文摘
本研究的目的是评估不锈钢的力学性能(SS)矫正线涂锌(锌),使用一个物理气相沉积(PVD)机器。连续100 SS矫正线被切成5厘米长和被分成两组。一半的电线被涂上一层锌使用PVD机,和其他人保持裸。抗拉强度(n= 15)、三点弯曲(n= 15),摩擦阻力在0°(n= 10)和10°(n= 10)的力学性能测定比较Zn-coated使用万能试验机和裸矫正线。涂层表面的电线被SEM和AFM观察。一个独立的t以及,多元方差分析和测量方差分析被用于数据分析。SEM和AFM同质锌层为0.28±0.006µm SS电线。抗拉强度和三点弯曲强度显著增加锌涂层后的电线PVD方法( )。摩擦阻力显著降低在测角后涂层的过程。角线和托架之间的摩擦阻力(无显著影响 )。与锌涂层提高了党卫军矫正线的拉伸和load-bending强度和减少了摩擦阻力,可能会降低根吸收的风险方面的优点在矫正治疗。
1。介绍
近年来,新一代的金属合金在口腔正畸学介绍了。不锈钢(SS)是广泛应用于口腔正畸制造支架、矫正线,乐队、绑扎和其他电器1]。党卫军电线出现高值在弹性模量和屈服强度,刚度高,环境稳定,低成本(2,3]。这些电线与增强机械性能的发展导致了多功能性的矫正治疗。然而,抗菌性能和摩擦性能特性仍需要改进以优化矫正治疗,加强口腔健康(4- - - - - -6]。
及时的矫正治疗会带来问题的修改的微生物环境,导致细菌的增殖增加人口,因此结果在降低pH值(7,8]。这可能直接demineralization-remineralization平衡对矿物损失,导致白斑病变的发展(9]。
由于医疗锌离子的优点,它被广泛应用于医学和牙科。关于口腔、锌化合物表现出众多的生物效应,如口腔细菌的数量,减少牙菌斑,龋齿(10,11]。此外,减少釉质脱钙率证实在体外(12,13]。此外,锌离子被认为增加地下补充矿质在某些情况下,支持大量的fluoride-induced表面矿化(13,14]。
此外,减少摩擦力之间的电线和括号之前报道中可能导致显著减少摩擦牙齿运动(15,16]。
虽然一些研究测量了党卫军电线涂层与其它材料的机械性能,如锡和银17,18),锌涂层的影响力学性能的提高,如抗拉强度、抗弯强度、和摩擦阻力的镍钛丝一直支持11]。
物理气相沉积(PVD)涂层,作为一个环保的过程中,可以减少有毒元素必须与更传统的放电类型的涂料,如流体前兆和化学反应。
由于锌涂料的抗菌效果在矫正电线,这个选项可以有利于临床医生如果不影响机械性能的电线。很少有调查涂层力学性能的党卫军电线,和我们所知,没有一项研究进行了评估的这些属性Zn-coated党卫军电线通过PVD方法。
2。材料和方法
本研究机构伦理委员会批准(IR.SUMS.DENTAL.REC.1398.008)。100,0.019×0.025直党卫军矫正电线(IN46131 g和h线公司,富兰克林,美国)。电线被切成5厘米长和涂布和裸随机分为两组(n= 50)。每组进一步分成四组,进行以下测试:(I)抗拉强度(n= 15),(2)三点弯曲(n= 15),(3)在0°(摩擦阻力n= 10)和10°(n= 10)。样本大小计算基于标准差的SD = 1,信心水平的1。α= 0.95,和精度d= 0.25。
2.1。准备电线
为了清洁的表面氧化层,提高涂布层,电线被安置在盐酸0.5 mol / l 3分钟,操作员被告知不要用手触摸电线(19]。
2.2。与PVD涂层
PVD涂层是在电气和计算机工程学院进行的,设拉子大学。PVD和热蒸发(1千瓦可控硅堆栈&司机3点模型,爱德华兹,英格兰)用于锌沉积薄膜的党卫军矫正线。周围性血管疾病,产生热量通过适当的高温金属薄片丝,如钨。极高的温度和真空室导致蒸发锌。这样,锌对美国商会和触及衬底,党卫军线。涂层过程是由线和旋转它的一边。在250°C接受了手术治疗4 - 5 h (20.]。总的来说,50件涂层。
2.3。锌层表面的观察和测量
标本检查使用扫描电子显微镜(SEM);TESCAN-Vega 3;TESCAN;捷克共和国)和300 x 21000 x放大确定涂料层形态。此外,包覆层的厚度用扫描电镜测量。表面粗糙度(Ra)测量,通过原子迫使显微镜(AFM;全部加上,Ara Pajooh、伊朗)。
涂层过程中,前一个塑料带被放在中间的一部分线妨碍锌的渗透下录音。电线被放置在机器周围性血管疾病。涂层过程后,塑料被移除。电线与后向散射波的SEM观察,以确定涂层之间的高度差和裸区。在显微镜下测量的区别。
涂层和裸露的标本被进一步分成四组,进行以下测试:(I)抗拉强度、(2)三点弯曲,(3)摩擦阻力在0°和10°。所有的机械测试执行同样的操作,使用万能试验机(茨威格Roell Z020,德国)(图1)。
(一)
(b)
(c)
2.4。抗拉强度
进行了拉伸试验,用万能试验机(茨威格Roell Z020,德国)有一个负载细胞。张成的空间之间的线把抓住被设定为20毫米(18]。党卫军电线被拉伸,直到他们了。十字头的速度是2毫米/分钟11]。证据强度确定的0.2%应变应力-应变图。总共有15块检测抗拉强度测试。
2.5。三点弯曲
的弯曲特性线估计三点弯曲试验,使用万能试验机(茨威格Roell, Z020,德国)。总共15涂层和裸电线进行测试。支点之间的跨度是20毫米。支点的上层前臼齿标准MBT括号(美国维斯康星美国正畸治疗)。支架与cyanoacrylate胶固定。电线是由弹性模块的结扎,括号(美国维斯康星美国正畸治疗)。十字头被放置在中心的标本和向下移动500 N加载6毫米/分钟的速度。这导致试样弯曲最终位移外加负载下的3.1毫米。然后,十字头卸载直到达到原来的位置。弯曲力加载时决心通过记录从应力偏离(偏斜)图表的力读数在变形量为1.0,2.0和3.0毫米。 The test was carried out at 37 ± 1°C temperature [18]。
2.6。摩擦测试
摩擦测试,电线被结扎与弹性支架模块(AO,美国)。对于这个测试,上层前臼齿标准MBT方括号(美国正畸,华盛顿,美国)。每架连着一个金属表面cyanoacrylate胶粘剂和使成角为0和10度。摩擦力的电线估计万能试验机(茨威格Roell, Z020,德国)。每个线的上端向上是附着在张力负荷细胞,把5.0毫米0.5毫米/秒的速度自由端。张成的空间之间的连接和支架中心标准的20毫米。摩擦力的值从0.5年代开始后的测量18]。每个样本的支架后取代滑动的条件将所有样本的相似。在每个测角,十涂布和10 noncoated电线。
2.7。数据分析
数据分析使用SPSS版本25(美国SPSS Inc .,芝加哥,IL)。平均值和标准偏差是用来报告数据。正常使用Kolmogorov-Smirnov测试测试。一个独立的t以及用于分析抗拉强度数据。多元方差分析测试被用于摩擦阻力,和重复测量方差分析应用三点强度测试。的显著性水平 被认为是对所有分析。
3所示。结果
电线被扫描电镜观察。锌粒子是同质的遍布线(图2(一个))。后向散射波被用来确定锌层,和锌厚度均值为0.28±0.006µm(图2 (b))。
(一)
(b)
弹性模量的应力-应变曲线在涂层和裸电线如图3(一个)。弹性模量的平均值涂层和裸电线分别为637.93±6.31 N和629.00±7.06 N,分别。涂布线强度要明显高于裸的( )。
(一)
(b)
(c)
(d)
意味着加载部队变位的1.0,2.0,和3.0毫米的裸电线分别为12.37±0.43 N, 22.70±0.67 N,分别为27.02±0.44 N(表1)。载荷挠度曲线显示了涂层和裸电线(图之间的区别3 (b))。涂布线,意味着加载力分别为18.75±0.32 N, 32.72±7.76 N,和33.92±0.42 N变位的3.0,2.0,1.0,和0.5毫米。涂层和裸露的电线有显著区别的三点弯曲强度( )。图4(一)揭示了表层在扫描电镜下的三点弯曲试验。
(一)
(b)
图4 (b)描绘了涂布线后在扫描电镜下摩擦测试。可以清楚的看到划痕的涂布层。摩擦测试的结果如表所示2。在一般情况下,粒子的存在与否在摩擦阻力线显示显著差异( )。然而,角线和托架之间没有显著影响摩擦( )。最小和最大摩擦力记录在0°涂布线(1.26 N),在10°裸电线(3.74 N)。
均值之间的摩擦阻力线和括号在0°是2.98±0.54 N在裸露的电线和2.03±0.43 N的涂布电线。均值之间的摩擦阻力线和括号在10°是3.51±0.81 N在裸露的电线和1.72±0.21 N的涂布电线。曲线在图3 (c)显示了在每个测角涂层和裸导线之间的差异。在每一个角度,电线和括号之间,有一个涂布和裸标本之间的显著差异( 为0°和 10°)。
涂层的电线,有轻微的降低摩擦力的增加支架和线之间的角度。摩擦力均值分别为2.03±0.43 N和1.72±0.21 N(0°和10°天使,分别为( )。在裸露的电线,增加一个小括号之间的摩擦和线观察角度的增加。平均摩擦力在0°和10°角分别为2.98±0.54 N和3.51±0.81 N ( )。
4所示。讨论
我们所知,本研究首次探讨锌涂层SS矫正线的影响,使用PVD机器。零假设被拒绝的结果显示,锌涂层能够提高拉伸和load-bending强度和降低SS矫正线的摩擦阻力。
在当前的研究中,0.019×0.025连续矩形党卫军矫正线使用由于其刚度高,环境稳定,低成本(2]。此外,0.019×0.025党卫军矫正线用于连接的“空间关闭阶段”是保存在嘴很长一段时间。尽管一些研究使用了党卫军电线的涂层过程(15,16,18,21- - - - - -23),其他使用镍钛丝提高钢丝的力学性能(11]。然而,它似乎并不是逻辑使用镍钛丝由于高成本和副作用,如果嘴很长一段时间。因此,检查表面涂层的影响与锌、SS矫正线是在目前的研究中实现。
对齐的牙齿矫正治疗进行利用使用钢丝的力学性能。如前所述,党卫军电线实现空间关闭阶段的矫正治疗作为滑动机械的有益的帮助。因此,高强度和刚度是紧急的党卫军电线(18]。此外,提高治疗效率(5,24和口腔健康6,25),学生必须对其抗菌活性和摩擦性能改善(4]。先前的研究表明涂层线长期在这个阶段可能会带来一些好处。一些研究表明,抗菌效果后涂层矫正与金属导线。涂层矫正线银已经被证实可以增强机械性能和降低抗菌活性(23]。此外,锌已成为越来越受欢迎的抗菌活性和减少摩擦阻力时用作涂料矫正线表面(26]。
在目前的研究中,与锌涂层线帮助我们达到一个完美的依从性和填充线的峰值。这些改变可能会导致降低涂层的摩擦阻力线。减少电线和括号之间的摩擦是正畸治疗的一个重要因素,因为减少摩擦可能有助于减少治疗时间,增加锚固控制。这种有利的效应可以通过线缆涂料由Muguruma et al .(如图所示27]。几项研究曾显示各种涂层应用在摩擦阻力的影响。据臼井仪人et al .,涂层党卫军电线与“硬碳化铬”减少了摩擦阻力,但并没有显著改善其他力学性能(21]。由Zhang et al .,在另一项研究中使用类金刚石碳涂层党卫军电线被看好,因为它导致减少摩擦阻力和弹性模量以及提高耐蚀性(28]。此外,魏等人涂党卫军矫正电线CNx电影和检测到显著减少电线和括号之间的摩擦,在空气和人工唾液。此外,Farronato et al。29日)报道,聚四氟乙烯涂层导致的滑动阻力显著降低SS和镍钛电线。符合当前的研究中,Kachoei et al。11)应用锌镍钛丝,通过化学方法。作者提出,锌涂层镍钛丝可能导致减少摩擦阻力。在目前的工作,PVD方法层与锌0.019×0.025党卫军电线。作为我们的研究结果显示,同样减少摩擦阻力的党卫军电线后涂层应用程序检测到。
在目前的研究中,改善机械性能,电线被涂层,使用PVD方法。薄膜涂层与正畸治疗周围性血管疾病是一种新颖的方法有前途的功能,包括改进的抗磨损和腐蚀,更大的润滑,减少磨损,长寿命的底物。此外,薄膜涂层在正畸治疗是有价值的因为厚涂料可以导致绑定调控矫正的支架槽,增加摩擦阻力,阻碍齿运动。此外,以往的研究证实PVD-coated层有能力承受弯曲应力和承受长期临床应用在口腔20.]。此外,由于PVD方法缺乏需要达到一个高的温度,这种方法会导致容易分层,防止破裂的风险。
Krishnan et al。20.涂)β钛与TiAlN矫正线,使用PVD方法。作者报道,涂层厚度的平均值是6.56µm。另一项研究通过Sugisawa et al。18遵循相同的涂层方法和表明,镀锡层的厚度对SS电线是0.57µ0.58 m和镍钛丝上µm。我们的研究结果显示平均厚度0.28µ锌在党卫军电线。一般来说,现有的涂层线的主要缺点是,他们更有可能在弯曲裂纹(30.,31日]。这可以解释为当电线的直径增加,他们更有可能将降低和减少弯曲一致的力量。然而,似乎使用Zn-coated电线可能降低表面裂纹扩展的风险线和矫正治疗期间提供一个更好的弯曲力。
结果显示,与锌涂层后的抗拉强度显著增加。这表明增加刚度与锌的PVD涂层SS电线后方法。因此,Zn-coated党卫军有望用于关闭空间的矫正治疗阶段。先前的研究已经报道,与材料电镀矫正线的影响,如锡,在他们的属性可以对不同类型的连接使用。先前的研究显示,镀锡层的党卫军电线可以增加弹性模量和分解这些电线的伸长。然而,镀锡已表明镍钛丝(没有显著的影响18]。此外,Kachoei等人用化学法外套与锌镍钛丝,发现有一个显著增加抗拉强度在涂镍钛丝(11]。
在这项研究中,三分强度试验进一步研究Zn-coated党卫军电线。积分的简属性被认为是一个潜在因素定义生物齿运动(32]。目前的研究显示出统计上的显著差异的增加load-bending挠曲强度和涂层之间裸党卫军电线。事实上,涂布线显示明显更大的弯曲强度比裸的。结果按照Sugisawa等的结果。18)进行镀锡党卫军电线。在他们的研究中,进行了分层与PVD方法。涂布线的弯曲力明显高于裸的。然而,我们的结果是相反的臼井仪人等。21)与“硬涂层党卫军电线碳化铬。”作者报道,这一层没有显著差异在抗弯强度与对照组相比。
本研究的结果通过锌涂层的积极作用提高力学性能和降低SS的摩擦力矫正电线。我们研究的局限性之一是临床条件不能精确模拟在体外研究。如果验证通过临床研究,这些研究结果可以给予很大的帮助在实践中通过提供优越的锚固控制和减少根吸收的风险。因此,作者建议进一步临床研究这个话题。此外,它应该考虑,穿33)或刷牙34)可以改变矫正材料的表面特征。然而,当前的研究并没有考虑刷牙的效果或长期的磨损涂层不锈钢电线。因此,还需要进一步的研究以考虑的可能影响其他未知的变量。
5。结论
在本研究的局限性,得出的结论是,锌PVD涂层的方法可以提高拉伸和load-bending党卫军矫正线的力量。锌涂层也可以减少摩擦阻力与滑动适用于牙齿运动力学。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者感谢Vice-Chancellery设拉子大学的医学支持这项研究(批准号18031)。本文基于Milad Moghimi的论文。作者还要感谢博士Vossoughi牙科研究发展中心的设拉子牙科学院的统计分析。作者要感谢h . Argasi先生在研究咨询中心(RCC)的设拉子大学医学科学的宝贵的协助编辑这个手稿。