專利名稱：Ti－Mo－Zr－Sn合金根管器械及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種口腔治療用的根管預(yù)備器械，特別是涉及一種TiMoZrSn合金根管器械。
背景技術(shù)：
患牙的根管治療是牙髓病與根尖周病最有效的治療方法，通過對根管進(jìn)行清理、成形和充填，可以解決感染根管牙齒保存問題。根管器械是在根管治療中，使之成形或拔除根管內(nèi)殘髓，去除碎屑的重要根管器械之一。由于患牙所發(fā)生的齲損破壞程度、根尖受累程度、牙髓腔大小、根管粗細(xì)、長度和彎曲度不同，使得根管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，根管治療預(yù)備器械在治療時往往會隨根管情況發(fā)生彎曲。
目前使用的根管器械多為不銹鋼和TiNi合金材料。
(1)不銹鋼材料在受力時其彈性應(yīng)變量極小，常常發(fā)生真實塑性變形，導(dǎo)致治療時器械自身發(fā)生變形，從而給根管器械的轉(zhuǎn)動和提拉帶來阻力，影響擴(kuò)大效果，而且經(jīng)過幾次彎折后容易發(fā)生斷裂。若器械斷裂在根管內(nèi)，很難取出，給患者帶來額外的痛苦。此外，不銹鋼根管器械的切刃不僅不夠鋒利，且在進(jìn)行根管內(nèi)側(cè)壁磨削時，耐磨性較差，容易磨平切刃，降低切削率，甚至無法使用。
(2)本專利申請人先后設(shè)計出無形變?nèi)嵝遭佹嚫芷餍导捌渖a(chǎn)工藝(申請?zhí)?0130007.5)、無形變?nèi)嵝遭佹嚭辖鸶茕S(申請?zhí)?0258208.2)、鈦鎳根管擴(kuò)大針(專利號ZL01260828.9)。結(jié)果表明，TiNi合金根管器械能夠良好適應(yīng)根管的復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有效地銼光和擴(kuò)大根管內(nèi)側(cè)壁，不易發(fā)生變形和斷裂。然而由于含有鎳元素，可能引起病人的致敏反應(yīng)。同時NiTi合金彈性模量很小，其工作時的彈性變形很大，往往手柄端已經(jīng)旋轉(zhuǎn)多圈，器械的尖端才能發(fā)生真實扭動，多數(shù)彈性變形都被在長度上消耗掉了，所以醫(yī)生的手感變得不敏銳，容易造成判斷失誤，將器械扭斷到牙齒中。
顯然，實際臨床更需要一種其硬度和彈性變形介于不銹鋼和NiTi合金根管器械之間的產(chǎn)品，以彌補(bǔ)現(xiàn)有產(chǎn)品的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種新型的根管器械，其硬度和彈性介于不銹鋼根管器械和TiNi合金根管器械之間，能夠良好適應(yīng)根管的復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有效地擴(kuò)大根管內(nèi)側(cè)壁，不易發(fā)生變形和斷裂。根管器械的切刃鋒利，柔韌性、耐磨性好。
本發(fā)明還提供該根管器械的生產(chǎn)方法。
一種鈦合金根管器械，包括根管器械裸針和手柄，其特征在于根管器械裸針的材料為TiMoZrSn合金，材料的重量百分含量為鉬10.0％-13.0％，鋯4.5％-7.5％，錫3.75％-5.25％，含氧量小于0.18％，含碳量小于0.10％，含氫量小于0.02％，含氮量小于0.05％。
所述根管器械裸針有一工作端，工作端外輪廓為錐狀，錐度為0.02～0.20，工作尖部直徑0.05mm～1.40mm，其切削刃的縱剖面形狀為圓形、正方形、矩形、三角形、凸三角形、三螺旋線形、S形、三U形或三W形。
所述手柄為金屬手柄或醫(yī)用高分子材料手柄。所述手柄上有防滑棱。
鈦合金根管器械的生產(chǎn)方法，其特征在于采用如下步驟材料的冶煉、坯料加工、絲材的獲得與預(yù)處理、切刃成型、表面強(qiáng)化與光亮處理及手柄加裝。
所述材料的冶煉采用真空自耗電極電弧熔煉方法，按比例將高純度的海綿鈦粉、鉬條/粉、鋯條/絲和錫絲/箔壓制在一起，形成圓柱狀電極，熔煉電壓在20V～50V范圍，電流在1000A～3000A范圍，真空度不低于10-2Pa，獲得鑄錠坯料。
所述坯料加工是將鑄錠切除冒口，去除表面氧化皮和皮下氣孔，坯料經(jīng)打磨去掉材料缺陷，在900℃～1100℃保溫1～3小時，鍛造成方坯，再軋制成圓棒，在800℃～900℃對圓棒進(jìn)行旋鍛，得到粗絲，然后磨削表面的熱氧化皮，得到圓絲。
所述絲材的獲得與預(yù)處理是將圓絲利用圓形、三角形或方形拉絲模逐道拉拔，先熱拔后冷拔，拉伸速度為0.5-1.2m/s。
所述逐道拉拔是圓絲直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線為0.55～3.00mm時，道次加工率為15～22％，圓絲直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線低于0.50mm時，道次加工率應(yīng)為5～8％，退火后第一道次的加工率取下限；圓絲直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線為1.0～3.0mm時，中間退火溫度應(yīng)為600～650℃，保溫時間10～20min，兩次退火間的總加工率介于60～75％，圓絲直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線為0.5～1.0mm時，中間退火溫度為500～550℃，保溫時間10～20min，兩次退火間的總加工率介于60～80％，圓絲直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線為0.2～0.5mm時，退火溫度為500～550℃，保溫時間40min，兩次退火間的總加工率為60％。
所述切刃成型是將預(yù)處理過的絲材拉拔成錐狀再旋轉(zhuǎn)扭制或是旋轉(zhuǎn)研磨成錐狀再按所需的切刃縱剖面形狀切削。
所述表面強(qiáng)化處理是采用噴砂機(jī)，用剛玉粉和石英砂對切刃進(jìn)行強(qiáng)化與耐磨性處理，所述表面光亮處理是利用布輪加拋光膏進(jìn)行。所述拋光膏是白剛玉。
所述手柄加裝是將根管器械裸針壓入到金屬手柄中，實現(xiàn)過盈配合或是用熱塑機(jī)加裝上塑料手柄。
本發(fā)明鈦合金根管器械，采用能醫(yī)用的TiMoZrSn合金，強(qiáng)度高出鎳鈦合金絲40％，而剛度卻只是不銹鋼絲的40％，符合根管器械材質(zhì)的要求。
TiMoZrSn合金根管器械的工作端為錐形(如圖1)，其切刃的截面積可以制備成各種形狀，如圓形、正方形、矩形、三角形、凸三角形、三螺旋線形、S形、三U形和三W形(如圖2-圖10)，以適應(yīng)復(fù)雜的根管系統(tǒng)。
鈦合金根管器械，經(jīng)過材料的冶煉、坯料加工、絲材的獲得與預(yù)處理、切刃成型、表面強(qiáng)化與光亮處理及手柄加裝而制得。絲材的獲得與預(yù)處理是指將坯料加工得到的φ3mm圓絲經(jīng)過拉絲模逐道拉拔，先熱拔后冷拔，拉伸速度為0.5-1.2m/s。得到各種大小、規(guī)格的絲材。拉絲模的截面形狀分圓模、三角模或矩形模，模具材質(zhì)采用碳化物或硬質(zhì)合金，采用肥皂水或者水基二硫化鉬作潤滑劑。絲材直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線為0.55～3.00mm時，拉拔道次加工率為15～22％，絲材直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線低于0.50mm時，拉拔道次加工率應(yīng)為5～8％，退火后第一道次的加工率取下限；絲材直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線在1.0～3.0mm的絲材中間退火溫度應(yīng)為600～650℃，保溫時間10～20min，兩次退火間的總加工率介于60～75％，絲材直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線在0.5～1.0mm的中間退火溫度應(yīng)為500～550℃，保溫時間10～20min，兩次退火間的總加工率介于60～80％，絲材直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線在0.2～0.5mm的中間退火溫度應(yīng)為500～550℃，保溫時間40min，兩次退火間的總加工率為60％。
拉拔過的絲材再按所需截面樣式切刃成型，如截面為三角形、正方形或矩形的根管器械其成型處理為首先沿長度方向拉拔成截面面積從粗過渡到細(xì)的均勻梯度變化，然后采用扭制機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)扭制成麻花狀，獲得最終根管器械的幾何形狀；截面為圓形、凸三角形、三螺旋線形、S形、三U形和三W形的根管器械其成型處理為磨削加工和切削加工方法，先將經(jīng)預(yù)處理的絲材進(jìn)行表面旋轉(zhuǎn)研磨，磨制成錐形細(xì)棒狀，然后對經(jīng)錐度制備的絲材進(jìn)行切削加工，根據(jù)根管器械不同的切刃截面要求，設(shè)計加工不同的硬質(zhì)合金切刀進(jìn)行切削加工。
按上述方法制得的根管器械經(jīng)過高溫、高壓或化學(xué)消毒即可用于臨床治療。
本發(fā)明所述根管器械與現(xiàn)有的NiTi合金根管器械相比，TiMoZrSn合金中不含Ni元素，消除了Ni對病人的毒性和致敏反應(yīng)，安全性更高，同時比NiTi合金根管器械更強(qiáng)硬，可以彌補(bǔ)NiTi根管器械較軟的不足；與現(xiàn)有的不銹鋼根管器械相比，彈性模量較小，剛度只有不銹鋼的一半左右，可彌補(bǔ)不銹鋼根管器械太硬的不足，有效降低了治療過程中病人的疼痛和治療過程中各種并發(fā)癥的出現(xiàn)。
本發(fā)明所述根管器械可隨復(fù)雜根管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)自由彎曲，在根管治療過程中無真實形變引入，取出后能完全恢復(fù)平直，切削根管內(nèi)殘髓效率高，同時其切削刃部分在彎曲狀態(tài)下比平直時能夠更有效的發(fā)揮出其器械平和修復(fù)功能，便于醫(yī)生進(jìn)行提拉和轉(zhuǎn)動操作，減輕清理和修整根管所需要的時間和工作量，降低引發(fā)根管并發(fā)癥的機(jī)會。同時該根管器械切削效果好、效率高，多次使用不斷裂，切刃不容易磨損，消毒處理時表面不容易生銹，使用壽命長。
本發(fā)明所述的根管器械還具有如下效果(1)強(qiáng)度高出鎳鈦合金絲40％而剛度卻只是不銹鋼絲的40％。
(2)最大撓曲角度均高于ISO3630規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)角度，且不顯示永久變形角。
(3)彎矩低，柔韌性高，在彎曲根管中施于切削韌部的負(fù)載大為降低，減小了器械的壓力。
(4)在樹脂模擬根管及離體牙上測試其清理成形根管能力。結(jié)果表明，其未造成根管阻塞，且預(yù)備根管快速，無斷裂或變形，預(yù)備后根管整體形狀均較好，顯示出較好的流暢度及錐度。
(5)無鎳、無毒性反應(yīng)和刺激性，保證鎳敏感患者使用安全。消毒處理時表面不容易生銹。


圖1根管器械切削刃的輪廓示意圖。
圖2-圖10各種根管器械切削刃的剖面2-圖10依次為圓形、正方形、矩形、三角形、凸三角形、三螺旋線形、S形、三U形、三W形。
圖11TiMoZrSn合金鑄錠圖12TiMoZrSn合金絲材圖13TiMoZrSn合金根管器械裸針圖14TiMoZrSn合金根管器械1、根管器械裸針，2、手柄，3、工作端。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
為了避免重復(fù)敘述，實施例1-3的生產(chǎn)方法中，第1、2、5、6加工步驟相同，合在一起敘述，第3、4步加工采用分別敘述。
原料配比實施例1純鉬粉1100g、純鋯絲條500g、純錫絲條400g、海綿鈦8000g。
實施例2純鉬粉1000g、純鋯絲條450g、純錫絲條525g、海綿鈦8025g。
實施例3純鉬粉1300g、純鋯絲條750g、純錫絲條375g、海綿鈦7575g。
1、材料的冶煉采用真空自耗電極電弧熔煉方法，將原料純鉬粉、純鋯絲條、純錫絲條和海綿鈦壓制成自耗電極。熔煉電壓在20V～50V范圍，電流在1000A～3000A范圍，真空度不低于10-2Pa，獲得鑄錠坯料，如圖11所示。
2、坯料的加工將鑄錠切除冒口，表面經(jīng)車床扒皮去除氧化皮、皮下氣孔等缺陷，坯料經(jīng)打磨去掉折疊、重皮、裂紋等缺陷，然后在950℃之間保溫2小時，鍛造成70mm×70mm方坯，再逐步鍛成30mm×30mm方坯，隨后軋圓，道次為φ28mm→φ26mm→φ24mm→φ22mm→φ20mm→φ18mm→φ16mm→φ14mm→φ12mm→φ10mm→φ8mm。在850℃溫度對φ8mm的圓棒進(jìn)行旋鍛，道次為φ8mm→φ7mm→φ6mm→φ5mm→φ4mm→φ3.4mm直徑的粗絲，然后磨削表面氧化皮，得到φ3mm絲材，如圖12所示。
3、絲材的進(jìn)一步處理將直徑為3mm的TiMoZrSn合金圓絲利用拉絲模逐道拉撥，拉絲?？仔瓦x擇有圓模、三角形模和方模三種。


4、切刃成型處理(如圖13)實施例1采用數(shù)控車床對上述處理的實施例1 TiMoZrSn合金圓絲材表面旋轉(zhuǎn)研磨，制成錐形細(xì)棒，錐度0.02，然后再進(jìn)行切削加工，獲得截面為圓形的Hedstrom器械，工作尖部直徑0.15mm。
實施例2將上述處理過實施例3的截面為矩形的TiMoZrSn合金絲沿長度方向拉拔成錐狀，錐度0.08，然后采用扭制機(jī)對進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，扭制成麻花狀，得到Kerr器械，工作尖部直徑0.60mm。
實施例3將上述處理過實施例2的截面為三角形的TiMoZrSn合金絲沿長度方向拉拔成錐狀，錐度0.2，然后采用扭制機(jī)對進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，扭制成麻花狀，得到Reamer器械，工作尖部直徑0.35mm。
5、切刃強(qiáng)韌化與耐磨性處理、表面光亮處理采用噴砂機(jī)，用剛玉粉和石英砂對TiMoZrSn合金切刃進(jìn)行局部強(qiáng)化。砂粒的直徑在0.5mm左右。噴砂時間為1個小時。
將上述處理后的器件利用布輪加拋光膏進(jìn)行TiMoZrSn合金器械表面光亮處理，拋光膏采用白剛玉，粒度為0.5μm-3μm。
6、加固手柄用熱塑機(jī)在TiMoZrSn合金器械裸針的端部加固上塑料手柄，手柄為圓柱形，為了防滑，手柄上有防滑棱。如圖14。該根管器械經(jīng)過高溫、高壓或化學(xué)消毒即可用于臨床治療。圖14是TiMoZrSn合金根管器械。本發(fā)明根管器械由根管裸針1和手柄2構(gòu)成，根管裸針有一錐狀的工作端3。工作端可根據(jù)需要制作成各種截面形狀。
權(quán)利要求
1.一種鈦合金根管器械，包括根管器械裸針和手柄，其特征在于根管器械裸針的材料為TiMoZrSn合金，材料的重量百分含量為鉬10.0％-13.0％，鋯4.5％-7.5％，錫3.75％-5.25％，含氧量小于0.18％，含碳量小于0.10％，含氫量小于0.02％，含氮量小于0.05％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金根管器械，所述根管器械裸針有一工作端，工作端外輪廓為錐狀，錐度為0.02～0.20，工作尖部直徑0.05mm～1.40mm，其切削刃的縱剖面形狀為圓形、正方形、矩形、三角形、凸三角形、三螺旋線形、S形、三U形或三W形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金根管器械，所述手柄為金屬手柄或醫(yī)用高分子材料手柄，所述手柄上有防滑棱。
4.權(quán)利要求1-3所述的任一鈦合金根管器械的生產(chǎn)方法，其特征在于采用如下步驟材料的冶煉、坯料加工、絲材的獲得與預(yù)處理、切刃成型、表面強(qiáng)化與光亮處理和手柄加裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦合金根管器械的生產(chǎn)方法，所述材料的冶煉采用真空自耗電極電弧熔煉方法，按比例將高純度的海綿鈦粉、鉬條/粉、鋯條/絲和錫絲/箔壓制在一起，形成圓柱狀電極，熔煉電壓在20V～50V范圍，電流在1000A～3000A范圍，真空度不低于10-2a，獲得鑄錠坯料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦合金根管器械的生產(chǎn)方法，所述坯料加工是將鑄錠切除冒口，去除表面氧化皮和皮下氣孔，坯料經(jīng)打磨去掉材料缺陷，在900℃～1100℃保溫1～3小時，鍛造成方坯，再軋制成圓棒，在800℃～900℃溫度下對圓棒進(jìn)行旋鍛，得到粗絲，然后磨削表面的熱氧化皮，得到圓絲。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦合金根管器械的生產(chǎn)方法，所述絲材的獲得與預(yù)處理是將圓絲利用圓形、三角形或方形拉絲模逐道拉拔，先熱拔后冷拔，拉伸速度為0.5-1.2m/s。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈦合金根管器械的生產(chǎn)方法，所述逐道拉拔是圓絲直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線為0.55～3.00mm時，道次加工率為15～22％，圓絲直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線低于0.50mm時，道次加工率為5～8％，退火后第一道次的加工率取下限；圓絲直徑/三角形外接圓直徑/方形對角線為1.0～3.0mm時，中間退火溫度應(yīng)為600～650℃，保溫時間10～20min，兩次退火間的總加工率介于60～75％，圓絲直徑三角形外接圓直徑/方形對角線為0.5～1.0mm時，中間退火溫度應(yīng)為500～550℃，保溫時間10～20min，兩次退火間的總加工率介于60～80％，圓絲直徑三角形外接圓直徑/方形對角線為0.2～0.5mm時，中間退火溫度應(yīng)為500～550℃，保溫時間40min，兩次退火間的總加工率
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦合金根管器械的生產(chǎn)方法，所述切刃成型是將預(yù)處理過的絲材拉拔成錐狀后旋轉(zhuǎn)扭制或是旋轉(zhuǎn)研磨成錐狀后按所需的切刃縱剖面形狀切削。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦合金根管器械的生產(chǎn)方法，所述表面強(qiáng)化處理是采用噴砂機(jī)，用剛玉粉和石英砂對切刃進(jìn)行強(qiáng)化與耐磨性處理，所述表面光亮處理是利用布輪加拋光膏進(jìn)行，所述拋光膏為白剛玉。
全文摘要
本發(fā)明為Ti－Mo－Zr－Sn合金根管器械及其生產(chǎn)方法。一種鈦合金根管器械，包括根管器械裸針和手柄，其特征在于根管器械裸針的材料為TiMoZrSn合金，材料的重量百分含量為鉬10.0％－13.0％，鋯4.5％－7.5％，錫3.75％－5.25％，含氧量小于0.18％，含碳量小于0.10％，含氫量小于0.02％，含氮量小于0.05％。TiMoZrSn合金中不含Ni元素，消除了Ni對病人的毒性和致敏反應(yīng)，安全性更高；TiMoZrSn合金彈性模量較小，剛度只有不銹鋼的一半左右，有效降低了治療過程中病人的疼痛和各種并發(fā)癥的發(fā)生。該根管器械切削效果好，切刃不易斷裂、磨損，抗腐蝕性能優(yōu)異，使用壽命長。
文檔編號A61C3/00GK1872008SQ20051007216
公開日2006年12月6日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者黃兵民, 鄭玉峰 申請人:北京希普瑞科技有限公司