Outils dentaires - MCV Dérivé revêtements durs pour les outils dentaires

 

 

Thèmes abordés

Chemical Vapor Deposition

Diamond Coated outils dentaires

Limites et les problèmes   Associé à Diamond Coated outils dentaires

Techniques de revêtement alternatif

Avantages de la MCV

Inconvénients des MCV

Nouveaux concepts - High Frequency MCV

Méthodes pour améliorer revêtement / substrat Collage

Chemical Vapor Deposition

Chimique en phase vapeur (CVD) est une technologie bien établie pour le revêtement d'une large gamme d'outils de coupe en métal, y compris les perceuses, scies à métaux, scies à ruban, lames de rasoir et des inserts. Dans certains cas, les maladies cardiovasculaires peuvent augmenter la durée de vie d'un outil de coupe par autant que 20 fois la durée de vie d'un outil non couché. En plus de l'efficacité de coupe, les vitesses de coupe et la qualité de la coupe de la pièce sont sensiblement améliorés par l'ingénierie de surface. La technologie peut être utilisée pour déposer une grande variété de revêtements tels que TiN, TiAlN, multicouches, revêtements classés et revêtements nanocomposites roman nouveau, pour une large gamme d'applications. Pourtant, dans un domaine, il ya eu peu de travail effectué MCV - le traitement de surface des implants biomédicaux et des outils dentaires, tels que fraises, pinces orthodontiques et des pinces, qui peuvent tous bénéficier en termes de qualité, de sécurité et le coût de l'application d'une MCV revêtement.

Diamond Coated outils dentaires

Fraises diamantés dentaires sont communément utilisés sur les patients, ainsi que dans les laboratoires dentaires. Fraises dentaires sont utilisés à plusieurs fins, y compris la préparation des cavités des dents et, dans de nombreux cas, la préparation des dents eux-mêmes pour la couronne et bridges et les prothèses partielles. Fraises dentaires sont également largement utilisés dans le laboratoire dentaire pour la découpe, de perçage, de meulage, de coupe et de polissage des différents types de matériaux tels que des prothèses et des cadres métalliques.

Les fraises sont faites par la fixation de particules de diamant dur sur une surface de substrat en utilisant un matériau de la matrice liant. Fraises dentaires sont actuellement spécifiées par les dimensions de la tête de fraise et de la longueur de l'arbre. Il n'y a aucune spécification pour le surfaçage. Dans le cas des fraises à revêtement diamant en particulier, il n'ya pas de standardisation de la taille de grain ou de la qualité des particules de diamant utilisé. La taille moyenne de grain de particules de diamant peuvent varier considérablement de 50 300 um-.

Limites et les problèmes   Associé à Diamond Coated outils dentaires

Il ya certains problèmes avec la qualité à long terme et l'efficacité des outils dentaires, et les fraises en particulier. Par exemple, les particules sur certains instruments dentaires se dissipent assez rapidement, ce qui rend les outils inefficaces après seulement une courte période d'utilisation. Avec diamanté fraises dentaires, l'efficacité de coupe et le parage diminue grâce à des procédés de stérilisation répétée, de désinfection et de nettoyage, qui emploient des températures élevées et des environnements acides. Une constatation importante a été la découverte de l'action corrosive sur les fraises en acier au carbone d'une solution d'acide phosphorique de nettoyage à base, qui était en utilisation courante à l'époque. Dans un autre cas, trois cas de fraise en carbure de tungstène de séparation, dont l'une a abouti à la patiente avale la tête fraise séparés, ont été décrits. Cette avalanche de chefs fraise séparant de la tige a été associée à une solution froide de stérilisation utilisé pour la désinfection.

Revêtement de particules de fraises dentaires présentent également un danger pour la santé devraient-ils se détacher de la fraise dans la bouche du patient - par exemple, il ya une libération potentielle d'ions Ni 2 + à partir du liant métallique du revêtement diamant fraises dentaires dans le corps, ce qui pourrait être toxique pour le patient. Cet aspect ne pose pas seulement un risque pour le système respiratoire du patient, le dentiste et l'infirmière, mais provoque aussi la contamination de la céramique lors de la fabrication en laboratoire de prothèses dentaires.

Techniques Al revêtement alternatifs

En raison de ces limitations décrites ci-dessus, il ya une demande croissante pour une meilleure qualité, durables et plus économiques d'outils de dentiste. Une façon intéressante de restauration pour cette demande et de surmonter la contamination / questions de santé est d'utiliser une technologie de traitement de surface. Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour le revêtement, y compris la pulvérisation, l'évaporation, d'implantation ionique et assistée par plasma chimique en phase vapeur (CVD), la figure 1.

Figure 1. Schématiques généralisées des processus dans un réacteur de diamant CVD

Chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients. Par exemple, l'implantation ionique peut donner des surfaces très dures, sans changer les dimensions de l'outil, mais c'est une technique de la ligne de mire, ce qui rend difficile à utiliser lors du traitement d'un outil de forme complexe, comme une fraise dentaire. Pour d'autres applications, telles que le traitement des puces de silicium sur des substrats Fiat, l'implantation ionique est inégalée pour introduire des quantités contrôlées de dopants tels que le phosphore, le bore et l'arsenic.

Avantages de la MCV

Toutefois, le CVD est susceptible d'être le choix futurs pour le revêtement de surface des fraises dentaires. L'avantage majeur de maladie cardiovasculaire au cours des autres techniques d'ingénierie de surface est sa capacité à manteau, de manière uniforme, les composants complexes tels que les fraises dentaires, fraises dentaires, pinces et pincettes. En outre, il est possible d'appliquer des couches continues de revêtements sur le substrat, et ainsi de rendre l'outil plus longue. Un autre avantage est que les revêtements CVD peut être appliqué économiquement et à grande échelle à un coût minimal en direction de l'équipement utilisé.

Inconvénients des MCV

Un inconvénient de MCV, c'est qu'il emploie fréquemment des précurseurs qui peuvent poser un danger pour la santé, sont nuisibles à l'environnement et inflammables. Pour le dépôt de revêtements de diamant, le procédé CVD implique la décomposition des gaz précurseurs chimiques, habituellement le méthane et l'hydrogène, qui sont activés et subissent des réactions gazeuses. Ils sont ensuite transportés par des mécanismes de flux convectif et diffusif au substrat. Une fois là, hétérogènes gaz / surface de processus donnent lieu à la nucléation et la croissance d'un film de diamant si les conditions sont favorables. En optimisant les conditions de dépôt, les propriétés de surface du revêtement peut être adapté à l'application.

Le problème fondamental de la synthèse du diamant est causée par la nature allotropiques du carbone. Sous le graphite des conditions ordinaires, et non de diamants, est la phase thermodynamiquement stable cristalline du carbone. Ainsi, la principale exigence de diamant CVD est de dépôts de carbone avec des liaisons sp3 et simultanément supprimer la formation de liaisons sp2 graphitique. Ceci est fait en établissant des concentrations élevées de produits d'attaque en carbone nondiamond comme l'hydrogène atomique. Habituellement, ces conditions sont réalisées en mélangeant de grandes quantités d'hydrogène pour le gaz de procédé et en activant le gaz soit thermiquement, soit en utilisant un plasma.

En général, l'adhérence des revêtements tels que le diamant, les revêtements classés, multicouches et nanocomposites, appliquée par les processus, y compris les MCV, d'ions et de dépôt assisté plasma CVD sur des surfaces complexes est assez pauvre. Les méthodes possibles d'amélioration de revêtement / substrat d'adhésion comprennent l'abrasion du substrat avec des poudres diverses, le substrat de polarisation, pulsé de polarisation et l'utilisation de matériaux intercalaire.

Nouveaux concepts - High Frequency MCV

En utilisant une version modifiée de haute fréquence (CVD HFCVD) figure 2, comportant un filament chaud CVD système dans une eau refroidie cuve en acier inoxydable avec contrôle des débits de gaz, le système permet biais indépendant pour être appliqué entre le substrat et filament. Le filament est constitué de fil enroulé de tantale plat de 0,5 mm de diamètre pour activer le mélange réactionnel. Le procédé peut être adapté pour répondre à la déposition de couches minces sur plusieurs types de fraises dentaires tels que carbure de tungstène, enduits de diamants, et les fraises en acier inoxydable.

Figure 2. Schéma d'un système modifié HFCVD qui pourraient être utilisés pour produire des revêtements de diamant sur les fraises dentaires.

HFCVD peut être utilisé pour fabriquer des fraises diamantées nouvelles en appliquant un revêtement continu sur les bords de coupe. Cette technologie élimine la nécessité d'utiliser un matériau liant présent dans fraises diamantées conventionnels. En conséquence, elle a le potentiel pour surmonter les problèmes de contamination des tissus buccaux (et les infections ultérieures), l'amélioration de l'efficacité de coupe et d'augmenter la durée de vie.

Méthodes pour améliorer revêtement / substrat ING Bond

L'adhérence du revêtement / substrat peut être améliorée par la réalisation de plusieurs pré-traitements du substrat. Parmi ces traitements est la rugosité de la surface du substrat en utilisant des mélanges de poudre de divers tels que le diamant, l'alumine et le carbure de silicium. Une étude récente a indiqué que la rugosité contrôlée de la surface du substrat peut augmenter la densité de nucléation du diamant du matériau de revêtement.

Substrat de polarisation est une autre surface la méthode de pré-traitement qui peuvent être employées. Polarisation est une technique beaucoup plus contrôlable que l'abrasion et il peut aussi améliorer la densité de nucléation du diamant sur des substrats différents. C'est une méthode in-situ dans lequel le substrat est soit négativement ou positivement biaisé par rapport au filament. Pendant polarisation une décharge luminescente est générée et le substrat est exposé à un plasma pendant une période pouvant aller jusqu'à 30 minutes. Le substrat est bombardé avec des ions, la création de sites de nucléation pour le dépôt de diamant subséquente. Ce processus est censé infliger des dégâts relativement mineurs au substrat par rapport aux procédures de polissage conventionnel. La méthode est particulièrement intéressante pour des applications nécessitant des sites de surface contrôlée et reproductible pour la nucléation et la croissance.

 

 

 

Auteur principal: Hussam Rajab, Nasar Ali, Htet Sein, Robert Cherry et Waqar Ahmed

Source: Matériaux mondiale, vol. 8, p. 17-19, 2000.

 

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Date Added: Mar 15, 2001