钛钛合金在口腔技术中的应用

摘 要：社会的进步,人们健康意识的不断增强,钛及其钛合金材料以其优越的性能,高的强度、轻的比重、强的耐腐蚀性和好的焊接性,使之在工业领域应用很多,尤其是它与人体有很多相融合之处,使得在口腔领域上的应用更为广泛.

关 键 词：钛及钛合金；口腔技术；机械力学性能

中图分类号：R783文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）08-0040-02

当今社会,由于工业化的飞速发展,使得空气污染日益严重,因此对于人们的健康有极大地影响,随着人们生活水平的不断提高,人们的健康意识不断地增强,使得人们对于口腔的保护也越来越重视.

随着现代化的快速发展,医疗领域材料的应用要求越来越严格,由于钛及钛合金材料与人体有许多可融合之处,所以外科手术骨头坏死,牙科治疗用的种植体、烤瓷牙以及许多治疗器械的材料的要求,医疗对于钛及钛合金的应用越来越多.由于其优越性太多,比重小,和人骨的比重比较接近,强度大,耐腐蚀性强,是一种比较理想及其安全的医学上所用材料.

钛及其钛合金优异的性能,能与人体很好地接触,对人体危害很小,甚至说可以忽略不计,密度小、弹性模量与人体的骨头极其接近,所以由于其优异的性能,使得它在临床上的应用是非常有利的.所以用纯钛及其钛合金制作一些与人体相配合的医疗器材,比如牙科用的烤瓷牙、种植体、义齿、牙床、托环、牙桥、牙冠、人工关节、接骨板、骨螺钉与骨打固定针等已经广泛用于临床：用纯钛网制作的骨头托架,经过临床实验,已经用于坏死骨头的再造手术；用微孔钛网对于已经损坏的骨头和硬膜,可以用于修复治疗,并能有效地保护脑髓液系统；用纯钛制作的人工心瓣膜与瓣笼已成功地得到应用,临床效果良好.

纯净的钛是银白色的金属,具有银灰光泽,可以作为炼钢时的脱氧剂和不锈钢以及合金钢的成份.钛的粉沫状可以用作颜料和油漆的原料,它还可用作电极和发电站的冷凝器以及环境污染控制装置.但是强度较低.而钛合金的强度很高,如常用的钛合金Ti-6AI-4V的强度达到了一般高强度钢的水平.钛合金比其钛材料而言,它有高的耐热性、低温时的韧性和断裂韧性,所以可以用作很多工业零件,比如飞机的发动机零件、用作火箭和导弹的部分原件.在石油工业上主要作各种容器、反应器等.钛镍形状记忆合金在仪器仪表上已广泛应用.氮化钛颜色近于黄金,可以用作装饰材料.钛和钛的合金大量用于航空工业,有“空间金属”之称；另外,在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用.此外,由于钛合金还与人体有很好的相容性,所以钛合金还可以作人造骨、义齿、烤瓷牙和固定各种坏骨头的医疗器具.钛合金的比重轻,耐腐蚀性强以及强的耐高温和焊接性好等优异性能,在口腔领域的应用是到越来越广泛.

钛及钛合金因具有良好的机械力学性能和生物相容性被广泛用作牙科种植体.种植体颈部由表面光滑的钛及钛合金制成,以利于纤维组织包绕,形成良好的上皮袖口区,防止菌斑积聚.种植体体部的多孔结构,增大了种植体的表面积,为骨组织的附着生长提供了条件,利于种植体的固位.实验制备的ZnHA/TiO2生物涂层的细胞实验结果表明,成骨细胞与ZnHA/TiO2涂层有较好的附着,细胞在材料表面的增殖能力增强,较好的细胞附着在一定程度上抑制了细菌在种植体表面的附着.

近年来,种植体表面处理技术发展迅速,处理方法包括X射线喷射、机械研磨、等离子溅射、喷砂或酸蚀等.钛表面高温离子氮化处理,使纯钛及钛合金硬度分别提高七倍和两倍,氮化后钛材的年腐蚀率仅为非氮化的三分之一,并对周围组织无毒性.生物组织对表面渗氮处理钛材反应轻微且无毒性.钛及钛合金表面形成的氧化膜能被口腔中最为普遍应用的龋齿预防剂、预防性抛光和氟化物破坏引起钛腐蚀.这种腐蚀产物可引起组织细胞的变性坏死、非特异性炎症、过敏反应甚至导致肿瘤的形成.合金材料发生腐蚀后,影响修复体的颜色和强度,引起细胞毒性、过敏等不良生物反应.

钛及钛合金作为生物硬组织替代材料.它可以作为牙科材料在镶嵌体、齿冠、桥接材、义牙床、人工牙根等方面的应用.近十年来,随着科学技术的发展,钛及钛合金作为口腔新型修复材料具有更广阔的前景.目前制作义齿支架使用的金属主要有Au、Ni-Cr、Co-Cr、不锈钢等合金,合金生物相容性好,但昂贵,颜色不理想,其他合金含有Ni、Co、Cr等有害元素.钛作为一种新型口腔修复材料,与人体骨骼上皮组织、结缔组织都具有良好的亲和性,力学性能也可与其它各型牙用合金媲美,且密度小,义齿体感舒适.Ti-6Al-4V合金具有超塑性,便于制作义齿基托.研究表明用纯钛制作上颌腭托,具备较好的对抗折性能和生物相容性.钛在义齿修复术中逐渐成为一种越来越受重视的材料,成为用于可摘和固定义齿合金的一种经济和生物相容性好的替代品的趋势.对人体组织无过敏,且低廉.钛作为一种金属元素,密度轻、高强度、耐抗腐蚀、性能优良,储量丰富,从工业价值、资源寿命和发展前景看,是一种比较好的牙科材料.

钛材料的一系列特性,对人体有益,且相当安全,非常适合身体.由于钛材料本身具有特殊的电流特性,对人体会产生有益的生理作用且其化学性安定.使人在治疗过程中人的精神状态比较放松,不会紧张,从而不会造成医疗事故.钛的高硬度、轻的密度使钛本身不容易生锈变质、并且在应用上性能比较稳定.所以牙科上用的牙科高速手机,牙科光纤手机,牙科种植体,在工作过程中,牙科手机要进入人体口腔,与人体牙齿相接触较多,所以对其外表材料的选择,大多选用钛及其合金材料来加工,对人本危害小,并且它的性能比较稳定可靠.这种比重轻,高强度,特殊的电流特性对人体可以起到很好地作用.所以钛在医疗、医药和体育运动领域中被广泛使用.

钛及钛合金以其极佳的生物相容性,优异的耐腐蚀性能,已被作为生物材料在人体内应用.尤其是钛材料作为种植牙,在人体内的应用极为广泛,用钛材料制作的骨科手术更是不计其数.随着现代化工业的发展,现代医疗事业的发展,科学技术的进步,使得口腔事业的发展已经非常迅速.口腔科,口腔种植学、钛的精密铸造技术、焊接、粘结和烤瓷技术的发展,钛已广泛地运用到口腔医学领域的各个分支学科,成为一种势在必得的医疗所用材料.

钛及钛合金由于其优异的性能,应该说是一种比较完美的工业材料,但是,由于材料本身硬度较高,在切削加工时存在一定的加工难度.切削加工钛合金应从选择合理的刀具、降低切削温度和减少粘结三方面出发,选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好的刀具,比如YG类硬质合金,它硬度高,可以适合钛及其合金材料的加工.在选择好合适的刀具后,还有注意刀具的刃磨,刀具在加工过程中,对刀具的主要参数的刃磨还是很重要的,比如,什么时候前角应该磨成什么样,后角应该注意什么,这些都是很重要的环节,一般对于钛及其合金材料的加工,都是有专人去刃磨刀具的.再有就是加工钛及其合金材料时,还必须注意降低切削温度,选择好的冷却液,因为好的冷却液,可以减少刀具的更换次数,可以渗入切削刀具面,提高表面光洁度,并且大大降低废品率,所以润滑剂的选择,也是必不可少的,并且是很重要的,有了合适的切削液,使得在加工过程中材料的粘性会降低,有利于加工,可以省时省力.

综上所述,了解钛及钛合金的性能后,我们发现其优越性是很大的,对其只要掌握了它的加工,选择了合适的刀具及其冷却液后,也就没有什么能防障它的应用了,不难看出,钛及钛合金不但在口腔领域上,而且在工业上的应用极为重要,它作为一种现代化的金属,性能优越无比.