專利名稱：一種牙科用梯度結構金屬烤瓷材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及口腔修復領域，特別涉及采用鎳鉻合金為基底的烤瓷牙修復。
背景技術：
金屬烤瓷牙是經高溫將烤瓷粉熔附在合金底材上形成的口腔修復體，是20世紀60年代 末發展起來的新型牙齒修復技術。金屬烤瓷牙既具有金屬材料強度高、韌性好等優點，又具 有陶瓷材料的耐蝕性及較好的生物相容性等特點，是目前口腔修復領域中應用最為廣泛的牙 修復體。目前，我國的消費水平還是以普通鎳鉻合金烤瓷牙居多，雖然，國產的鎳鉻合金已 在臨床大量應用，但由于國產烤瓷粉還存在一些缺陷，因此，大多從歐洲、美國及日本等國 家進口。金屬烤瓷牙面臨最大的問題是瓷崩裂現象，造成瓷裂的因素很多，比如金-瓷熱膨脹系數 不匹配，金屬面的清潔與噴沙拋光、燒瓷后的冷卻速度、金屬基底冠的厚度和形態等，其中 金-瓷熱膨脹系數不匹配是主要原因之一。本發明通過采用梯度結構來解決金屬與烤瓷的熱膨脹系數不匹配的問題，緩和金屬基和 烤瓷層間的熱應力。功能梯度材料的研究開發最早始于1987年日本科學技術廳的一項"關于 開發緩和熱應力的功能梯度材料的基礎技術研究"計劃。日本的材料學家新野正之(Masyuhi Nino)、平井敏雄(Toshio Hira)和渡邊龍三(Ryuzo Watanbe)等在20世紀80年代中后期提出了 功能梯度材料(Functionally Gradient Material, FGM)的概念。所謂功能梯度材料是根據使用要 求，選擇使用不同性能的材料，采用先進的材料復合技術，使中間的組成和結構連續呈梯度變 化，內部不存在明顯的界面，從而使材料的性質和功能沿厚度方向也呈梯度變化的一種新型 復合材料。在生物醫學領域，由于FGM具有極好的生物相容性、柔韌性、可靠性、功能性 和高的結合強度，已經在人造器官、人造骨骼和人造關節等方面得到應用研究。國外有人將 Ti02溶膠分別與HAP溶膠或HAP超細粉體相互結合，在鈦片上制備出Ti02-HAP梯度薄膜， 發現該薄膜不但具有良好的生物活性，其與骨的結合強度也顯著提高。我國有人成功研制具 有結構梯度和成分梯度特點的生物活性梯度HA涂層，明顯加強了涂層與金屬假體的結合強 度和自身穩定，有利于涂層與骨的生物性結合，具有良好的生物力學性能。但還未見有用于牙修復體的梯度結構金屬烤瓷材料的研究報道。發明內容本發明的目的是提供一種用于金屬烤瓷牙的梯度層材料，它有緩和金瓷間熱應力和提高 強度等特點，從而能夠減少瓷層從金屬冠上崩裂剝落的幾率，提高金屬烤瓷牙的性能。 本發明的技術方案如下第一步將金屬鎳、鉻及其氧化物粉末按Ni: Cr: NiO: Cr2O3=40%: 10%: 0%: 10%的質量比混合，研磨使其混合均勻，作為梯度調節成分。第二步在自制的烤瓷粉中分別加入質量比為10% 80%的梯度調節成分，研磨使其混合均勻，再逐層涂覆在金屬基底上，制備成梯度層結構材料。第三步:將第二步制備的梯度層結構材料放入高溫爐中加熱到80(TC 135(rC后,保溫2 2.5小吋，隨爐冷卻得到梯度結構烤瓷材料。


圖1:本發明的實施例1中梯度材料內部熱應力曲線圖a代表梯度結構材料的金瓷結合界面的熱應力，b代表非梯度結構材料的金瓷結合界面的熱應力。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作詳細闡述，但并不因此將木發明限制在所述的實施例范圍之內。實施例1:第一步將金屬鎳、鉻及其氧化物粉末按Ni: Cr: NiO: Cr2O3=40°/。 10%: 0%: 50%的質量比混合，研磨使其混合均勻，作為梯度調節成分。第二步稱取0.15g平均粒徑為2nm的瓷粉，涂覆于金屬基底上。 第三步在0.135g平均粒徑為2，的瓷粉中加入0.015g(占重量比10。/。)的梯度調節成分，混合均勻，涂覆涂覆于第二步所述的涂層之上。第四步在0.12g平均粒徑為2拜的瓷粉中加入0.03g(占重量比20%)的梯度調節成分，混合均勻，涂覆于第三步所述的涂層之上。第五步在0.105g平均粒徑為2pun的瓷粉中加入0.045g(占重量比30%)的梯度調節成分， 混合均勻，涂覆于第四步所述的涂層之上。第六步在0.09g平均粒徑為2pm的瓷粉中加入0.06g(占重量比40%)的梯度調節成分， 混合均勻，涂覆于第五步所述的涂層之上。第七步在0.075g平均粒徑為2pm的瓷粉中加入0.075g(占重量比50%)的梯度調節成分， 混合均勻，涂覆于第六步所述的涂層之上。第八步在0.06g平均粒徑為2pm的瓷粉中加入0.09g (占重量比60%)的梯度調節成分， 混合均勻，涂覆于第七步所述的涂層之上。第九步在0.045g平均粒徑為2pm的瓷粉中加入0.105g (占重量比70%)的梯度調節成 分，混合均勻，涂覆于第八步所述的涂層之上。第十步在0.03g平均粒徑為2pm的瓷粉中加入0.12g (占重量比80%)的梯度調節成分， 混合均勻，涂覆于第九步所述的涂層之上。第十一步將制備好的梯度層放入高溫爐中加熱到95(TC后保溫2h，隨爐冷卻。經相關性能測試，其三點抗彎強度為92.7MPa，熱膨脹系數為13.3xl(T6/K 。如圖一所示，與非梯度結構材料相比，梯度結構材料內部熱應力得到緩和。 實施例2:第一步將金屬鎳、鉻及其氧化物粉末按Ni: Cr: NiO: Cr203=25%: 25%: 25%: 25%的質量比混合，研磨使其混合均勻，作為梯度調節成分。第二步稱取0.15g平均粒徑為2pm的瓷粉，涂覆于金屬基底上。第三步:在0.135g平均粒徑為2nm的瓷粉中加入0.015g(占重量比10。/。)的梯度調節成分， 混合均勻，涂覆于第二步所述的涂層之上。第四步在0.12g平均粒徑為2pm的瓷粉中加入0.03g(占重量比20%)的梯度調節成分， 混合均勻，涂覆于第三步所述的涂層之上。第五步:在0.105g平均粒徑為2拜的瓷粉中加入0.045g(占重量比30。/。)的梯度調節成分， 混合均勻，涂覆于第四步所述的涂層之上。第六步在0.09g平均粒徑為2,的瓷粉中加入0.06g(占重量比40。/。)的梯度調節成分， 混合均勻，涂覆于第五步所述的涂層之上。第七步:在0.075g平均粒徑為2,的瓷粉中加入0.075g(占重量比50%)的梯度調節成分， 混合均勻，涂覆于第六步所述的涂層之上。第八步在0.06g平均粒徑為2pm的瓷粉中加入0.09g (占重量比60%)的梯度調節成分， 混合均勻，涂覆于第七步所述的涂層之上。第九步在0.045g平均粒徑為2nm的瓷粉中加入0.105g (占重量比70%)的梯度調節成 分，混合均勻，涂覆于第八步所述的涂層之上。第十步在0.03g平均粒徑為2pm的瓷粉中加入0.12g (占重量比80%)的梯度調節成分， 混合均勻，涂覆于第九步所述的涂層之上。第十一步將制備好的梯度層放入高溫爐中加熱到95(TC后保溫2h，隨爐冷卻。經相關性能測試，其三點抗彎強度為85.5MPa，熱膨脹系數為12.9xl(T6/K 。
權利要求
1.用于鎳鉻合金烤瓷牙的梯度材料，其特征在于金屬基底冠層為齒科鎳鉻合金，組成為鎳∶鉻＝80％∶20％；梯度結構烤瓷材料由自制的白榴石為主晶相的烤瓷粉和梯度調節成分組成。
2. 根據權利要求1所述的用于鎳鉻合金烤瓷牙的梯度材料，其特征在于，烤瓷粉組分 的質量百分比為Si02 66.67%、 A1203 16.57%、 K20 12.81%、 Na20 2.64%、其它0.89%。
3. 根據權利要求1所述的用于鎳鉻合金烤瓷牙的梯度材料，其特征在于，在此烤瓷粉 中加入梯度調節成分，其組分的質量百分比Ni為30% 40%、Cr為10% 20%、NiO為0% 10%， &203為40% 50%;梯度結構層是由若干含不同比例的梯度調節成分構造。瓷粉中加 入的梯度調節成分的比例從金屬基底端到陶瓷端的厚度方向上的這些單層中遞減。
4. 根據權利要求2所述的鎳鉻合金烤瓷牙的梯度材料，其特征在于，烤瓷粉以乙醇為 研磨溶劑，粒徑在2 10pm。
5. 根據權利要求4所述的用于鎳鉻合金烤瓷牙的梯度材料，其特征在于，梯度層加熱 到最高燒結溫度后保溫2 2.5小時，隨爐冷卻。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于最高燒結溫度為80(TC 135(TC。
全文摘要
本發明屬于口腔修復領域中烤瓷材料的制備和應用技術領域，特別涉及采用鎳鉻合金為金屬基底的梯度烤瓷材料的制備方法。合成一種以白榴石為主晶相的烤瓷粉，其組分的質量百分比為SiO₂ 66.67％、Al₂O₃ 16.57％、K₂O 12.81％、Na₂O 2.64％、其它0.89％。在此烤瓷粉中加入梯度調節成分，其組分的質量百分比Ni為30％～40％、Cr為10％～20％、NiO為0％～10％，Cr₂O₃為40％～50％，將加入了梯度調節成分的烤瓷粉用層堆積法成型并燒結。制備出的成分梯度烤瓷材料具有緩和金瓷間熱應力和提高強度等特點，為口腔烤瓷修復的臨床應用打下基礎。
文檔編號A61K6/04GK101229101SQ20081004483
公開日2008年7月30日 申請日期2008年2月27日 優先權日2008年2月27日
發明者姚亞東, 尹光福, 明 康, 康云清, 廖曉明, 肖守春, 黃忠兵 申請人:四川大學