对形状记忆合金牙弓丝的形状设置制造技术

本文描述了用于对超弹性单晶形状记忆合金(SMA)材料进行形状设置同时维持材料的超弹性性质的方法、系统和设备。还描述了已经通过这些方法进行形状设置的超弹性单晶SMA装置。特别地，本文描述了超弹性单晶SMA牙弓丝以及形成它们同时维持超弹性性质，例如在晶体结构中无明显的晶界，的方法。

【技术实现步骤摘要】

本文描述了用于对形状记忆合金(SMA)线进行形状设置的改进的且另外的方法， 以及通过该方法制造的装置。本文描述的SMA材料可以是单晶SMA材料。
技术介绍
在口腔正畸学中，为了矫正错位咬合，标准的程序是将单个牙齿附接于被称为弓丝的柔性部件。弓丝通常具有简单的弯曲形状，如图IA和IB所示。市售的弓丝由不锈钢或镍钛(例如镍钛诺，亦称TiNi或NiTi)形成。诸如镍钛诺的形状记忆合金(SMA)对于用作弓丝来说是特别有吸引力的，因为这种材料在高于特征温度时具有“高弹性”性质，以及在加热超过那些温度时的形状记忆机制。这些特征性质由于这样的材料所经历的马氏体转变而出现。与产生常规位错的应变不同，马氏体转变(例如从奥氏体构型向马氏体构型的转变)通过原子沿晶体中的孪晶面的重排来操作，以适应合金上受到的固有的应力。最终结果是出现完全新的晶体结构(马氏体)或晶相。在口腔正畸学中使用的镍钛合金充分利用了由这种相变导致的高弹性，其经常提供高至6%的完全恢复。然而，对这些材料来说，还存在很大的改进空间。例如，严重的错位咬合表现出在弓丝上的很大的力、滑动和高弹性预期。此外，镍钛合金线表示出在初始的弹性性质被消耗之后对应变的大的应力滞后。从临床角度来说，这意味着1)力可能经常超出患者感觉舒适的水平；2)在托架中进行滑动的阻力主要是托架/线之间的粘合力；以及3)线受到高应变时采取永久变形或呈现出不完全恢复。镍钛合金还可以在卸载时无需足够的力就展示出完全应变恢复，以有效地移动牙齿，这是由于受到高应变时的滞后增长。 这以图形表示为低锥形的卸载曲线，其可以或可以不返回至零应变。这些力学变化经常由不一致的退火或冷加工导致。当被用于口腔正畸治疗时，弓丝被通过连接于牙弓的托架系统连续地分配。每当尺寸和/或横截面形式需要调整时，这都需要更换线。情况通常是从小的圆形(例如 0.014")线开始并且以大的矩形(例如0.021X0. 025")线完成(见例如表1)。早期阶段的线通常是具有高弹性性质的圆形的形状记忆合金。这些线被预期提供大挠度同时递送低的恒力。在临床上，该治疗阶段通过侵入/挤出、旋转、平移和倾斜使牙齿平齐和对准。在需要扭矩来矫正错位咬合的每一种情况中引入矩形的横截面。表1 示例性的线尺寸和几何构形权利要求1.一种对超弹性材料进行形状设置同时维持所述材料的超弹性性质的方法，所述方法包括将单晶形状记忆合金材料加热至退火温度(Ta)；并且将在所述退火温度下的所述单晶形状记忆合金材料和成形结构物驱动在一起并且驱动入淬火介质中；其中所述加热步骤和所述驱动步骤在小于约一分钟内进行。2.如权利要求1所述的方法，其中加热包括将单晶形状记忆合金的线或棒加热至所述退火温度。3.如权利要求1所述的方法，其中加热包括加热CuAINi、CuAlMn或CuAlBe的单晶形状记忆合金的线或棒。4.如权利要求1所述的方法，其中加热包括对单晶形状记忆合金的线或棒进行焦耳加热。5.如权利要求1所述的方法，其中加热包括在小于约0.5秒内加热。6.如权利要求1所述的方法，其中驱动包括将在所述退火温度下的所述单晶形状记忆合金材料驱动为紧贴所述成形结构物。7.如权利要求1所述的方法，其中驱动包括将所述成形结构物驱动为紧贴在所述退火温度下的所述单晶形状记忆合金材料。8.如权利要求1所述的方法，其中驱动包括使所述单晶形状记忆合金与包括心轴的成形结构物碰撞。9.如权利要求1所述的方法，其中驱动包括使在所述退火温度下的所述单晶形状记忆合金材料下落为紧贴所述成形结构物并且下落入所述淬火介质中。10.如权利要求1所述的方法，其中驱动包括使所述成形结构物下落为紧贴在所述退火温度下的所述单晶形状记忆合金材料并且下落入所述淬火介质中。11.如权利要求1所述的方法，其中驱动包括使在所述退火温度下的所述单晶形状记忆合金与所述成形结构物机械地加速为紧贴彼此并且进入所述淬火介质中。12.如权利要求1所述的方法，其中驱动包括将所述单晶形状记忆合金在包含盐水的所述淬火介质内淬火。13.如权利要求1所述的方法，其中所述加热步骤和所述驱动步骤在小于几秒内进行。14.如权利要求1所述的方法，其中所述加热步骤和所述驱动步骤在小于一秒内进行。15.如权利要求1所述的方法，其中所述驱动步骤包括通过将在所述退火温度下的所述单晶形状记忆合金材料与所述成形结构物驱动在一起并且驱动入所述淬火介质中来从所述单晶形状记忆合金形成牙弓丝。16.一种将超弹性材料形状设置为牙弓丝同时维持所述材料的超弹性性质的方法，所述方法包括将单晶形状记忆合金材料的线加热至退火温度(Ta)；并且将在所述退火温度下的所述线和成形结构物驱动在一起并且驱动入淬火介质中，以将所述线形状设置为弓丝形状；其中所述加热步骤和所述驱动步骤在小于五秒内进行。17.如权利要求16所述的方法，其中加热包括加热所述线，所述线包括CuAINi、CuAlMn, CuAlBe或CuAlNiMnTi的单晶形状记忆合金。18.如权利要求16所述的方法，其中加热包括对所述单晶形状记忆合金的线进行焦耳加热。19.如权利要求16所述的方法，其中加热包括在小于约0.5秒内加热。20.如权利要求16所述的方法，其中驱动包括将在所述退火温度下的所述线驱动为紧贴所述成形结构物。21.如权利要求16所述的方法，其中驱动包括将所述成形结构物驱动为紧贴在所述退火温度下的所述线。22.如权利要求16所述的方法，其中驱动包括使在所述退火温度下的所述线与包括心轴的成形结构物碰撞。23.如权利要求16所述的方法，其中驱动包括使在所述退火温度下的所述线下落为紧贴所述成形结构物并且下落入所述淬火介质中。24.如权利要求16所述的方法，其中驱动包括使所述成形结构物下落为紧贴在所述退火温度下的所述线并且下落入所述淬火介质中。25.如权利要求16所述的方法，其中驱动包括使在所述退火温度下的所述线与所述成形结构物机械地加速为紧贴彼此并且进入所述淬火介质中。26.如权利要求16所述的方法，其中驱动包括将所述线在包含盐水的所述淬火介质内淬火。27.如权利要求16所述的方法，其中所述加热步骤和所述驱动步骤在小于一秒内进行。28.—种超弹性牙弓丝，其具有细长的弯曲长度，其中所述超弹性牙弓丝作为单晶形状记忆材料，使得其具有大于10 %的应变恢复、恒力挠曲、高至22 %的总可恢复应变、100 % 的可重复的且完全的非常窄的加载-卸载滞后恢复、以及低的滑动摩擦。29.如权利要求观所述的弓丝，其中所述细长的弯曲长度是U形的。30.如权利要求观所述的弓丝，其中所述细长的弯曲长度在其长度的至少一部分上具有0. 013X0. 018英寸至0. 020X0. 026英寸之间的矩形横截面。31.如权利要求观所述的弓丝，其中所述细长的弯曲长度在其长度的至少一部分上具有直径0. 013英寸至0. 026英寸的圆形横截面。32.如权利要求观所述的弓丝，其中所述单晶形状记忆材料包括CuAlNi的单晶。33.如权利要求观所述的弓丝，其中所述单晶形状记忆材料包括CuAlMn的单晶。34.如权利要求观所述的弓丝，其中所述单晶形状记忆材料包括CuAlBe的单晶。35.一种弯曲的或折曲的超弹性形状记忆合金(SMA)结构，其被形状设置成弯曲的或折曲的形状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔费雷多·大卫·约翰逊，萨米尔·S·阿尔奥丁，
申请(专利权)人：奥姆科公司，
类型：发明
国别省市：