本發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：
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生持續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，研制和發展新的符合正畸臨床所需的弓絲材料成為正畸臨床醫師和材料科學工作者的共同任務。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％,馬氏體逆轉變終止溫度af將變化10～20℃，這極其不利于niti牙弓絲的產品穩定性。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，并降低馬氏體狀態下的形變應力或者屈服強度；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，增強其相變循環行為；niticu合金超彈性的應力滯后比較小，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，再經鍛造、軋制、拉絲和定型制備niticu牙弓絲，以取代現有的niti合金。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供了一種ni-ti-cu合金牙弓絲的制備方法，以取代現有的niti牙弓絲。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是：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％，當累計變形量為30％～40％時，進行700～800℃去應力退火。
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，合金料經過壓制成電極，再經真空自耗電弧熔煉二次或三次成鑄錠，然后經過鍛造、軋制、拉拔和定型等冷、熱加工形成牙弓絲。
本發明與現有技術相比具有如下優點：馬氏體相變體再取向所需的應力較低，意味著馬氏體變體的再取向容易進行，并降低馬氏體狀態下的形變應力或者屈服強度；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，增強其相變循環行為；niticu合金超彈性的應力滯后比較小，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明，凡是采用本發明的相似結構及其相似變化，均應列入本發明的保護范圍。
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，各組分的設計質量分別為：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，各組分的設計質量分別為：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，各組分的設計質量分別為：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，各組分的設計質量分別為：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。