激光焊接不同间距烤瓷合金的质量比较
【摘要】目的探讨在一定间距下激光焊接非贵金属烤瓷合金的焊接质量及临床应用的可行性。方法激光焊接0.0 mm、0.25 mm、0.50 mm不同间距的CW-PA烤瓷合金试件，测试其抗拉强度与显微硬度，作场发射扫描电镜断口分析与断面金相分析。结果结果表明激光焊接0.0 mm、0.25 mm、0.50 mm间距的CW-PA烤瓷合金后，试件的抗拉强度分别是(446.05±82.50) mPa、(485.97±62.35) MPa、(503.32±65.79) MPa，接近其母材(421.53±21.78) mPa。各组间差异无显著性。0.0 mm与0.25 mm组试件的微观形貌良好。结论①激光焊接件应尽可能靠近；②焊接间距应在0.5 mm以内，以0.25 mm较好，便于操作。
据已往文献报道，激光焊接的试件、修复体或种植体支架，都是两焊件接头紧密接触，即无缝对接［1-6］。而实际工作中，达到上述要求较困难。关于焊件间是否可存在间隙，而不影响其焊缝质量，尚需进行研究。我们在本项实验中对此作一观察。
材料和方法
1.试件制作：机床精细加工不锈钢制得的棒状试件阴模,以嵌体蜡形成试件蜡型,规格直径3 mm×40 mm, 15个。以Bellavest T包埋料（贺利氏古莎公司，德国）作内包埋，再以磷酸盐包埋料作中层包埋,石膏系包埋料作外层包埋。经焙烧,烘烤,以CW-PA烤瓷合金(四川联合大学金属材料系)用高频离心铸造机(Fususngi，意大利)铸造，以50μm Al2O3喷砂。试件末端用砂纸打磨,超声清洗2次待焊。
2.焊接：用游标卡尺精选市售成品0.25 mm、0.5 mm厚的金属各一片，制成宽5 mm、长20 mm的定距片。将2根试棒夹持于特制紫铜夹具上，要求同轴，把0.25 mm的定距片置于其间，压紧，拧紧夹具螺丝，以保证两试件的间距为0.25 mm。再将自制同种材料的厚约0.25 mm的圆片状焊料放到焊缝内。置于激光焊接机(DL2002 型，德国登泰隆公司)机箱内的自制可调节工作台上。在指导光源下对准焦距，再回调1/4圈，重叠焊接一圈。不打磨。焊接参数：305 v，20 ms。共焊接5对试件。同法以0.5 mm间距，焊接5对试件。另设置一无间隙（即0.0 mm）组，也焊接5对。共3组，作对比研究。
3.焊接质量的检测：肉眼观察试件外观，内容包括：连续性，色泽，有无气孔及裂纹，熔区（FZ）与热影响区（HAZ）的宽度，拉伸断裂位置。将试件置于万能测试机（AG-10TA，日本）上，以1 mm/min拉伸断裂，计算出抗拉强度（UTS）。数据作统计学处理。将试件用热塑性材料镶样，磨光，金相抛光后，用全自动硬度仪（HMIS全自动硬度仪，上海）作焊区显微硬度测定。加载为50 g，保压15 s。以各自熔区断裂的试件，用场发射扫描电镜（AMRAY-1845，美国）作断口分析。观察熔深、韧窝等微观形貌以及有无裂纹、气泡、杂质等。将金相磨片腐蚀后，置于金相显微镜（MEF-3A，德国）下作金相分析，观察熔深、熔区、热影响区范围及晶体结构等。
结果
1.焊接试件外观：无间隙组激光焊接试件的焊缝区微凹陷，熔区光亮，未着色，无裂纹。0.25 mm与0.5 mm组试件的焊缝区微凸起，其余外观所见同前。各组焊接试件的熔区宽度都在1.25～1.9 mm之间；拉伸断裂均发生在母材区。
2.力学性能测试：母材及各种间距激光焊接试件的抗拉强度如表1所示。
表1各种处理试件的抗拉强度值
组别 抗拉强度（MPa）
s
母材 421.53 21.78
0.0 mm间隙焊接试件 446.05 82.50
0.25 mm间隙焊接试件 485.97 62.35
0.50 mm间隙焊接试件 503.32 65.79
注：单因素方差分析,组间差异无显著性（P＞0.05）；组内两两比较(q检验)，差异亦无显著性（P＞0.05）3.显微硬度：HV值呈较陡下降曲线，熔区高，母材低。3组的趋势及变化范围一致。
4.扫描电镜断口观察：
(1)无缝对接焊试件（0.0 mm）断口的低倍镜形貌，显示熔深及全层完全焊透；高倍镜显示一些韧窝，表明其具有一定塑性。
(2)0.25 mm间距焊接试件多数也如此。有一个0.25 mm间距焊接试件断口的低倍镜形貌，显示断面金属完全熔透，但其中心左侧有一小块三角形区未融合在一起，仅有重熔再结晶的痕迹。
(3)0.50 mm间距焊接试件断口的低倍镜形貌，显示断面金属大部分熔透，但其中心偏左侧有三角形区金属未熔化，可见明显平坦的机加工痕迹，无重熔特征。
5.金相分析结果
HV值呈较陡下降曲线，熔区高，母材低，3组的趋势及变化范围一致图1各种间距激光焊接试件的显微硬度值
无缝对接焊试件(0.0 mm)断口的低倍镜形貌,显示熔深及全层,完全焊透(×)图1b 0.25mm间距焊接试件断口的低倍镜形貌,显示完全熔化,中心示熔合(×80)图2c 0.50mm间距焊接试件断口的低倍镜形貌,显示中心未熔化,假焊(×80)图2d 焊接试件断口的高倍镜形貌,显示一定塑性(×10000) 图3焊接试件熔区-母材交界区的金相照片,显示热影响区很小(×500)图4a 无缝对接焊试件(0.0mm)熔区的金相照片,显示熔深及全层,完全焊透(×40)图4b 0.25mm间距焊接试件熔区的金相照片,显示完全焊透(×40) 图4c0.50mm间距焊接试件熔区的金相照片,显示完全焊透(×40) 图4d另一个0.50mm间距焊接试件熔区的金相照片,显示激光束偏离焊缝线(×1000)
(1)无缝对接焊试件的金相照片，中份颜色较深的部分是熔区，两边是母材区，显示完全熔透；高倍镜显示，二者之间分界明显，无明显的过渡区即热影响区。
(2)0.25 mm间隙焊接试件的低倍镜金相照片，显示断面金属完全熔透。
(3)0.5 mm间隙焊接试件的低倍镜金相照片，也显示断面金属完全熔透，熔区较宽，有重复脉冲焊点。在一幅0.5 mm间隙焊接试件的同倍金相照片，可见一小块区域未融合，虽脉冲焊点很深，但激光束偏离焊缝线，未焊透，也属假焊。
讨论
1.激光焊接与CW-PA烤瓷合金：与常规焊接方法相比，激光焊接具有精确、快速、清洁、高效及操作简便等突出优点，深受广大口腔工作者的欢迎。CW-PA烤瓷合金为镍基合金，是一种非贵金属烤瓷合金。其主要成分为Ni、Cr、Nb等，多用于牙科烤瓷冠桥的金属底层，如何获得良好的焊接接头性能是加工技术的关键。
2.设计3种间距的依据：一般的焊料焊接来说，有一定间距是不可避免的，有利于焊料的流动和充满间隙，形成牢固连接，避免假焊。但若间距太小，焊料流不进去；若间距太大，则易形成空洞，影响强度。关于最宜间距，多数学者认为一般的牙科钎焊试件间距应在0.2～0.4 mm之间［1-5］，Leon和Jack［2］认为0.33 mm是最佳间距。但有关激光焊接的最宜间距尚未见报道。为此，本项研究设计了0.0 mm、0.25 mm、0.50 mm 3种情况的间距。
3.3种间距的焊接试件的力学性能：3种间距焊接试件的力学性能都很好，与母材相近。4组的测试结果相比较，差异无统计学意义（P＞0.05，表1）。显微硬度都呈现同样趋势。熔区宽度均很小，在1.25～1.9 mm之间。如果焊接脉冲点只沿圆周线重叠而无水平向重叠的话，其熔区宽度一致即说明该宽度只与激光束焦点的光斑直径有关,而不受间距的影响。
4.金相和SEM分析：3种情况均能焊透3 mm直径的金属试棒。一般连接体最大直径应不大于3 mm，可见3种间距皆可用于临床。虽然有一组0.50 mm间距焊接试样经电镜观察断口和金相都显示未焊透，但前者（图2a，2b，4a、4b、4c）绝大部分都熔过试棒中心，后者（图4d）提示激光束打偏，推测与焊接时激光未对准试棒中心有关。故激光焊接虽是自动化设备，但操作者也应不断提高技术。至于0.25 mm的有一件虽熔透而未融合，乃是由于焊料未加好所致，可见制作好焊料并放好位置也很重要。
5.研究有缝焊接的意义：激光焊接可用于口腔修复、种植、正畸等各种部件，如固定桥桥体与连接体的焊接、种植支架、RPD支架及CAD/CAM修复体的焊接。实验室制作中，预先设计的焊缝接口，如制作蜡型时，可尽量把焊接端设计紧密些，但也很难达到完全无缝对接的理想状态。至于铸造精度的矫正与铸造缺陷的修补时，接口几乎都是有缝的。因此研究有缝焊接具有重要的实用意义。
本项研究的结果表明，激光焊接件的接头之间应尽可能靠近，以便于控制光束方向，取得良好的焊接效果。激光焊接件间存在一定间隙是允许的，以0.25 mm左右间距较好，有利于临床操作。超过0.5 mm的间距难于控制操作，不适于激光焊接。
扩展阅读
金属烤瓷桥焊接方法的介绍
随着瓷修复技术的开展，金属-烤瓷修复体应用日益普及。但由于铸造引起的金属收缩，包埋料不能完全补偿，使临床上烤瓷桥就位时往往出现翘动、冠边缘密合性差等问题，影响了固定桥修复质量。
采用分段式制作金属-烤瓷桥，再用焊接的方法将其连接，是目前减少铸造金属收缩，防止长桥翘动等问题发生的有效措施。金属-烤瓷桥的焊接与其它修复体焊接相比有着更严格的技术要求，本文对金属-烤瓷桥焊接的特点、要求及方法做了详细介绍，希望对开展金属-烤瓷桥焊接技术，提高固定义齿质量有所帮助。
一、金属-烤瓷桥焊接的特点
金属-烤瓷桥的焊接与铸造、锤造桥的焊接略有不同，主要表现在以下几个方面：
1.焊接的时机：金属-烤瓷桥的焊接分前焊和后焊，通常把瓷烧结之前进行的焊接称为前焊，把瓷烧结之后进行的焊接称为后焊。
2.焊接的部位：前焊的部位在基底桥的桥体上或桥的较厚部位上，后焊的部位在基底桥的连接体偏向舌侧的位置上。
3.焊料的选择：金属烤瓷桥的焊接对焊料熔点要求是不同的。前焊的焊料熔点一般约在1000-1100℃，后焊焊料熔点一般约在750-850℃；前焊焊料的熔点，应高于基底瓷烧结的温度约100-150℃，并低于焊件金属熔点约50-100℃。后焊焊料熔点应低于釉层烧结温度，在保证焊接强度的同时，又要保证各瓷层烧结后的正常性状及瓷表面的光洁度。
4.包埋材料的选择：金属-烤瓷桥的前焊采用耐高温的磷酸盐包埋料，使其焊接具有足够的强度。后焊则采用中温包埋材料，而不能使用磷酸盐包埋料包埋，以免污染瓷的表面。
二、金属-烤瓷桥的焊接方法
（一）火焰焊接法
凡利用明火热源进行焊接的为火焰焊接，也称明火焊接，火焰焊接的方法历史悠久，所需设备价格低廉，操作简便，应用广泛，口腔各类修复体的焊接主要以火焰焊接为主。金属-烤瓷桥焊接的明火热源温度应达到1200℃。
金属-烤瓷桥焊接均采用离模法焊接，将烤瓷基底桥放入模型或病人口腔中，调整好关系，各焊件位置的确定，应以基底冠颈部边缘在模型上或患者口腔中就位为标准。用蜡封闭焊缝，再用粘蜡将两部分烤瓷桥连接起来，包埋。过长的基底桥在包埋固定时应用金属丝加强固定，以防变形。前焊和后焊的焊接方法与铸造桥和锤造桥的离模法焊接基本相同，制作时要注意两个问题：第一，由于前焊的焊接温度较高，而金属-烤瓷基底冠的厚度仅为0.2-0.5mm，在包埋固定时，一定要将基底冠的冠内与冠的边缘用包埋料包牢、包实，以防焊件受损。其次，后焊是在瓷上釉之后进行的焊接，在固定包埋之前，应在瓷的表层均匀加上一层蜡，然后包埋固定，包埋料不直接与瓷接触，以保护瓷表面釉质的光泽。后焊的焊接温度虽然较低，在焊接中仍不能将火焰直接在瓷的表面加热，以防瓷局部温度过高，引起瓷裂。
（二）炉内焊接法
炉内焊接法是指在烤瓷炉进行的金属焊接。炉内焊接具有真空密闭的焊接条件，金属不易氧化，焊件整体加热均匀，温度控制准确的特点。目前主要应用于金属-烤瓷基底桥的焊接，尤其是金属-烤瓷桥的后焊和其修理焊接。
1.炉内焊接的要求
炉内焊接在包埋料的选择，焊件的包埋固定等方面，与金属-烤瓷桥的火焰焊接法要求相同。
炉内焊接温度是根据焊料的熔点设定的。一般控制在焊料熔点的20-30℃以上。
由于炉内焊接加热均匀，被焊金属与焊缝温度一致，在焊接时，要防止焊媒的过度扩散而导致的流焊现象。
2、炉内焊接的方法
炉内焊接无论前焊或后焊，基本上是按照固定——包埋——预热——焊接四个步骤进行。
（1）固定与包埋与金属烤瓷桥火焰焊接的方法相同。焊件在转移关系时，应固定在烤瓷专用的焊架上，以便于进炉焊接。
（2）预热焊件干燥15′在炉内预热，预热时升温要慢，预热的温度不能过高，以防止焊件氧化。
（3）焊接焊接前应检查焊缝是否清洁，然后在焊缝两侧涂布焊媒，插入焊片。用抑焊媒剂在靠近焊缝以外的焊件表面涂布一条隔离带，防止焊媒的过度扩散。进炉焊接，90-100℃/分升温至真空，当炉温达到焊料熔点时，焊料开始熔化，保持恒温，但时间不可过长，焊料熔透后充满焊缝，即可出炉。（医学教育网搜集）。
钛合金烤瓷牙不同于纯钛烤瓷牙
钛合金烤瓷牙不同于纯钛烤瓷牙
镍铬或是钴铬材料的烤瓷牙因为都有出现牙龈黑线的可能性，首先在美观上，就让很多人不能接受。但贵金属烤瓷牙价格又比普通金属瓷牙高的多。于是，出现了高不成低不就的局面。钛金属烤瓷牙的出现，弥补了这一空白。
钛金属具有稳定的化学性质和极佳的生物相容性，不与人体组织起任何反应。不会引起牙龈发炎、颈缘发黑、口腔金属异味等问题。钛金属早已在医学领域广泛应用。
目前含钛金属的烤瓷牙有纯钛和钛合金两类。其中钛合金烤瓷牙价格较低，与钴铬瓷牙相差不多，但是其中钛的含量非常少，再加上加工、储存等步骤的消耗，真正等患者使用时，钛的含量已经非常可怜。纯钛烤瓷牙才是真正意义的钛金属烤瓷牙，具有钛金属的优势，价格虽然高一些，但相对于贵金属要便宜。
钛合金假牙和铬合金假牙哪个比较好
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铸钛作为活动义齿的基托由于体积小、质量轻、强度高，而明显优于塑料基托和钴铬合金基托。
采用钴铬合金作为义齿基托，尽管减小了基托的厚度，提高基托强度，但由于钴铬合金重量是同体积钛合金的两倍，患者感觉钴铬合金制作的义齿较重。同时，由于钴铬合金的弹性不如钛合金，且有研究报道钴铬合金牙科铸造的适合性也不如钛合金。因此，由钴铬合金制作支架的义齿在戴用不久后就会出现义齿固位不良的现象。另外，有些钛合金具有超弹性，其卡环的固位力明显好于钴铬合金卡环。纯钛与人体组织有良好的适应性，使得其基托下方的口腔黏膜不会产生类似排斥的反应，如微血管流速的改变、组织液渗出的增加等等。这样患者戴用铸造纯钛基托义齿后产生义齿性口炎的条件就大大减少，提高了患者的满意度。
如果是如果上面没有牙了，又该选择什么材料的义齿？
1）医用钛合金中钛无毒、质轻、强度高且具有优良的生物相容性，是非常理想的医用金属材料，可用作植入人体的植入物等。通常钛合金的主要成分有钛，铝，锡，钒，钼，铌，不同厂家的钛合金要根据牌号才能确定其主要成分和含量。
2）你是说患者上面没有自己的牙齿了吗？如果这样需要做全口义齿中的单颌义齿，而不是固定义齿，假牙完全依靠口腔粘膜吸附面积的大小来固位，这样的话制作纯钛基托会感觉轻、而且舒适。金合金的基托大面积太沉。我向你建议制作纯钛基托。