）稱重噴砂前、后的試件，計算Wt.用表面粗糙度測量儀（TR-240型，北京時代集團）測定各組中4個試件的Ra值。各組Wt及Ra值比較，均為4個測量值的均值。第5個試件按金相試件要求制備后，用廣視角金相顯微鏡（MM-6，Leits，Germany）觀察其中心橫斷面的表層結構。
2.結果：純鈦鑄件的Wt隨噴砂時間延長和所用壓力增加而增大，且在相同的壓力及時間下使用WA比GC對純鈦鑄件表面的Wt大。最小Wt（1.950mg）為使用GC、在0.2MPa壓力下噴砂10s組，最大Wt（12.425mg）為使用WA、在0.6MPa壓力下噴砂90s組，二者相差達6倍多。
噴砂前鑄件Ra值為3.718μm.經3種壓力下噴砂10s后，使用WA各組的Ra值即不再發生明顯變化；而使用GC的各組經30s后Ra值才不再發生明顯變化。隨著壓力增大，噴砂相同后時間的鑄件表面Ra值均有不同程度的降低，最小Ra值（0.915μm）為使用WA、在0.6MPa下噴砂30s組。
鑄件表面污染層的金相結構由外向內明顯地分為燒結層、氧化層（α-case層）、富Si-P層和樹枝狀結晶層，厚度約為75μm.噴砂90s后，使用GC、3個壓力組的鈦鑄件表面α-case層均被噴除；富Si-P層仍存在，但隨著噴砂壓力增大而變薄。使用WA的0.4MPa壓力組則無殘余富Si-P層存在，在0.6MPa壓力下30s后，α-case層和富Si-P層均已被去除，但樹枝狀結晶層依然存在且隨噴砂時間延長而變薄。
3.討論：由于相同條件下WA比GC的去除量大，去除純鈦鑄件表面污染層的效果好，所以，在鈦鑄件噴砂時使用臨床常用的剛玉砂即可。本實驗中，Wt隨噴砂壓力的增大而增加，提示在去除表面污染層時，可使用較大壓力。但義齒屬精密復雜鑄件，噴砂對其精度的影響需進一步探討。純鈦鑄件表面噴砂一定時間后，其Ra值基本不再變化，且金相觀察表明在較短時間內去除燒結層和氧化層后，并不能在設定時間內完全去除樹枝狀結構層。因此可以推測，鈦鑄件表面Ra值在較短時間內迅速下降，然后趨于不變，反映了噴砂前后污染層不同層次的表面特性亦不同。
盡管在實驗限定條件下，污染層去除量隨噴砂時間延長而增大，但金相觀察表明噴砂90s仍未能將污染層完全去除。而噴砂時可見火花產生，長時間連續噴砂是否會引起二次污染仍有待探討。因此，噴砂后尚需進一步改進處理才能完全去除純鈦鑄件表面的污染層。
