该研究所对铸造装置、失蜡材等进行了改进,用失蜡精密铸造法进行了钛修补用品的试制,但对义牙床,要求其轻量薄壁,而且其形状要与每个患者口腔形状在大面积范围内都一致,因此,其铸造比牙科用合金的铸造更加困难,需要更熟练的技术和操作。
为此,用均质且性能稳定的Ti―6Al―4V,纯钛或者Ti-4.5Al―3V―2Fe―2Mo(NKK,SP―700)钛板为材料,用超塑性成形方法试制了上颚用整体义牙床。超塑性成形方法由于模具与被加工材之间的接触时间长,有时会在被加工材表面产生反应层,需在后续加工中除去。而且,义牙床厚度在毫米级以下,要求与患者口腔完全贴合成形,所以成形模材必须选择与钛尽量不反应的材料,且成形模的制作要简易。如,若能用与牙科技师熟悉的类似石膏模这种方法来制作成形模,就可能在实际的治疗现场应用。研究了成形模材料各种氧化物的组配,开发了以CaO―55ZrO2―15TiO2的混合粉末加入15%MgCl2和甲醇混合,成形固化后,在1423K烧结制成的成形模。以厚0.55mm的Ti―6Al―4V合金板和0.28mm的JIS2类纯钛板为被加工材,用凹凸一对成形模夹持后,在真空热压炉中于l123K温度、压头0.1mm/min的移动速度压下,随着成形的完成,上下模接触使压力上升,在相当于2MPa的压力下保持5min后炉冷,制得了良好的整体义牙床。这种方法存在的问题是成形模中含有Ca和Mg的氧化物,因而有吸湿性。为此,必须严格进行作业环境的湿度管理,成形模也不能在空气中长期保存。
试验用石膏作粘合剂,以30%石膏和氧化硅,用水混合于1473K下烧结制得凹凸一对成形模,这种成形模是由氧化钙和硅酸钙组成的,比单纯的氧化硅对钛的反应要小,而且这种组成与CaO―SiO2系玻璃相似,可期望具有生物亲和性。
采用SP―700,其超塑成形温度比Ti-6Al―4V合金的低100K,即可在998K下以0.1mm/min的速度压下成形,在压力上升至约7MPa时热压终了,炉冷即可。俄歇电子谱分析表明,998K下加工的SP―700表面的渗氧层深度在0.1μm以下,比一般牙科铸件表面反应层100μm~500μm要低得多,这样制得的义牙床,只要去边,就可装上树脂部分及义牙使用。
用这种超塑成形法还试验了在人工牙根(板式人工牙根)上的应用,制得的人工牙根手术时不需在颚骨上打孔,而是采用与颚骨表面形状贴合的板式结构,因而咬合负荷能够分散到较大的面积上,但这种板式人工牙根的底部成形困难,至今尚未实际应用。