口腔钴铬合金的等离子弧堆焊修复优化方案

口腔材料修复技术的发展对焊接工艺提出了新的要求。现今国内对常用的口腔修复材料钴铬合金的连接主要是银钎焊。由于钎料和基本金属的组分不同，钎接接头与基本金属的色调和性能有着较大的差异，不同金属的连接接头浸在唾液这类电解质溶液中会形成电化学反应，金属将发生腐蚀，存在质量和安全隐患。微束等离子弧焊采用氩气作保护气，易于获得纯净的焊缝金属，等离子弧能量集中、熔深大且指向性好，有利于精细操作。

1.试验条件与焊接工艺要点

试验设备采用的是WHLG—2型微束等离子弧焊机，其最大焊接电流30A，最小电流2A；工件材质为铸造钴铬合金，试件规格为ϕ3.0mm×50mm，接头为圆棒对接。

接头采用不开坡口同轴对接，端面打平磨光，间隙约0.2～0.5mm，保护气与离子气均采用氩气。焊接时接头沿圆周方向旋转一圈，微束等离子弧取平焊位置不填丝加热，之后再对凹陷处添加同种材料实施填丝熔透型等离子弧焊接。焊接试验进行了十余组近百个接头，具体焊接参数如下：焊接电流8～12A，离子气流量0.5L/min，保护气流量6L/h，电弧电压12～14V。

2.接头性能

对铸造钴铬合金焊接接头进行了拉伸试验，试验结果见表6-16。铸造钴铬合金焊接接头成分EDAX能谱分析结果和显微硬度测定结果见表6-17。

表6-16 等离子弧焊接接头拉伸试验结果

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表6-17 母材与焊缝的化学成分及显微硬度

拉伸试验表明，焊接接头各项性能指标与母材一致。焊件加载拉伸时有50%试样的断裂处在母材，说明焊缝的抗拉强度与母材强度接近。显微组织分析表明，焊缝与母材显微组织一致，均为铸态的树枝状晶粒，枝晶为合金碳化物，枝晶间为以钴为基的固溶体。焊接接头充分熔透，母材与焊缝连接良好，未见气孔、裂纹或疏松等缺陷，特别是几乎观察不到焊接热影响区。体现在显微硬度值上则是焊缝处的数值与母材接近。对母材与焊缝的电子能谱成分扫描显示，两者元素的化学成分非常接近，其中主要元素w（Co）=71.19%、w（Cr）=19.72%，焊缝处w（Co）=71.11%、w（Cr）=19.73%，两组数据十分接近，说明焊接过程稳定，合金元素极少烧损。

3.对比性分析

试验过程表明，以手工方式进行铸造钴铬合金口腔修复材料的微束熔透型等离子弧焊接，微束等离子弧燃烧稳定，焊接过程平稳，接头成形良好。

与铸造钴铬合金激光焊接相比，微束等离子弧焊操作简便灵活，电弧集中，熔深大，指向性好，既可使焊接接头充分熔透，又对接头间隙的精度要求低于激光焊接。从焊接接头的填充量看，激光焊因激光束较细小，熔化范围小，操作时较难添加填充金属，因此必须尽量减小对口处的间隙，以减少焊缝的凹陷，故对焊前连接面对口处的加工精度要求较高。而微束等离子弧焊可以添加填充金属以取得饱满的焊接接头；对焊接接口的预加工精度要求大大降低，能适应牙科工件复杂多样及金属成形件缺损修复的要求。试验中焊接口的间隙为0.2～0.5mm，激光焊和电子束焊在相同间隙几乎不可能施焊。同时激光焊的热影响区会因骤冷而可能产生高硬度马氏体组织，从而导致其组织性能的不稳定性，有可能在今后口腔的反复咀嚼使用中产生淬裂，这一点在临床应用中不可忽视。