本發(fā)明涉及一種牙弓絲的制備方法，尤其涉及一種ni-ti-cu合金牙弓絲的制備方法。
背景技術(shù)：
世界各國在口腔正畸臨床中使用最廣泛的是固定矯正器，而矯治弓絲是矯正器的主要功能部分。在矯治過程中正是通過矯治弓絲在形變過程中產(chǎn)生持續(xù)而又具有一定大小的彈力控制牙齒的移動，達到矯治的目的。可見，矯治弓絲材料對口腔正畸過程和效果有著極重要的影響。因此，研制和發(fā)展新的符合正畸臨床所需的弓絲材料成為正畸臨床醫(yī)師和材料科學(xué)工作者的共同任務(wù)。目前市場上主要使用的矯形絲有不銹鋼絲和niti形狀記憶合金絲。由于niti絲具有形狀記憶效應(yīng)和超彈性，在治療過程中能提供溫和而持久的矯治力，成為正畸用牙弓絲的首選產(chǎn)品。但是，niti合金的相變溫度對ni含量非常敏感，ni含量變化0.1at％,馬氏體逆轉(zhuǎn)變終止溫度af將變化10～20℃，這極其不利于niti牙弓絲的產(chǎn)品穩(wěn)定性。第三元素cu的加入可抑制niti合金相變溫度對成分的敏感性，且使相變滯后明顯變窄。與niti合金相比，niticu合金馬氏體相變體再取向所需的應(yīng)力較低，意味著馬氏體變體的再取向容易進行，并降低馬氏體狀態(tài)下的形變應(yīng)力或者屈服強度；cu的添加可以提高母相b2的屈服強度，從而加大母相和馬氏體相的屈服強度差異，增強其相變循環(huán)行為；niticu合金超彈性的應(yīng)力滯后比較小，是一種良好的超彈性材料；niticu中的cu含量為5～10at.％以取代ni，還可大幅度降低原材料成本。因此，采用真空自耗電弧熔煉制備niticu鑄錠，再經(jīng)鍛造、軋制、拉絲和定型制備niticu牙弓絲，以取代現(xiàn)有的niti合金。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供了一種ni-ti-cu合金牙弓絲的制備方法，以取代現(xiàn)有的niti牙弓絲。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種ni-ti-cu合金牙弓絲的制備方法，其特征在于，合金重量百分成分為：ni50.14％，ti43.54％，cu6.26％，雜質(zhì)含量為碳≤0.05％、氫≤0.005％、氧≤0.05％、氮≤0.05％。
一種ni-ti-cu合金牙弓絲的制備方法，其步驟包括真空自耗電弧熔煉，鍛造、軋制、拉拔和定型。
所述真空自耗電弧熔煉中，所用的原材料為海綿鈦、電解鎳和電解銅粉，壓制在一起，形成圓柱狀電極，熔煉電壓為30～40v，電流在900a～500a范圍，真空度不低于10-2pa，獲得鑄錠坯料。
所述鍛造中，加熱溫度在1000～1050℃之間，保溫190～300分鐘。
所述軋制中，加熱溫度在900～1000℃之間，保溫20～40分鐘。
所述拉拔中，包括熱拔和冷拔，熱拔加熱溫度在700～800℃之間，拉伸速度為0.5～1.2m/s；冷拔單道次變形量為10％～15％，當(dāng)累計變形量為30％～40％時，進行700～800℃去應(yīng)力退火。
所述定型中，定型溫度在500～550℃之間，保溫5～10分鐘，水淬火。
本發(fā)明的niticu形狀記憶合金牙弓絲利用真空自耗電弧熔煉。利用海綿鈦、電解鎳、銅粉按一定比例配料，合金料經(jīng)過壓制成電極，再經(jīng)真空自耗電弧熔煉二次或三次成鑄錠，然后經(jīng)過鍛造、軋制、拉拔和定型等冷、熱加工形成牙弓絲。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：馬氏體相變體再取向所需的應(yīng)力較低，意味著馬氏體變體的再取向容易進行，并降低馬氏體狀態(tài)下的形變應(yīng)力或者屈服強度；cu的添加可以提高母相b2的屈服強度，從而加大母相和馬氏體相的屈服強度差異，增強其相變循環(huán)行為；niticu合金超彈性的應(yīng)力滯后比較小，是一種良好的超彈性材料；niticu中的cu含量為5～10at.％以取代ni，還可大幅度降低原材料成本。
具體實施方式
以下對本發(fā)明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護范圍。
實施例1
以海綿鈦、電解鎳、電解銅粉為原材料，總重量為5千克，各組分的設(shè)計質(zhì)量分別為：鈦：2.177千克，鎳：2.51千克，銅：0.313千克。原材料中碳為0.05％、氫為0.005％、氧為0.05％、氮為0.05％。將原材料混合壓制成5千克的電極，經(jīng)過二次真空自耗電弧爐熔煉成圓柱鑄錠，熔煉使用真空度不低于10-2pa，電流在900a～500a范圍，電壓為30～40v。鑄錠在1000℃下保溫230分鐘鍛造開坯。接著在900℃進行逐步鍛造，形成直徑為28mm的圓棒。然后進行900℃軋制，形成直徑為4mm的粗絲。之后在700℃下進行拉拔，拉拔速度為0.7m/s，單道次變形量為10％，經(jīng)過系列拉拔后獲得直徑為0.8mm的細絲。隨后，去除氧化皮，進行冷拔，拉拔速度為0.5m/s，單道次變形量為10％，經(jīng)系列拉拔后獲得直徑為0.53mm的細絲。再進行去除氧化皮后，在500℃下保溫10分鐘進行定型處理，隨后水淬火。去除氧化后，即獲得直徑為0.02英寸的圓形牙弓絲。
實施例2
以海綿鈦、電解鎳、電解銅粉為原材料，總重量為5千克，各組分的設(shè)計質(zhì)量分別為：鈦：2.177千克，鎳：2.51千克，銅：0.313千克。原材料中碳為0.05％、氫為0.005％、氧為0.05％、氮為0.05％。將原材料混合壓制成5千克的電極，經(jīng)過二次真空自耗電弧爐熔煉成圓柱鑄錠，熔煉使用真空度不低于10-2pa，電流在900a～500a范圍，電壓為30～40v。鑄錠在1000℃下保溫230分鐘鍛造開坯。接著在900℃進行逐步鍛造，形成直徑為28mm的圓棒。然后進行900℃軋制，形成直徑為4mm的粗絲。之后在700℃下進行拉拔，拉拔速度為0.7m/s，單道次變形量為10％，經(jīng)過系列拉拔后獲得直徑為0.5mm的細絲。隨后，去除氧化皮，進行冷拔，拉拔速度為0.5m/s，單道次變形量為10％，經(jīng)系列拉拔后獲得直徑為0.32mm的細絲。再進行去除氧化皮后，在500℃下保溫10分鐘進行定型處理，隨后水淬火。去除氧化后，即獲得直徑為0.012英寸的圓形牙弓絲。
實施例3
以海綿鈦、電解鎳、電解銅粉為原材料，總重量為5千克，各組分的設(shè)計質(zhì)量分別為：鈦：2.177千克，鎳：2.51千克，銅：0.313千克。原材料中碳為0.05％、氫為0.005％、 氧為0.05％、氮為0.05％。將原材料混合壓制成5千克的電極，經(jīng)過二次真空自耗電弧爐熔煉成圓柱鑄錠，熔煉使用真空度不低于10-2pa，電流在900a～500a范圍，電壓為30～40v。鑄錠在1000℃下保溫230分鐘鍛造開坯。接著在900℃進行逐步鍛造，形成直徑為28mm的圓棒。然后進行900℃軋制，形成直徑為4mm的粗絲。之后在700℃下進行拉拔，拉拔速度為0.7m/s，單道次變形量為10％，經(jīng)過系列拉拔后獲得直徑為0.7mm的細絲。隨后，去除氧化皮，進行方形模具熱拔，拉拔速度為0.5m/s，拉拔至0.56mm×0.56mm。去除氧化皮，進行冷拔至0.43mm×0.43mm。再進行去除氧化皮后，在500℃下保溫10分鐘進行定型處理，隨后水淬火。去除氧化后，即獲得0.016英寸×0.016英寸的方形牙弓絲。
實施例4
以海綿鈦、電解鎳、電解銅粉為原材料，總重量為5千克，各組分的設(shè)計質(zhì)量分別為：鈦：2.177千克，鎳：2.51千克，銅：0.313千克。原材料中碳為0.05％、氫為0.005％、氧為0.05％、氮為0.05％。將原材料混合壓制成5千克的電極，經(jīng)過二次真空自耗電弧爐熔煉成圓柱鑄錠，熔煉使用真空度不低于10-2pa，電流在900a～500a范圍，電壓為30～40v。鑄錠在1000℃下保溫230分鐘鍛造開坯。接著在900℃進行逐步鍛造，形成直徑為28mm的圓棒。然后進行900℃軋制，形成直徑為4mm的粗絲。之后在700℃下進行拉拔，拉拔速度為0.7m/s，單道次變形量為10％，經(jīng)過系列拉拔后獲得直徑為1.0mm的細絲。隨后，去除氧化皮，進行方形模具熱拔，拉拔速度為0.5m/s，拉拔至0.8mm×0.7mm。去除氧化皮，進行冷拔至0.64mm×0.54mm。再進行去除氧化皮后，在500℃下保溫10分鐘進行定型處理，隨后水淬火。去除氧化后，即獲得0.025英寸×0.021英寸的方形牙弓絲。