Dental-Tools - CVD Hard Coatings für Zahn"arztliche Tools Derived

 

 

Behandelte Themen

Chemical Vapour Deposition

Diamond Dental Beschichtete Werkzeuge

Einschränkungen und Probleme   Verbunden mit Diamant beschichtete Werkzeuge Dental

Alternative Beschichtungsverfahren

Vorteile der CVD

Nachteile der CVD

Neue Konzepte - High Frequency CVD

Methoden zur Verbesserung der Beschichtung / Substrat Bonding

Chemical Vapour Deposition

Chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ist eine etablierte Technologie zur Beschichtung einer Vielzahl von spanenden Werkzeugen, einschließlich Schulungen, Bügelsägen, Bandsägen, Rasierklingen und Einsätze. In einigen Fällen kann CVD-Tool erhöht die Lebensdauer eines Schneidwerkzeugs um nicht weniger als 20 mal das Leben eines unbeschichteten. Neben dem Schneiden Effizienz, Geschwindigkeit und die Qualität der Schneiden des Werkstücks schneiden deutlich verbessert Engineering von Oberfläche. Die Technologie kann Multilayer verwendet werden, zu hinterlegen einer Vielzahl von Beschichtungen wie TiN, TiAlN, abgestufte Schichten und neuartige neue Nanokompositbeschichtungen, für eine breite Palette von Anwendungen. Qualität, Sicherheit und Kosten CVD aus der Anwendung eines Bedingungen Doch in einem Bereich hat bisher wenig CVD durchgeführten Arbeiten - die Oberflächenbehandlung von biomedizinischen Implantate und zahnärztliche Leistung in Tools wie Bohrer, kieferorthopädische Zangen und Pinzetten, die alle können Beschichtung.

Diamond Dental Beschichtete Werkzeuge

Diamant beschichtete zahnärztlichen Bohrern sind häufig Patienten auf, sowie in Dentallabors. Dental Bohrer verwendet werden für mehrere, einschließlich der Vorbereitung der Zähne Karies und in vielen Fällen, Vorbereitung der Zähne selbst für Kronen und Brücken und Teilprothesen. Dental Bohrer sind auch Frameworks verwendet ausgiebig im zahntechnischen Labor für das Schneiden, Bohren, Schleifen, Entgraten und Polieren von verschiedenen Materialien wie Zahnersatz und Metall.

Die Bohrer sind Material durch die Festsetzung harte Diamant-Partikel auf eine Substratoberfläche mit einem Bindemittel-Matrix. Dental Bohrer sind derzeit Welle angegeben durch die Abmessungen des Bohrers Kopf und der Länge des. Es gibt keine Spezifikation für die Schleiffläche. Im Falle von Diamant beschichteten Bohrern insbesondere gibt es keine Standardisierung der Körnung oder Qualität der Diamant-Partikel eingesetzt. Die durchschnittliche Korngröße von Diamant-Partikel kann stark variieren von 50-300 &mgr; m.

Einschränkungen und Probleme   Verbunden mit Diamant beschichtete Werkzeuge Dental

Es gibt gewisse Probleme mit der langfristigen Qualität und Effektivität der zahnmedizinischen Instrumente und Bohrer im Besonderen. Zum Beispiel, Teilchen auf einige zahnärztliche Instrumente tragen aus recht schnell, wodurch das Werkzeug unwirksam nach kurzer Zeit in Betrieb. Mit Diamant beschichteten zahnärztliche Instrumente, das Schneiden und Trimmen Wirksamkeit abnimmt wegen wiederholten Sterilisation, Desinfektion und Reinigung, Prozesse, Umgebungen beschäftigen erhöhten Temperaturen und sauer. Ein wichtiges Ergebnis war die Entdeckung der korrosiven Wirkung auf Kohlenstoffstahl Bohrer einer Phosphorsäure Reinigungslösung, die Zeit war in den Routineeinsatz in der. In einem anderen Fall drei Fälle von Hartmetallfräser Trennung, von denen einer in Folge der Patient schluckt die getrennt bur Kopf, beschrieben worden. Diese Flut von bur Köpfe Trennung von dem Schaft wurde Desinfektion verbunden mit einem kalten Sterilisation für Lösung eingesetzt.

Beschichtung von Partikeln aus der Zahnmedizin Bohrer auch einen Gesundheitsrisiko sollten sie kommen weg von der Bohrer in den Mund des Patienten - zum Beispiel, gibt es eine mögliche Freisetzung von Ni 2 +-Ionen aus der metallischen Bindemittel der diamantbeschichteten zahnärztlichen Bohrern in den Körper, die könnte giftig sein für den Patienten. Dieser Aspekt nicht nur eine Gefahr für die Atemwege des Patienten, den Zahnarzt und die Krankenschwester, sondern verursacht auch eine Kontamination der Keramik im Labor Herstellung von Zahnersatz.

Al ternative Coating-Techniken

Aufgrund dieser Einschränkungen oben beschrieben, gibt es eine wachsende Nachfrage nach besserer Qualität, langlebig und sparsamer zahnärztliche Instrumente. Eine attraktive Möglichkeit, eine Unterkunft für diese Forderung und die Überwindung der Kontamination / Gesundheitsfragen ist eine Technologie einzusetzen, eine Oberflächenbehandlung. Verschiedene Methoden können Beschichtung für sein verwendet werden, einschließlich Sputtern, Aufdampfen, Ionenimplantation und Plasma-Assisted Chemical Vapour Deposition (CVD), Bild 1.

Abbildung 1. Diamant Allgemeines Schema der Vorgänge in einem CVD-Reaktor

Jede Methode hat ihre Vor-und Nachteile. Zum Beispiel kann Implantation Ionen-Tool geben sehr harten Oberflächen, ohne die Abmessungen der, aber es ist ein Line-of-sight-Technik, die Nutzung macht es schwierig, bei der Behandlung eines komplex geformten Werkzeug wie eine zahnärztliche Bohrer. Für andere Anwendungen wie der Behandlung von Silizium-Chips auf Substraten fiat, Implantation ist Ion Arsen konkurrenzlos für die Einführung von kontrollierten Mengen Dotierstoffe wie Phosphor, Bor und.

Vorteile der CVD

Allerdings ist CVD wahrscheinlich Bohrer werden die Zukunft Wahl zur Oberflächenbeschichtung von dentalen. Der große Vorteil der CVD über die andere Fläche Engineering-Techniken ist seine Fähigkeit, Mantel, einheitlich, komplexe Komponenten wie zahnärztliche Instrumente, Dental-Bohrer, Zangen und Pinzetten. Darüber hinaus ist es möglich, Material gelten durchgehende Schichten von Beschichtungen auf dem Substrat, und so machen das Tool länger dauern. Ein weiterer Vorteil ist, dass CVD-Beschichtungen wirtschaftlich angewendet werden kann und in großem Maßstab mit minimalem Aufwand auf die Ausrüstung verwendet werden.

Nachteile der CVD

Ein Nachteil der CVD ist, dass es häufig beschäftigt Vorstufen, die Gefahr Gesundheit können zu einem, sind umweltschädlich und brennbar. Für die Abscheidung von Diamantschichten, CVD-Prozess beinhaltet den Abbau von chemischen Vorläufer Gase, meist Methan und Wasserstoff, die aktiviert werden und unterliegen gasförmige Reaktionen. Sie werden dann Substrat transportiert über konvektiven und diffusiven Fluss Mechanismen, um die. Dort angekommen, Gas / Oberfläche Prozesse geben Anlass zu der heterogenen Keimbildung und das Wachstum eines Diamanten Film, wenn die Bedingungen günstig sind. Durch die Optimierung der Abscheidung Bedingungen, die Oberflächeneigenschaften der Beschichtung kann die Anwendung sein Maßanzug zu.

Das grundlegende Problem der Diamant-Synthese ist Kohlenstoff, die durch die allotropen Natur. Unter normalen Bedingungen Graphit, Diamant nicht, ist die thermodynamisch stabile kristalline Phase des Kohlenstoffs. Also die wichtigste Voraussetzung im Diamant-CVD ist auf Schuldverschreibungen Kaution Carbon mit SP3 und gleichzeitig unterdrücken die Bildung von graphitischen sp2-Bindungen. Dies ist geschehen Wasserstoff durch die Einrichtung hohen Konzentrationen von Kohlenstoff nondiamond Ätzmittel wie atomare. Normalerweise sind diese Bedingungen Plasma erreicht durch Mischen große Mengen an Wasserstoff, das Prozessgas und durch Aktivierung des Gas entweder thermisch oder mit Hilfe einer.

Im allgemeinen Haftung von Beschichtungen wie Diamant, benotet die Lack-, Multilayer und Nanokomposite, Oberflächen aufgebracht durch Prozesse einschließlich CVD, Ion Assisted Deposition und komplexen Plasma-CVD auf ist eher schlecht. Mögliche Methoden zur Verbesserung der Beschichtung / Substrathaftung gehören Abrieb des Substrats mit verschiedenen Pulvern, das Substrat eine Vorspannung, gepulst Vorspannung und die Verwendung von Materialien der Zwischenschichten.

Neue Konzepte - High Frequency CVD

Mit einer modifizierten Hochfrequenz CVD (HFCVD) Abbildung 2, mit einem Hot-Filament-CVD-System in einem wassergekühlten Behälter aus rostfreiem Stahl mit kontrollierter Gasdurchflüsse System ermöglicht die unabhängige Bias Substrat Filament und angewendet werden zwischen dem. Der Glühfaden besteht aus flachen Coiled Tantaldrahtes Durchmesser 0,5 mm zur Aktivierung der Reaktionsmischung. Der Prozess kann Bohrer angepasst Stahl sorgen für die Abscheidung von dünnen Schichten auf mehrere Arten von zahnärztlichen Bohrern wie Hartmetall, Diamant beschichtet und Edelstahl.

Abbildung 2. Schematische Darstellung einer modifizierten HFCVD System, das zahnärztliche Bohrer auf sein könnte verwendet zur Herstellung von Diamantschichten.

HFCVD können Kanten verwendet werden Schneiden herzustellen neuen Diamantbohrer, indem eine kontinuierliche Beschichtung auf der. Die Technologie beseitigt die Notwendigkeit, Bohrer benutzen Bindemittel in herkömmlichen Diamant. Als Ergebnis hat das Potenzial für das Bewältigen von Problemen mit Verschmutzung der oralen Gewebe (und spätere Infektionen), die Verbesserung der Effizienz und Erhöhung Schneiden Standzeit.

Methoden zur Verbesserung der Beschichtung / Substrat-Bond-Ing

Beschichtung / Substrathaftung kann das Substrat verstärkt werden durch die Durchführung mehrerer Vorbehandlungen von. Zu diesen Behandlungen ist das Aufrauen der Substratoberfläche mit verschiedenen Pulvermischungen wie Diamant, Aluminiumoxid und Siliziumcarbid. Eine aktuelle Studie hat gezeigt, dass die kontrollierte Aufrauen der Oberfläche des Substrats kann Material Erhöhung der Diamant Keimdichte der Beschichtung.

Das Substrat eine Vorspannung ist eine andere Oberflächen-Vorbehandlung Methode, die eingesetzt werden können. Quellengewichtung ist ein viel steuerbare Technik als Abrieb und es kann auch die Förderung der Diamant Keimdichte auf verschiedenen Substraten. Es ist eine In-situ-Verfahren, bei dem das Substrat ist entweder negativ oder positiv voreingenommen Filament in Bezug auf die. Während Vorspannung eine Glimmentladung erzeugt wird und das Substrat Minuten ausgesetzt, um ein Plasma für einen Zeitraum von bis zu 30. Das Substrat wird mit Ionen beschossen, wodurch Keime für spätere Diamantabscheidung. Dieser Prozess wird angenommen, dass Verfahren zufügen relativ geringfügige Beschädigung des Substrats im Vergleich zu herkömmlichen Polieren. Die Methode ist besonders attraktiv für Anwendungen, die kontrollierte und reproduzierbare Oberflächenstrukturen für Keimbildung und Wachstum.

 

 

 

Primäre Autor: Hussam Rajab, Nasar Ali, Htet Sein, Robert Kirsch und Waqar Ahmed

Quelle: Materials World, vol. 8, S. 17-19, 2000.

 

Für weitere Informationen über Materials World besuchen Sie bitte das Institut für Werkstoffforschung

 

Date Added: Mar 15, 2001
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Last Update: 15. June 2011 18:40