Общие принципы
Суть данной технологии состоит в преобразовании внешнего слоя материала насыщением. Химико-термическая обработка металлов и сплавов осуществляется путем выдерживания при нагреве обрабатываемых материалов в средах конкретного состава различного фазового состояния. То есть, это совмещение пластической деформации и температурного воздействия.
Это ведет к изменению параметров стали, в чем состоит цель химико-термической обработки. Таким образом, назначение данной технологии — улучшение твердости, износостойкости, коррозионной устойчивости. В сравнении с прочими технологиями химико-термическая обработка выгодно отличается тем, что при значительном росте прочности пластичность снижается не так сильно. Основные ее параметры — температура и длительность выдержки.
Рассматриваемый процесс включает три этапа:
- диссоциацию;
- адсорбцию;
- диффузию.
Интенсивность диффузии увеличивается в случае формирования растворов внедрения и снижается, если вместо них формируются растворы замещения.
Количество насыщающего элемента определяется притоком его атомов и скоростью диффузии.
На размер диффузионного слоя влияют температура и длительность выдержки. Данные параметры связаны прямой зависимостью. То есть с ростом концентрации насыщающего элемента возрастает толщина слоя, а повышение интенсивности теплового воздействия приводит к ускорению диффузии, следовательно, за тот же промежуток времени она распространится на большую глубину.
Большое значение для протекания процесса диффузии имеет растворимость в материале обрабатываемой детали насыщающего элемента. В данном случае играют роль пограничные слои. Это объясняется тем, что ввиду наличия у границ зерен множества кристаллических дефектов диффузия происходит более интенсивно. Особенно это проявляется в случае малой растворимости насыщающего элемента в материале. При хорошей растворимости это менее заметно. Кроме того, диффузия ускоряется при фазовых превращениях.
Материалы для химической обработки сплавов металлов и соединения металлических деталей протезов
Все темы данного раздела:
Допустимые сокращения ГОУ ВПО УГМА – Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования Уральская Государственная Медицинская академия СИЦ – стеклоиономерный цемент СОПР –
Временные пломбировочные материалы Временные пломбировочные материалы, или повязки, применяют для кратковременного закрытия обработанной кариозной полости (если невозможно в один сеанс закончить лечение) на срок от 1 до 14 дней. Вре
Водный (искусственный) дентин Состав: — порошок — оксида цинка – 66%, — сульфата цинка – 24%, — каолина -10%. — Жидкость для замешивания — дистиллированная вода. Сульфат цинка
Дентин-паста Состав: порошок искусственного дентина, замешанного на гвоздичном или персиковом масле. Выпускается во флаконе. Замешивать не надо. Пасту заносят в полость, конденси
Виноксол Состав: — порошок – оксид цинка, — жидкость – полистирол в гваяколе. Методика приготовления Массу пастообразной консистенции готов
Цинкооксидэвгеноловые цементы Состав: — порошок — оксид цинка, уксусно-кислый цинк, уксусный ангидрид, канифоль (1-2%) (ускорение затвердевания). — Жидкость — эвгенол или гвоздичное масло, этиловый спир
Поликарбоксилатные цементы Состав: — порошок — термохимически обработанная окиси цинка, окись магния (снижение реактивности смеси); — жидкость — водный раствор полиакриловой кислоты.
Светоотверждаемые материалы для временного пломбирования Приготовлены в виде пасты. Заносятся в 1 порцию, отверждаются светом галогеновой лампы 20-40 с. Представители: — “CimpatLC” (Septodont), — “Clip”
Материалы для изолирующих прокладок Изолирующая прокладка – слой между постоянной пломбой и дном кариозной полости (лечебной прокладкой) в пределах эмалево-дентинной границы, защищающий дентин и пульпу от вредных воздействий,
Цинкфосфатные цементы Состав: — порошок — окись цинка, — добавки окиси магния, двуокиси кремния, триокиси висмута. — Жидкость — водный раствор ортофосфорной кислоты, — добавки
СИЦ А) Классификация СИЦ по механизму отвердевания: 1. классические (традиционные) двухкомпонентные СИЦ; 2. гибридные СИЦ двойного (тройного) отверждения; 3. однокомпо
Изолирующие лаки Применяются для создания тонкослойной (лайнерной) прокладки. Они представляют собой однокомпонентную систему. Состав: 1. полимерная смола (копаловая смола, канифо
Материалы для лечебных прокладок Лечебная прокладка — часть пломбы, накладываемая на дно полости для лечебного воздействия на пульпу. Требования: 1.противоспалительное, антимикробное
Препараты гидроокиси кальция Достоинства: 1. противовоспалительное, антисептическое действие; 2. стимуляция образования заместительного дентина. Недостатки: 1.
Цинкоксид-эвгенольные препараты (Состав и методику приготовления см. в пункте «Временные пломбировочные материалы»). При применении в качестве лечебной прокладки используются с целью купирования воспалени
Комбинированные лекарственные пасты Включают несколько групп лекарственных веществ и готовятся extempore с учетом клинической ситуации, сочетаемости, наличия в лечебном учреждении и индивидуальных предпочтений врача. Осно
Лаки, содержащие одонтотропные вещества Контрасил – самотвердеющий лак на основе гидроокиси кальция, оксида цинка. Наносят кисточкой на дно полости, прочно соединяется, при высыхании образует тонкий гладкий слой. Используют при гл
Цементы Цементы – это порошкообразные смеси, которые замешиваются на воде или водных растворителях. В результате замешивания образуется пластичная масса, которая затем затвердевает. При этом не
Поликарбоксилатные цементы Представляет систему «порошок-жидкость». Состав: — порошок – оксид цинка с добавлением оксида магния, — жидкость — 37% раствор полиакриловой кислот
Амальгамы Серебряная амальгама – сплав, состоящий из порошка серебра (66%), олова (29-32%), меди (2-6%), цинка (1%) и жидкости (ртуть). Основным при отверждении является интер
Ненаполненные полимерные пломбировочные материалы Начали применяться для пломбирования зубов с 1939 года. Они представляли собой быстротвердеющие пластмассы холодной полимеризации и изготавливались на основе акриловых и эпоксидных смол.
Композиционные пломбировочные материалы Композиционные материалы – материалы, состоящие согласно международному стандарту ISO из 3 компонентов: 1. органическая матрица на основе сополимеров акриловых и эпоксидных смол.
Адгезивные (бондинговые) системы Адгезивные системы – комплект сложных жидкостей, способствующих микроретенционному присоединению композитов к тканям эмали и дентина. Они включают 3 компонента:
Ормокеры Обычные композиты базируются только на органической смоляной матрице. В противоположность этому ормокер состоит из образованной в процессе поликонденсации неорганически-органической сетчатой структ
Компомеры Компомеры (гласиозиты) – реставрационные материалы, представляющие собой композитно-иономерные составы. Компомеры сочетают в себе свойства композитов (удобство применения, эстетично
Пломбировочные материалы для корневых каналов Пломбирование (обтурация) корневого канала является одним из важнейших этапов эндодонтического лечения. — С одной стороны, эта операция обеспечивает надежную изоляцию тканей периодонта от
Пластичные нетвердеющие материалы Пластичные нетвердеющие материалы используются для временного пломбирования корневых каналов. Рассасываются в корневом канале, поэтому не обеспечивают длительной обтурации. 1) Пасты на
Пластичные твердеющие материалы 1)Цинкфосфатные цементы (Унифас) Сейчас не используют. Достоинства: 1.рентгеноконтрастность; 2.просто вводи
Первично твердые материалы Первичнотвердые материалы являются филлерами. Они применяются только в сочетании с пластичными твердеющими пастами (силерами) и служат для заполнения просвета корневого канала и повышения надежност
Антисептические жидкости для промывания корневых каналов Требования: 1. бактерицидное действие; 2. безвредность для периодонта; 3. быстрое и глубокое проникновение в дентинные канальцы; 4. химическая с
Материалы, используемые в ортопедической стоматологии Материалы, применяемые в стоматологии, подразделяются на основные и вспомогательные. Основные материалы – те материалы, из которых изготавливают зубные протезы, аппараты и пломбы.
Металлы и сплавы Сплав – вещество, полученное путем сплавления двух или более элементов. Металлические сплавы – это макроскопически однородные системы, состоящие из двух или более металлов с
Тугоплавкие сплавы металлов А) благородные (до 1100 градусов) – сплавы золота и серебра. Система проб для золота Проба – выражение достоинства или ценности спла
Сплавы золота Чистое золото — мягкий металл. Для повышения упругости и твердости в его состав добавляются так называемые лигатурные металлы — медь, серебро, платина. Сплавы золота различаются по проценту его сод
Б) неблагородные 1) нержавеющие стали Сталь — это сплав железа с углеродом, который в результате первичной кристаллизации приобретает однофазную структуру. Сталь м
Кобальтохромовые и никелехромовые сплавы Кобальтохромовые сплавы марки КХС. Состав: — кобальт 66-67%, придающий сплаву твердость, улучшая, таким образом, механические качества сплава. — хро
Cтоматологический фарфор и ситаллы Фарфор — керамический продукт, получаемый в результате обжига фарфоровой массы, приготовленной из основных компонентов — каолина, полевого шпата, кварца и красителей. Фар
Пластмассы Пластмасса – материал, который в определенной степени обладает пластичностью (способность воспринимать и удерживать деформацию). Классификация пластмасс по отношению к температур
Приготовление пластмассового теста Требования к пластмассовому тесту: 1.максимальная плотность; 2.точное соотношение компонентов (мономер:полимер = 1:3); 3.полное созревание теста; 4.темпер
Пластмассы холодного отверждения Если в пластмассах горячего отверждения внешнее тепло является инициатором реакции полимеризации, действующим на катализатор, то в пластмассах холодного отверждения инициатором является специальное
Слепочные (оттискные) материалы Слепок (оттиск) – негативное отображение поверхности твердых и мягких тканей, расположенных на протезном ложе и его границах, получаемое с помощью специальных материалов. Модель
Кристаллизующиеся слепочные массы Физические свойства Природный гипс представляет собой широко распространенный минерал белого, серого или желтоватого цвета. Образование гипса происходит в результате выпадения его в
Термопластические массы Отличительная черта – размягчаются и затвердевают только при определенной температуре. Классификация термопластических масс: — обратимые, — необратимые. &
Эластичные слепочные материалы 1. альгинатные, 2. силиконовые (полисилоксаны), 3. полисульфидные (тиоколовые), 4. полиэфирные. Альгинатные массы Альгинаты представляют собой
Полиэфирные оттискные материалы Полиэфир, содержащийся в базисной пасте, представляет собой нестандартный сополимер звеньев оксида этилена и оксида бутилена. Концы этой макромолекулярной цепочки конвертированы в реагирующие кольц
Легкоплавкие сплавы Состав: — висмут, — свинец, — олово, — кадмий. Применение — материал для штампов и моделей при изготовлении коронок и неко
Формовочные материалы Технологической стадией, предваряющей литье металлических сплавов, является формовка. Формовка — это процесс изготовления формы для литья металлов, а формовочная масса служит матери
Гипсовые формовочные материалы Состав: — гипса (20—40 %), — окиси кремния. Гипс в этом случае является связующим. Окись кремния, выступающая в качестве наполнителя, придает массе необходимую величину уса
Фосфатные формовочные материалы Состав: — порошок (цинк-фосфатный цемент, кварц молотый, кристобалит, окись магния, гидрат окиси алюминия и др.); — жидкости (фосфорная кислота, окись магния, вода, гидрат
Силикатные формовочные материалы Почти повсеместно вытеснены фосфатными материалами. Они отличаются высокой термостойкостью и прочностью. Их внедрение вызвано применением КХС и нержавеющих сталей. Состав:
Абразивные материалы Различные ортопедические аппараты, в том числе зубные, челюстные и лицевые протезы требуют тщательной отделки для придания им гладкой, полированной, блестящей поверхности. Цели использован
Полировочные средства Полирование — обработка изделий для получения гладкой зеркальной поверхности (12—14-го класса). Методы полировки: 1. механический (обработка абразивным инструментом,
Изоляционные и покрывные материалы Причины необходимости использования изоляционных материалов: 1. Проникновение водяного пара из гипса в пластмассу при ее полимеризации на водяной бане приводит к появлению очагов на
Классификация
Химико-термическая обработка стали подразделяется на основе фазового состояния среды насыщения на жидкую, твердую, газовую.
В первом случае диффузия происходит на фрагментах контакта поверхности предмета со средой. Ввиду низкой эффективности данный способ мало распространен. Твердую фазу обычно используют с целью создания жидких или газовых сред.
Химико-термическая операция в жидкости предполагает помещение предмета в расплав соли либо металла.
При газовом методе элемент насыщения формируют реакции диссоциации, диспропорционирования, обмена, восстановления. Наиболее часто в промышленности для создания газовой и активной газовой сред используют нагрев твердых. Удобнее всего проводить работы в чисто газовой среде ввиду быстрого прогрева, легкого регулирования состава, отсутствия необходимости повторного нагрева, возможности автоматизации и механизации.
Как видно, классификация по фазе среды не всегда отражает сущность процесса, поэтому была создана классификация на основе фазы источника насыщения. В соответствии с ней химико-термическая обработка стали подразделена на насыщение из твердой, паровой, жидкой, газовой сред.
Кроме того, химико-термическая технология подразделена по типу изменения состава стали на насыщение неметаллами, металлами, удаление элементов.
По температурному режиму ее классифицируют на высоко- и низкотемпературную. Во втором случае производят нагрев до аустенитного состояния, а в первом — выше и оканчивают отпуском.
Наконец, химико-термическая обработка деталей включает следующие методы, выделяемые на основе технологии выполнения: цементацию, азотирование, металлизацию, нитроцементацию.
Диффузионная металлизация
Это поверхностное насыщение стали металлами.
Возможно проведение в жидкой, твердой, газовой средах. Твердый метод предполагает использование порошков из ферросплавов. Жидкой средой служит расплав металла (алюминий, цинк и т. д.). Газовый метод предполагает использование хлористых металлических соединений.
Металлизация
Металлизация дает тонкий слой. Это объясняется малой интенсивностью диффузии металлов в сравнении с азотом и углеродом, так как вместо растворов внедрения они формируют растворы замещения.
Такая химико-термическая операция производится при 900 — 1200°С. Это дорогостоящий и длительный процесс.
Основное положительное качество — жаростойкость продуктов. Ввиду этого металлизацию применяют для производства предметов для эксплуатационных температур 1000 — 1200°С из углеродистых сталей.
По насыщающим элементам металлизацию подразделяют на алитирование (алюминием), хромирование, борирование, сицилирование (кремнием).
Первая химико-термическая технология придает материалу стойкость к окалине коррозии, однако на поверхности после нее остается алюминий. Алитирование возможно в порошковых смесях либо в расплаве при меньшей температуре. Второй способ быстрее, дешевле и проще.
Хромирование тоже увеличивает стойкость к коррозии и окалине, а также к воздействию кислот и т. д. У высоко- и среднеуглеродистых сталей оно также улучшает износостойкость и твердость. Данная химико-термическая операция в основном производится в порошковых смесях, иногда в вакууме.
Основное назначение борирования состоит в улучшении стойкости к абразивному износу. Распространена электролизная технология с применением расплавов боросодержащих солей. Существует и безэлектролизный метод, предполагающий использование хлористых солей с ферробором или карбидом бора.
Сицилирование увеличивает стойкость к коррозии в соленой воде и кислотах, к износу и окалине некоторых металлов.
Стадии процесса
Весь процесс делится на три стадии, которые идут друг за другом:
- Диссоциация — процесс распада молекул вещества с образованием активных атомов, которые перемещаются к обрабатываемой поверхности.
- Адсорбция — связь активных атомов с обрабатываемой поверхностью и проникновение происходит сцепление. Происходит физическое и химическое взаимодействие элементов.
- Диффузия — процесс проникновения активных атомов вещества в атомную решетку обрабатываемого металла при высоких температурах. Чем выше градус нагрева, тем глубже проникновение веществ в изделия. Изменяется структура поверхности металлических изделий, предавая им нужные свойства.
Еще химико-термическая обработка
металлов подразделяется на три вида, в зависимости от состояния среды, в которой происходит процесс, это: газовая, жидкая и твердая. При газовом методе, происходит быстрый нагрев, легко управлять реакцией, и применять автоматизацию и механизацию. Жидкостная менее распространена, чем газовая, а твердая служит, в основном, для получения жидкой или газовой среды.
Мы кратко рассмотрели технологию химико-термической обработки в Москве
изделий из металла, которая является высокотехнологичным производственным процессом, поднимающая качество продукции на новый уровень.
Науглероживание (цементация)
Это насыщение поверхности стальных предметов углеродом. Данная операция улучшает твердость, износостойкость, а также выносливость поверхности материала. Нижележащие слои остаются вязкими.
Данная химико-термическая технология подходит для предметов из низкоуглеродистых сталей (0,25%), подверженных контактному износу и переменным нагрузкам.
Предварительно необходима механическая обработка. Не цементируемые участки покрывают слоем меди либо обмазками.
Температурный режим определяется содержанием углерода в стали. Чем оно ниже, тем больше температура. Для адсорбирования углерода и диффузии в любом случае она должна составлять 900 — 950°С и выше.
Цементация стали
Таким образом, путем насыщения поверхности стальных деталей углеродом достигают концентрации данного элемента в верхнем слое 0,8 — 1%. Большие значения ведут к повышению хрупкости.
Цементацию осуществляют в среде, называемой карбюризатором. На основе ее фазы технологию подразделяют на газовую, вакуумную, пастами, в твердой среде, ионную.
При первом способе применяют каменноугольный полукокс, древесный уголь, торфяной кокс. С целью ускорения используют активизаторы и повышают температуру. По завершении материал нормализуют. Ввиду длительности и малой производительности данная химико-термическая технология используется в мелкосерийном выпуске.
Вторая технология предполагает использование суспензий, обмазок либо шликеров.
Газовую среду наиболее часто применяют при цементации ввиду скорости, простоты, возможности автоматизации, механизации и достижения конкретной концентрации углерода. В таком случае используют метан, бензол или керосин.
Более совершенный способ — вакуумная цементация. Это двухступенчатый процесс при пониженном давлении. От прочих методов отличается скоростью, равномерностью и светлой поверхностью слоя, отсутствием внутреннего окисления, лучшими условиями производства, мобильностью оборудования.
Ионный метод подразумевает катодное распыление.
Цементация — промежуточная химико-термическая операция. Далее осуществляют закалку и отпуск, определяющие свойства материала, такие как износостойкость, выносливость при контакте и изгибе, твердость. Главный недостаток — длительность.
Азотирование
Данным термином называют насыщение материала азотом. Этот процесс производят в аммиаке при 480 — 650°С.
С легирующими данный элемент формирует нитриды, характеризующиеся дисперсностью, температурной устойчивостью и твердостью.
Такая технология химико-термической обработки увеличивает твердость, стойкость к коррозии и износу.
Необходима предварительная механическая и термическая обработка для придания окончательных размеров. Не азотируемые фрагменты покрывают оловом либо жидким стеклом.
Обычно используют температурный интервал от 500 до 520°С. Это дает за 24 — 90 ч. 0,5 мм слой. Толщина определяется длительностью, составом материала, температурой.
Азотирование
Азотирование приводит к увеличению обрабатываемых деталей вследствие возрастания объема верхнего слоя. Величина роста напрямую определяется его толщиной и температурным режимом.
При жидком способе применяют цианосодержащие, реже бесцианитные и нейтральные соли. Ионная химико-термическая операция отличается повышенной скоростью.
Азотирование подразделяют по целевым свойствам: им достигается или улучшение устойчивости к коррозии, либо повышение стойкости к износу и твердости.
Травление и воронение
Химическое воздействие на металл может проводиться в декоративных целях, что издавна используется мастерами. Таким образом украшают изделия из стали, меди, латуни, серебра.
Травление металла представляет из себя удаление поверхностного слоя с заготовок с помощью веществ-травителей. Так как область воздействия травителей можно контролировать нанесением не вступающей в реакцию пленки, в результате можно получать рельефные художественные изображения и узоры, в которых элементы будут отличаться по цвету. Реагенты снимают только поверхностный слой материала, однако чрезмерно длительное воздействие может привести к повреждению закрытых частей, что испортит рисунок.
С помощью травления украшают клинки ножей, создают бижутерию и предметы декора из латуни, меди, бронзы. также оно очищает металлические изделия от загрязнений, жира и окислов.
Воронение же подразумевает нанесение защитного слоя на поверхность металлических изделий – этот слой состоит из окислов железа, и от его толщины зависит конечный цвет побежалости. Воронение защищает сталь от коррозии и является способом декоративной отделки металла.
Как травление, так и воронение можно осуществлять в домашних условиях и при отсутствии специальных навыков, однако следует брать во внимание потенциальную опасность реактивов. Используйте средства защиты глаз, органов дыхания и рук, проводите работу только в хорошо проветриваемых помещениях и правильно утилизируйте отработанные материалы.
Цианирование, нитроцементация
Это технология насыщения стали азотом и углеродом. Таким способом обрабатывают стали с количеством углерода 0,3 — 0,4%.
Соотношение между углеродом и азотом определяется температурным режимом. С его ростом возрастает доля углерода. В случае пересыщения обоими элементами слой обретает хрупкость.
На размер слоя влияет длительность выдержки и температура.
Цианирование проводится в жидкой и газовой средах. Первый способ называют также нитроцементацией. Кроме того, по температурному режиму оба типа подразделяют на высоко- и низкотемпературные.
При жидком способе используют соли с цианистым натрием. Основной недостаток — их токсичность. Высокотемпературный вариант отличается от цементации быстротой, большими износостойкостью и твердостью, меньшей деформацией материала. Нитроцементация дешевле и безопаснее.
Нитроцементация стали
Предварительно производят окончательную механическую обработку, а не подлежащие цианированию фрагменты покрывают слоем меди в 18 — 25 мкм толщиной.
