CN104473699A - 一种彩色金属正畸托槽及其制备方法与组合结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于口腔正畸技术领域，具体涉及一种彩色金属正畸托槽及其制备方法与组合结构。所述正畸托槽采用钛基金属制造，且所述钛基金属经过切料-成形-焊接-抛光-清洗-阳极氧化法进行处理，能够使制得的正畸托槽外表面呈现彩色。本发明采用生物学性能优异的钛基金属，适合于口腔环境，避免了传统不锈钢托槽中析出的镍离子对人体产生过敏反应的风险。本发明能够充分满足患者的个性化牙科美学需求，并能与当今前沿口腔美学数字设计技术相结合，可有效地促进“患者-医生-技工”间的沟通，扩大了钛基材料表面阳极氧化技术在口腔正畸矫治器方面的应用范围。

Description

一种彩色金属正畸托槽及其制备方法与组合结构

技术领域

本发明属于口腔正畸技术领域，具体涉及一种彩色金属正畸托槽及其制备方法与组合结构。

背景技术

正畸托槽是固定矫治器的重要组成部分，临床上要求托槽除具有良好的机械性能、低磨擦力，还要求生物相容性良好、舒适美观。随着时代的变迁，患者对托槽美观性的要求越来越高。现在的年轻人更加注重个性化，与之适应的就出现了个性化美学牙科治疗理念，口腔正畸材料出现了彩色托槽与彩色牙弓丝。

现有获得彩色托槽有两种方式。一种是彩色塑料托槽，这种塑料托槽机械性能差，易脱落，矫正效果差，未得到广泛应用。另一种是采用不锈钢材质通过化学着色制造，其彩色膜主要成分是Fe、Cr、Ni的氧化物，其致密性较差、耐蚀性与耐磨性均较差，在使用过程中易出现退色现象，而且在使用过程中析出的Ni离子，存在对人体有过敏反应的风险，有资料显示，约11.1％的女性及2.2％的男性对Ni有确定的过敏反应。因此彩色不锈钢托槽也未得到应用。

随着钛及钛合金制造技术的发展，钛及钛合金已经在民用以及医用领域应用越来越广泛。口腔环境具有其特殊性及复杂性：由于口腔内唾液成分复杂，温度恒定且潮湿，有利于细菌的生存与繁殖，正畸矫治器自身及与外来物也会经常发生摩擦，因此对正畸矫治器的材料有了较高的要求。钛及钛合金具有优良的耐腐蚀性和生物相容性，因此市场上出现了纯钛托槽，但是纯钛托槽与不锈钢托槽一样也呈明显金属色，美观上无明显改善，因此钛托槽使用者并不多。

综合彩色托槽与钛合金两者各自的优势，制备一种彩色钛基金属托槽，将彻底解决现有彩色托槽在实际应用中的不足与问题，给正畸领域带来新的应用潮流。

发明内容

本发明针对已有彩色不锈钢托槽及彩色塑料托槽的缺陷，提出了一种彩色钛基金属托槽，它兼顾美学效果与正畸疗效，制造简单，彩色膜经久耐用，安全无毒。

本发明所述的彩色金属正畸托槽，采用以下方案：

所述正畸托槽采用钛基金属制造，且所述钛基金属经过阳极氧化法进行处理，正畸托槽外表面呈现彩色。

所述钛基金属为纯钛或钛含量大于30wt％的钛合金。

本发明提供的一种彩色金属正畸托槽的制备方法，包括以下步骤：

(1)切料：采用线切割与机加工方法加工托槽半成品；

(2)成形：采用成形机将托槽半成品加工出需要的角度与弧度；

(3)焊接：采用焊接机将托槽各部位焊接在一起；

(4)抛光：采用抛光机将托槽表面抛光达到要求光亮度；

(5)清洗：采用超声波清洗机去除托槽表面污渍；

(6)着色：采用阳极氧化法对托槽进行着色；使用的电解液为：0.5mol/L～1mol/L的H₂SO₄+0.5mol/L～1mol/L的HCl+去离子水；或者为0.5mol/L～1mol/L的H₂SO₄+0.2mol/L～0.5mol/L的H₃PO₄+去离子水；采用的电解液温度为0℃～30℃，氧化时间为1min～30min，电解电压为5V～100V。

通过控制电解液温度、电解液浓度、氧化时间和电解电压，在钛基金属表面制备不同厚度的TiO₂致密氧化膜，使钛基托槽外表面呈不同的颜色。

(7)配色包装：不同牙位选择不同颜色的托槽，组合包装成具有美观效果的套装正畸托槽。

本发明提供的按照所述制备方法得到的正畸托槽组合结构，其方案为：将得到的彩色金属正畸托槽根据牙位按照红橙黄绿蓝紫的顺序排列，得到彩虹效果的彩色托槽；或根据牙位按浅蓝、深蓝进行交错排列，获得海浪效果的彩色托槽；或根据牙位按黄泛红、黄泛绿的顺序排列，获得符合亚洲人牙齿颜色的枫叶效果的彩色托槽。

本发明具有以下优点：

(1)代替现有市场上传统的不锈钢、陶瓷、塑料正畸托槽，使正畸托槽不但具备传统托槽的全部正畸效果，而且起到了一种装饰美化牙齿的效果，可以充分满足患者个性化的美学需求，保持患者的心情愉悦程度，并能与当今前沿口腔美学数字设计技术相结合，可有效地促进“患者-医生-技工”间的沟通，扩大了钛基材料表面阳极氧化技术在口腔正畸矫治器方面的应用范围，具有明确的科学意义和巨大的应用价值。

(2)采用钛基金属制作托槽，安全无毒，具有优异的生物相容性，特别适合于口腔环境。

(3)该方法制备的彩色膜主要成份为TiO₂，具有生物相容性好、致密、附着力强、耐蚀及耐磨的优点，即使发生磨损也会很快重新再生，特别适合于口腔环境中，并且能在长达2年的治疗周期中，保持颜色鲜艳不退色。

(4)彩色托槽制造工艺简单，易于工业化生产。

附图说明

图1为阳极氧化装置及反应原理简图。

具体实施方式

本发明提供了一种彩色金属正畸托槽及其制备方法与组合结构，下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1：

彩虹效果的彩色正畸托槽：采用纯钛牌号TA2制造托槽，按照切料-成形-焊接-抛光-清洗的路线制备出各种牙位的托槽坯料。采用阳极氧化法对托槽进行着色，电解液温度为18℃，电解液为0.5mol/L的H₂SO₄+0.5mol/L的HCl+去离子水，氧化时间为10min，不同牙位的托槽分别按照表1的工艺参数进行阳极氧化。

阳极氧化反应的过程为：

Ti→Ti²⁺；

2H₂O→O₂+2H₂；

Ti²⁺+2O^2-→TiO₂；

表1阳极氧化参数表

牙位	电解电压/V	颜色
			UR5/LR5	55	红色
UR4/LR4	45	橙色
			UR3/LR3	10	黄色
UR2/LR2	75	绿色
			UR1/LR1	30	蓝色
LR1/LL1	65	紫色
			LR2/LL2	55	红色
LR3/LL3	45	橙色
			LR4/LL4	10	黄色
LR5/LL5	75	绿色

根据牙位排列按照彩虹颜色顺序，组合包装后获得彩虹效果的彩色托槽。

实施例2：

海浪效果的彩色正畸托槽：采用钛合金牌号TC4制造托槽，按照切料-成形-焊接-抛光-清洗的路线制备出各种牙位的托槽坯料。采用阳极氧化法对托槽进行着色，电解液温度为20℃，电解液为0.5mol/L的H₂SO₄+0.2mol/L的H₃PO₄+去离子水，氧化时间为10min，不同牙位的托槽分别按照表2的工艺参数进行阳极氧化。

表2阳极氧化参数表

根据牙位排列按照海浪颜色顺序，组合包装后获得海浪效果的彩色托槽。

实施例3：

枫叶效果的彩色托槽：采用钛合金牌号TC4制造托槽，按照切料-成形-焊接-抛光-清洗的路线制备出各种牙位的托槽坯料。采用阳极氧化法对托槽进行着色，电解液温度为18℃，电解液采用0.5mol/L的H₂SO₄+0.5mol/L的HCl+去离子水，氧化时间为10min，不同牙位的托槽分别按照表3的工艺参数进行阳极氧化。

表3阳极氧化参数表

根据牙位排列按照枫叶颜色顺序，组合包装后获得枫叶效果的彩色托槽。

需要特别指出的是，上述实施例的方式仅限于描述实施例，但本发明不止局限于上述方式，且本领域的技术人员据此可在不脱离本发明的范围内方便地进行修饰，因此本发明的范围应当包括本发明所揭示的原理和新特征的最大范围。

Claims (5)

1.一种彩色金属正畸托槽，其特征在于：所述正畸托槽采用钛基金属制造，且所述钛基金属经过阳极氧化法进行处理，正畸托槽外表面呈现彩色。

2.根据权利要求1所述的一种彩色金属正畸托槽，其特征在于：所述钛基金属为纯钛或钛含量大于30wt％的钛合金。

3.一种彩色金属正畸托槽的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)切料：采用线切割与机加工方法加工托槽半成品；

(2)成形：采用成形机将托槽半成品加工出需要的角度与弧度；

(3)焊接：采用焊接机将托槽各部位焊接在一起；

(4)抛光：采用抛光机将托槽表面抛光达到要求光亮度；

(5)清洗：采用超声波清洗机去除托槽表面污渍；

(6)着色：采用阳极氧化法对托槽进行着色；使用的电解液为：0.5mol/L～1mol/L的H₂SO₄+0.5mol/L～1mol/L的HCl+去离子水；或者为0.5mol/L～1mol/L的H₂SO₄+0.2mol/L～0.5mol/L的H₃PO₄+去离子水；

(7)配色包装：不同牙位选择不同颜色的托槽，组合包装成具有美观效果的套装正畸托槽。

4.根据权利要求3所述的一种彩色金属正畸托槽的制备方法，其特征在于，步骤(6)所述的阳极氧化法，其电解液温度为0℃～30℃，氧化时间为1min～30min，电解电压为5V～100V。

5.一种基于权利要求3所述制备方法的正畸托槽组合结构，其特征在于，将得到的彩色金属正畸托槽根据牙位按照红橙黄绿蓝紫的顺序排列，得到彩虹效果的彩色托槽；或根据牙位按浅蓝、深蓝进行交错排列，获得海浪效果的彩色托槽；或根据牙位按黄泛红、黄泛绿的顺序排列，获得枫叶效果的彩色托槽。