【摘 要】
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目的:观察Nd:YAG激光轰击处理纯钛表面对纯钛表面形貌、理化性能的影响,探讨Nd:YAG激光处理纯钛表面对钛瓷结合强度的影响。方法:用线切割机将TA2钛板切割成规格为25mm×3mm
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目的:观察Nd:YAG激光轰击处理纯钛表面对纯钛表面形貌、理化性能的影响,探讨Nd:YAG激光处理纯钛表面对钛瓷结合强度的影响。方法:用线切割机将TA2钛板切割成规格为25mm×3mm×0.6mm的试件共33个,烤瓷面用240#、400#、800#、1000#碳化硅砂纸逐级打磨后,得到规格为25mm×3mm×0.5mm的标准试件。将打磨后的钛片随机均分为3组,A组为喷砂组,B组为激光轰击15s组,C组为激光轰击30s组,分别进行以下处理:喷砂组(A),用直径为120μm的Al2O3颗粒进行喷砂,距离试件表面10mm,喷砂压力为2bar,喷砂角度为45°;激光轰击15秒组(B),用波长为1064nm的Nd:YAG激光对钛表面进行均匀轰击,电流为20A,轰击次数为1次,时间为15s;激光轰击30秒组(C),以Nd:YAG激光对钛表面进行均匀轰击,电流为20A,轰击次数为2次,时间为30s。表面处理完成后,测量各组钛片的表面粗糙度值和金属-蒸馏水表面接触角,每组随机抽取一片试样进行扫面电镜观察和能谱分析。按ISO9693三点弯曲测试的标准统一进行烤瓷,烤瓷层由0.2mm黏结瓷、遮色瓷0.2mm、牙本质瓷0.6mm组成,所有烤瓷程序由同1人完成。烤瓷完成后,每组随机抽取一片钛瓷试样用扫描电镜观察钛瓷结合面组织形貌。各组剩余烤瓷试件通过万能材料试验机检测钛瓷结合强度并进行统计学分析,扫描电镜观察钛瓷分离面的表面形貌和能谱分析。结果:三组试样钛表面粗糙度和表面接触角有显著差异(p<0.05)。扫面电镜显示:喷砂组钛样可见不规则粗糙表面,钛表面呈现细窄的沟壑和尖锐的棱角;激光轰击15s组试样可见规律的凹陷状粗糙表面,熔融状的钛形成规律的波纹状,边缘圆钝,无细窄的沟壑及尖锐的棱角;激光轰击30s组试样表面形貌与激光轰击15s组相似,可见规律的凹陷状粗糙表面,熔融状的钛形成规律的波纹状,激光轰击30s组钛表面凹陷比激光轰击15s组更明显。钛表面能谱分析显示:喷砂组试件表面含有Ti,O元素和Al元素,B、C组试件表面只有Ti元素。钛瓷结合面扫面电镜显示:喷砂组钛瓷边界疏松,存在约宽1.5~3μm的微裂隙,烤瓷界面存在大量气泡;激光轰击15s组钛瓷结合边界可见均匀凹凸状,钛瓷结合紧密,相互嵌合,未见裂隙,烤瓷界面可见气泡生成,气泡直径大小不一;激光轰击30s组钛瓷结合面见均匀凹凸状,钛瓷结合紧密,相互嵌合,未见裂隙,烤瓷界面见少量气泡,气泡数量较少,直径较小。三组钛瓷三点弯曲结合强度测试结果分别为:24.18±2.71MPa、27.97±2.19MPa、31.42±2.47MPa,三组间钛瓷结合强度在统计学上有显著差异(P<0.001),B组钛瓷结合强度高于A组(P<0.05),但小于C组(P<0.05)。钛瓷分离面电镜图可见,C组表面有残留的瓷附着在熔融的钛周围。结论:Nd:YAG激光轰击处理纯钛表面可增加纯钛表面粗糙度和润湿性的同时又不会对纯钛表面带来杂质的污染,钛表面Nd:YAG激光处理后可有效提高钛瓷的结合强度。
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