热处理对牙用钴铬合金腐蚀性能的电化学研究

热处理对牙用钴铬合金腐蚀性能的电化学研究 重庆医科大学硕士学位论文热处理对牙用钴铬合金腐蚀性能的电化学研究姓名黎萍申请学位级别硕士专业口腔临床医学指导教师王璐20070501重庆医科大学硕士研究生学位论文英文缩写—衅符号说明英文全称中文全称饱和甘汞电极酸碱度钴铬合金毫升毫米厘米安倍微安伏特毫伏小时分钟秒钟欧姆自然腐蚀电位极化电阻腐蚀电流密度重庆医科大学研究生学位论文独创性声明本人申明所呈交的论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据我所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得重庆医科大学或其他教育机构的学位或证书面使用过的材料与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意申请学位论文与资料若有不实之处本人承担一切相关责任。学位论文作者签名、址学位论文版权使用授权书本人完全了解重庆医科大学有关保护知识产权的规定印研究生在攻读学位期间论文工作的知识产权单位属重庆医科大学本人保证毕业高校后发表论文或使用论文工作成果时署名单位为重庆医科大学学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘允许论文被查阅和借阅学校可以公布学位论文的全部或部分内容保密内容除外可以采用影印、缩印或其他手段保存论文论文作者签名盔指导教师签名型巡日期毒口业遗重庆医科大学硕士研究生学位论文热处理对牙用钴铬合金腐蚀性能的电化学研究摘要自从铸造术应用于口腔医学领域以来【】腔修复学便开展了铸造冠、嵌体、固定桥等固定修复及整铸支架等可摘修复金属材料广泛地应用于口腔临床。从而推动口腔修复学的发展。但是合金在铸造凝固过程中常因化学成分不均匀而产生偏析现象这种偏析常使枝晶网胞心部与边部化学成分不同而形成浓差微电池因此降低了材料的腐蚀抗力另外固溶体中出现的非平衡过剩相也降低其耐蚀性。口腔是一个含有唾液的特殊环境修复体戴入口内由于电位差的关系极易造成金属材料发生电化学腐蚀促使材料中金属离子及其衍生物的析出如果该离子不具有生物相容性将直接造成机体的损害如机体过敏、致癌、细胞毒性、基因毒性、组织损害等限。另一方面铸造所存在的合金组织不均匀现象还会因点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等造成修复体的折断如卡环、支托、腭杆等既影响修复体的美观也减少其使用寿命。因此用于口腔的金属材料除了需要具备良好的机械性能外耐腐蚀性能也是一个重要的考察指标。热处理技术是工业中一项应用较广的成熟技术主要是通过改变工件内部的显微组织结构或改变工件表面的化学成分来改善和提高金属材料的综合性能【。据此我们采用不同的热处理方法对牙用钴铬合金进行处理并对其进行金相扫描分析比较。然后在人工唾液重庆医科大学硕士研究生学位论文中用电化学测试法对其腐蚀情况进行实验研究。目的通过检测钴铬合金热处理组和对照组的电化学参数对热处理组和对照组的腐蚀性能进行综合评价为临床上使用钴铬合金并对其铸造缺陷进行改善提供参考资料及理论依据。方法采用三种不同的热处理方法分别对钻铬合金进行处理水冷空冷随炉冷。然后与对照组一起进行金相扫描最后采用经典三电极体系的电化学方法在为的人工唾液中检测三处理组和对照组的自然腐蚀电位、极化电阻、腐蚀电流密度。结果从金相图分析可知钴铬合金的组织结构是由奥氏体碳化物组成【三热处理组与对照组比较碳化物含量以随炉冷为最多原样其次空冷第三水冷最少还能看到因铸造缺陷而留下的小孔其间还夹杂有细小的杂质。在人工唾液中三处理组和对照组的自然腐蚀电位依次为水冷组空冷组对照组随炉冷组极化电阻为水冷组空冷组对照组随炉冷组腐蚀电流密度为随炉冷组对照组空冷组水冷组统计分析显示 水冷组与对照组有显著性差异统计学有意义随炉冷组与空冷组和对照组没有显著性差异没有统计学意义。重庆医科大学硬士研究生学位论文结论热处理可以使合金在铸造凝固过程中因化学成分不均匀而产生的偏析现象得到改善从而增强合金的耐腐蚀性。在改善合金铸造缺陷时可以采用热处理水冷的方法。关键词热处理钴铬合金腐蚀电化学重庆医科大学硕士研究生学位论文 重庆医科大学硕士研究生学位论文 ’ — — ? 。 ?。 ’ 重庆医科大学硕士研究生学位论文 。 重庆医科大学硕士研究生学位论文热处理对牙用钴铬合金腐蚀性能的电化学研究前言牙体缺损和牙列缺损是口腔中的常见疾病通常采用铸造冠、嵌体和整铸支架等进行缺损修复】。随着金属材料加工工艺的不断进步和改善金属材料以其具有的优良的机械力学性能已经在口腔修复领域得到广泛应用。铸造工艺是口腔修复中常用的加工工艺但是合金在铸造时会因铸造缺陷、偏析、研磨不当等导致其耐蚀性下降。有研究报告表吲】钛与包埋材料反应会产生污染层这将导致其耐蚀性的降低。因此即使耐蚀性极好的钛经过铸造后也不能维持其原有的耐蚀性能。及金银钯铸造合金经热处理后在口腔环境中比未热处理的腐蚀损失少可推断为热处理能减少铸造时产生的偏析【埘。由于口腔用修复体形状极其复杂难以将其表面研磨均匀不均匀的研磨也会造成耐蚀性能降低【。口腔是一个具有弱电解液的复杂环境修复体长期存在于唾液中一方面唾液会对合金产生腐蚀作用导致合金中金属离子及其衍生物的析出腐蚀过程中产生的金属离子如果不具有生物相容性在长期与机体的直接接触中将造成机体的损害如过敏、组织损害、致癌、细胞毒性和基因毒性等【】另一方面铸造所存在的合金组织不均匀现象还会因点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等造成修复体的折断如卡环、支托、腭杆等既影响修复体的美观也减少其使用寿命。热处理技术是工业中应用比较广泛的一项成熟技术其基本原理就是通过加热、保温和冷却三个过程使铸造、锻造、焊接等金属材料内部发生细微的组织变化和应力从新分布与其它加工工艺相比熟处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分而是通过改变工件内部的显微组织结构或改变工件表面的化学成分赋予或改善工件的综合性能如抗拉强度、屈服强度、疲劳强度、粘结强度、硬度、耐腐蚀性等。不同的金属材料宜在不同的温度下处理才能实现强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等的最佳效果喁。金属与周围介质相接触时由于发生化学作用或电化学作用而引起的破坏叫重庆医科大学硕士研究生学位论文做金属的腐蚀【】。金属在介质中的腐蚀行为基本上是由金属的化学成分所决定但是腐蚀介质对金属材料的腐蚀过程也有重大影响【】。口腔是一个含流动液体一唾液的环境除了占的水以外还含有氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠等无机盐和一些有机物质而且唾液的成份、数量、浓度及等经常改变加之基本恒定的温度又利于细菌的生存、繁殖与食物的酵解从而形成一种特殊的环境有利于其中的金属修复体的腐蚀【。研究表明即使牙科合金发生很小的腐蚀修复体的机械性能也会受到明显影响。因此应用于牙科的合金材料除了需具备良好的机械性能外耐腐蚀性能也应该作为一个重要的考察指标【。根据金属腐蚀过程的不同特点可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。当金属与电解液接触时由电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀其腐蚀过 程中有电流产生【】。电化学腐蚀的发生主要是由于金属具有一定的电极电位而不同的金属有不同的电极电位并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流构成回路这样就形成了一个微小的原电池。阳极反应是氧化过程即金属失去电子而成为离子状态进入溶液阴极反应是还原过程即金属内的剩余电子在金属表面溶液界面上被氧化剂吸收。电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀【。口腔为潮湿环境唾液为弱电解质因此牙科合金在口腔内的腐蚀主要是电化学腐蚀。测试金属腐蚀速度的方法很多如失重法、容量法、理化分析法、电化学法等。经典的方法是失重法但其实验周期长需要做多组平行实验费工费时。用电化学方法测试金属的腐蚀性具有灵敏、准确、快速的优点其中动电位极化曲线可直观地反映合金材料的耐腐蚀性能多为研究者所采用。本试验采用电化学方法对三处理组和对照组的腐蚀性能进行研究为临床上使用钴铬合金并改善其铸造缺陷提供参考资料及理论依据。实验共分两部分一热处理对钴铬合金金相结构改变的研究。二热处理对牙用钴铬合金腐蚀性能的影响。重庆医科大学硕士研究生学位论文实验一热处理对钴铬合金金相结构改变的研究钴铬合金是口腔修复领域的常用金属材料主要用于活动义齿的支架修复。合金中碳化物的含量和分布决定了材料的耐腐蚀性一种是融入奥氏体基体内这种形式的碳化物对合金发生晶间腐蚀没有影响另一种是沿晶界析出的碳化物其对合金的晶界腐蚀有影响。热处理是工业中常用的改善金属材料性能的加工工艺本实验对合金材料进行三种不同的热处理工艺后用金相显微镜对处理组和对照组的组织进行扫描分析其组织结构及其碳化物的分布情况。材料和方法实验材料合金上海珩瑞科贸有限公司染色剂重庆钢铁研究所合金和染色剂的化学组成分别见表和表表合佥材料的化学组成重量比???、、、表染荆的化学组成重量比??水重庆医科大学硕士研究生学位论文实验仪器真空烤瓷炉高频离心铸造机技工微电机游标卡尺金相显微镜实验方法合金试样制备登仕柏天津精工医疗设备技术有限公司德国公司上海精密仪器仪表有限公司德国蔡司以聚四氟乙烯空心圆柱体内径为外径高为模具制备蜡形按照—合金的铸造性能要求进行包埋铸造制备成由圆柱试样共个。热处理方法把试件随机分为四个组每组个样本对照组、水冷组?空冷组随炉冷组在真空烤瓷炉中以的速度升温到?、恒温然后分别以三种方式冷却水冷空冷随炉冷。金相观测方法将热处理组和对照组试件的园形面按机械学上通用的方法打磨、抛光制成测试试样【将磨光面抛光成镜面状后置于王水硝酸盐酸中煮沸腐蚀分钟取出后蒸馏水冲洗再放入染剂里煮沸取出试样用蒸馏水冲洗、干燥置于金相显微镜下观测、拍照。结果合金的构成从金相图分析可知钴铬合金的组织结构是由奥氏体碳化物组成合金中还夹杂有细小的杂质以及因铸造缺陷而留下的小孑。碳化物是以的形式在晶重庆医科大学硕士研究生学位论文内和晶界析出。碳化物的含量三热处理组与对照组比较碳化物含量以随炉冷组为最多原样其次空冷组第三水冷组最少。金相扫描图图一图原样钴铬合金金相扫描图图钴铬合金原样××图钴铬合金原样箭头所示为小孔’图钴铬合金原样.