一種鑲嵌細小銀顆粒的金屬絲及製備方法
2023-05-08 11:32:51 1
一種鑲嵌細小銀顆粒的金屬絲及製備方法
【專利摘要】一種鑲嵌細小銀顆粒的金屬絲製備，1)選擇不鏽鋼絲或鈦鎳合金絲成品；2)產生一種氣相飛行的細小含Ag銀顆粒，並對其進行電離，之後匯聚成一束含Ag銀顆粒離子束；3)將待處理矯形絲清洗烘乾置於工件臺上，並抽真空使得背景真空達到10-2Pa以上；4)含Ag銀顆粒離子的能量達到1eV：電子伏以上，其離子流I達到1費安/cm2以上，並將離子引到待處理矯形絲處進行處理，並計時達到108～11/I後停止處理；含Ag銀顆粒離子的能量採用離子光學的方法施加，也可以採用空氣動力學的方法施加；5)之後選擇在200-320℃以上的真空環境下退火10分鐘以上進一步提高矯形絲的性能；得到表面鑲嵌含Ag或銀合金細小銀顆粒的金屬絲。
【專利說明】-種鑲嵌細小銀顆粒的金屬絲及製備 一、
【技術領域】
[0001] 本發明涉及口腔醫學中應用的金屬牙齒矯形絲或植入用金屬絲，提出一種銀顆粒 鑲嵌結構的（尤其是鎳鈦合金絲）矯形絲及其制工藝、尤其是基於銀顆粒束流技術製備，該 材料可以實現明顯優越的抗菌性能。 二、
【背景技術】
[0002] 錯合牙畸形不僅是一種常見的口腔疾病，而且近年來隨著人民生活質量的提高， 由於其對面部美觀的影響也成為醫學美容的關注熱點，我國每年大量的青少年接受口腔正 畸的治療。目前口腔正畸主要採用安裝口腔正畸器的方法，也即戴牙套，通過長時間的應力 條件約束引導制約牙齒生長達到正畸的目的。眾所周知，人類牙齒硬度很高，所以長時間的 正畸過程中牙套的應力很大，一般採用不鏽鋼等材料進行固定約束，這些不鏽鋼材料的處 理一直受到人們的關注。
[0003] 比如CN90219653中就提到採用鈦鋼組合弓絲的結構來進行矯形固定。 CN92221550提出採用記憶合金開展牙齒矯形工作。CN001236075則進一步提出，採用記憶 合金絲作為植入體與牙齒矯形絲。CN2004100139則關注矯形絲生物相容性及其對牙齒美觀 帶來的影響，提出在矯形絲上增加一層生物兼容性較好的羥基磷灰石過渡以改善矯形絲對 牙齒美觀帶來的影響。一種實用新型CN2462878還公布了一種牙齒本色的矯形絲，並提出 這具有顯著的商業價值。
[0004] 近年來，醫用材料的長效抗菌性能逐漸受到人們的關注。在正畸過程中，矯形絲長 期在口腔中使用，環境溫溼，易於滋生多種細菌，所以矯形絲的抗菌處理也受到了人們的關 注。發明申請CN201110045101. 7就公布了一種抗菌植入體與牙齒矯形絲的製備方法，其採 用熔煉、粉末燒結等方法製造一種含Ag銀顆粒的抗菌植入體與牙齒矯形絲，由於Ag銀顆粒 的存在，這一矯形絲具有了長效抗菌性能，避免患者長期使用漱口水的麻煩，從而具有商業 價值。其意義在於鈦鎳合金絲體內分布銀顆粒狀的銀，並且銀的含量在〇. 1% -20%，鈦鎳 的質量比接近1: 1。該發明還嚴格規定了銀的精確含量，並提出這些精確的含量對最終性能 是重要的。
[0005] 但是，該發明形成了三元合金，根據合金學的知識我們知道這樣的三元合金化很 容易導致材料性能的下降，而鈦鎳合金的硬度、熔點對矯形絲的使用極為重要（比如硬度 下降可能導致矯形絲斷裂，失去約束效果），而且鈦鎳合金熔點很高，燒熔重新摻入Ag的工 藝非常繁瑣，這限制了這一發明的實用價值。另一方面，人們也意識到表面鍍銀也是為矯形 絲引入抗菌性能的途徑，但是表面Ag成膜後硬度遠低於牙齒，在使用過程中容易被牙齒巨 大的壓力擠壓剝落，不但失去了抗菌效果，還影響美觀。近來有很多化學方法製備Ag銀顆 粒塗敷在矯形絲上的工作都受到了這一硬度不足的限制。而且Ag銀顆粒含量過高也實際 影響患者的健康。 三、
【發明內容】
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[0006] 本發明目的是提出一種在金屬絲或矯形絲表面鑲嵌含Ag (可為Ag，也可為AgCu、 AgAu、AgPd等合金）細小銀顆粒的方法，這一結構的特徵是該銀顆粒特別細小，通常小於 1000個原子，這些細小Ag銀顆粒通過特別的工藝在不鏽鋼矯形絲上形成納米級坑洞，並自 身釘扎進去形成牢固的化學鍵合，從而既保持了含Ag銀顆粒的結構穩定性，也保持了矯形 絲整體的硬度。這些含Ag銀顆粒在表面分布的面密度實際上達到了可以抗菌的體濃度，具 有抗菌效果。這一結構的製備工藝也是獨特的，技術方案如下。
[0007] 本發明的技術方案是：一種鑲嵌細小銀顆粒的金屬絲，包括不鏽鋼絲或鎳鈦合金 絲，尤其是矯形絲，製備表面鑲嵌含Ag的方法如下，1)選擇不鏽鋼絲或鈦鎳合金絲成品；2) 產生一種氣相飛行的細小含Ag銀顆粒，並對其進行電離，之後匯聚成一束含Ag銀顆粒離子 束；3)將待處理矯形絲清洗烘乾置於工件臺上，並抽真空使得背景真空達到l(T 2Pa以上；4) 含Ag銀顆粒離子的能量達到l〇XN(leV:電子伏）以上，其離子流1(單位為費安）達到1 費安/cm 2以上，並將離子引到待處理矯形絲處進行處理，並計時達到108~n/I後停止處理； 這一能量可以採用離子光學的方法施加，也可以採用空氣動力學的方法施加；5)之後選擇 在200-320°C以上的真空環境下退火10分鐘以上進一步提高矯形絲的性能；得到表面鑲嵌 (釘扎）含Ag或銀合金細小銀顆粒的牙齒正畸矯形絲。
[0008] 進一步的，氣相飛行的細小含Ag或Ag合金銀顆粒，利用質譜方法確定其原子數N， 對其進行電離的方法是磁控濺射、熱蒸發甚至雷射燒熔銀或銀合金的靶材，電離採用雷射 或者電子束轟擊，或利用磁控濺射的等離子體。N可以有一定的分布。氣相飛行的細小含 Ag或Ag合金銀顆粒，利用質譜方法確定其原子數N，對其進行電離的方法是磁控濺射、熱蒸 發甚至雷射燒熔銀或銀合金的靶材，電離採用雷射或者電子束轟擊，或利用磁控濺射的等 離子體。
[0009] 得到的鑲嵌細小銀顆粒的金屬絲，為口腔科常用的矯形用合金絲或記憶合金植入 金屬絲，金屬絲表面包含小於一個單層的含Ag納米銀顆粒，該銀顆粒鑲嵌在金屬絲表面， 每個銀顆粒有一半原子落入鋼絲表面內部。
[0010] 金屬絲材料具有疏水性，抑制或抵抗微生物和病毒的滋生，且布氏硬度高於300。 鑲嵌在表面的含Ag或Ag合金銀顆粒，每個銀顆粒包含的原子數N必須小於1000,其分布小 於 20%。
[0011] 本發明的有益效果：對比本工藝處理前後，處理後的不鏽鋼（鎳鈦）等矯形絲或植 入絲呈現抑菌性能，大腸桿菌生長被抑制90%。本發明得到的材料具有明顯的優勢：在耗 銀較少不破壞硬度的前提下，利用新結構實現了與之前公布方法相同的抗菌效果明顯；2) 材料表面具有疏水性，可以抑制各種微生物和病毒的滋生；3)處理過後的不鏽鋼絲布氏硬 度在300以上；4)把銀銀顆粒鑲嵌在不鏽鋼絲表面，且每個銀顆粒至少有一半原子落在納 米坑洞中。 四、【具體實施方式】
[0012] 我們將不鏽鋼或鎳鈦合金絲清洗烘乾後放於工件臺上。採用磁控濺射的方法產 生Ag的納米粒子，並採用飛行時間質譜的方法選擇一種100-1000個Ag原子的納米銀顆粒 (可能是幾納米級的顆粒），採用離子光學透鏡的方法聚焦，並採用靜電加速到5k_50keV的 能量，在InA的束流下轟擊10分鐘，之後在200-320攝氏度下退火20分鐘，不同的合金的
【權利要求】
1. 一種鑲嵌細小銀顆粒的金屬絲製備，其特徵是1)選擇不鏽鋼絲或鈦鎳合金絲成品； 2)產生一種氣相飛行的細小含Ag銀顆粒，並對其進行電離，之後匯聚成一束含Ag銀顆粒 離子束；3)將待處理矯形絲清洗烘乾置於工件臺上，並抽真空使得背景真空達到l(T 2Pa以 上；4)含Ag銀顆粒離子的能量達到leV:電子伏以上，其離子流I達到1費安/cm2以上， 並將離子引到待處理矯形絲處進行處理，並計時達到1〇 8~ n/I後停止處理；含Ag銀顆粒 離子的能量採用離子光學的方法施加，也可以採用空氣動力學的方法施加；5)之後選擇在 200-32(TC以上的真空環境下退火10分鐘以上進一步提高矯形絲的性能；得到表面鑲嵌含 Ag或銀合金細小銀顆粒的金屬絲。
2. 根據權利要求1所述的鑲嵌細小銀顆粒的金屬絲製備，其特徵是氣相飛行的細小含 Ag或Ag合金銀顆粒，利用質譜方法確定其原子數N，對其進行電離的方法是磁控濺射、熱蒸 發甚至雷射燒熔銀或銀合金的靶材，電離採用雷射或者電子束轟擊，或利用磁控濺射的等 離子體。
3. 根據權利要求1或2所述的製備鑲嵌細小銀顆粒的金屬絲，其特徵是鑲嵌細小銀顆 粒的金屬絲，為口腔科常用的矯形用合金絲或記憶合金植入金屬絲，金屬絲表面包含小於 一個單層的含Ag納米銀顆粒，該銀顆粒鑲嵌在金屬絲表面，每個銀顆粒有一半原子落入鋼 絲表面內部。
【文檔編號】A61C7/20GK104055586SQ201410287087
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】王磊, 宋志鳳, 張同慶 申請人:南京納瑞康納米科技有限公司