專(zhuān)利名稱(chēng)：一種牙科氧化鋯/白榴石復(fù)合烤瓷粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型氧化鋯/白榴石復(fù)合陶瓷及其制備方法，主要應(yīng)用于牙科烤瓷修復(fù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
牙科烤瓷材料自臨床應(yīng)用以來(lái)，由于其具有良好的生物相容性、耐磨耐腐蝕性以及色澤 自然、逼真等優(yōu)點(diǎn)，已成為治療牙缺失的最主要方法。其中應(yīng)用最廣泛的金屬基烤瓷材料是 高溫烤燒制成的金屬和陶瓷材料的復(fù)合體，這種材料既具有金屬材料強(qiáng)度和韌性高、邊緣密 合好等特點(diǎn)，又具有陶瓷色澤逼真、耐腐蝕和耐磨損性好、自潔作用強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是臨床上修 復(fù)牙體、牙列缺陷常用和理想的修復(fù)材料。但是，我國(guó)目前所用烤瓷材料大多依靠國(guó)外進(jìn)口， 其原因在于國(guó)產(chǎn)烤瓷粉與金屬基底不匹配，包括烤瓷粉的力學(xué)性能、熱膨脹系數(shù)、金-瓷結(jié)合 力和色澤等方面。
普通陶瓷存在脆性大(易產(chǎn)生裂紋)、韌性強(qiáng)度不高、均勻性差等缺點(diǎn)。其熱膨脹系數(shù) 一般都小于9xlO—6/K，而我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的鎳鉻合金的熱膨脹系數(shù)約為(13 14)xlO力K， 二者差異很大。因此，必須要加入具有優(yōu)良力學(xué)性能且與金屬基底相匹配的高熱膨脹系數(shù)的 材料來(lái)改性現(xiàn)有烤瓷粉。使烤瓷粉在力學(xué)性能、生物相容性、顏色、烤瓷溫度等方面滿足要 求。 一般而言，烤瓷材料與其它陶瓷材料類(lèi)似。所含的助熔成分越少，烤瓷溫度越高，其強(qiáng) 度和韌性也就越好。另一方面，烤瓷材料的金屬基體要求烤瓷溫度越低越好，這樣可以避免 或減少佘屬基體在烤瓷時(shí)的變形和氧化，如果僅僅靠增加助熔成分來(lái)降低烤瓷材料的烤瓷溫 度，則烤瓷材料的力學(xué)性能又不能很好地滿足使用要求。
白榴石存在兩種晶型，高溫立方晶型和低溫四方晶型。其中，低溫四方相有較高的熱膨 脹系數(shù)((20-30)xl0勺K)。同時(shí)，白榴石具有良好的力學(xué)性能，而且在冷卻過(guò)程中，白榴石晶 體從立方相向四方相的晶型轉(zhuǎn)變，伴隨有12%的體積收縮，這會(huì)導(dǎo)致瓷層承受壓應(yīng)力，有利 于金-瓷結(jié)合。另外，氧化鋯屬于生物惰性材料，不會(huì)與生物組織和口腔分泌物反應(yīng)，具有很 好的生物相容性，在口腔內(nèi)能穩(wěn)定存在，不釋放有害雜質(zhì)，并且不降解。氧化鋯還具有優(yōu)異 的機(jī)械性能(彎曲強(qiáng)度可達(dá)1000MPa，斷裂韌性達(dá)15MPa)和美觀性。因此，本發(fā)明添加納米氧化鋯粉體，通過(guò)氧化鋯良好的生物相容性和強(qiáng)度，加入到牙科烤瓷材料中能夠起到增強(qiáng) 增韌的效果，可以使牙科烤瓷材料的烤瓷溫度降低，強(qiáng)度和韌性增加，并能降低金屬基和烤 瓷層的熱應(yīng)力，減少金屬基體的變形和氧化。同時(shí)利用白榴石的高熱膨脹和氧化鋯的低熱膨 脹系數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)烤瓷材料的熱膨脹系數(shù)，提高烤瓷材料的力學(xué)性能的同時(shí)降低烤瓷溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服目前牙科長(zhǎng)石質(zhì)生物陶瓷材料的不足，通過(guò)在原料中添加一定量 的納米四方氧化鋯一次性合成一種晶粒分布均勻、性能優(yōu)良的氧化鋯/白榴石復(fù)合烤瓷粉。
本發(fā)明選用優(yōu)質(zhì)鉀長(zhǎng)石、碳酸鉀和納米四方氧化鋯為原料，其質(zhì)量百分組成為鉀長(zhǎng)石 65 75%、碳酸鉀15 25%和納米氧化鋯2 15% 。其制備方法包括以下幾個(gè)步驟
a、 分別稱(chēng)取優(yōu)質(zhì)鉀長(zhǎng)石、碳酸鉀和納米氧化鋯等原料，以無(wú)水乙醇為球磨介質(zhì)，原料 與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比值為1 2，混合置于球磨機(jī)中球磨時(shí)間為5 10小時(shí)；
b、 原料球磨干燥后，放入剛玉坩堝中煅燒，以5 8。C/min升溫到800 90(TC，然后以 2 4'C/min升溫到1000°C 1300°C，保溫時(shí)間為30 90min，自然冷卻得烤瓷塊。
c、 把烤瓷塊進(jìn)行粉碎球磨24 36小時(shí)，分級(jí)過(guò)篩，制成平均粒度為10 30pm的牙用 氧化鋯/白榴石復(fù)合烤瓷粉。
本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果
(1) 通過(guò)配方設(shè)計(jì)，采用一次燒結(jié)合成工藝，減少了烤瓷材料合成工藝程序。
(2) 本發(fā)明采用鉀長(zhǎng)石、碳酸鉀、納米四方氧化鋯為原料， 一次性合成氧化鋯/白榴石 復(fù)合烤瓷粉，其熱膨脹系數(shù)為(12 16)xlO力K、抗彎強(qiáng)度為90 130MPa。這種烤瓷粉的掃 描電鏡圖(SEM)如下，其中氧化鋯和白榴石晶相分布均勻，通過(guò)氧化鋯的增強(qiáng)增韌的作用， 提高烤瓷粉的力學(xué)性能和金-瓷匹配性。


圖1:氧化鋯/白榴石復(fù)合烤瓷粉實(shí)施例1#的掃描電鏡照片實(shí)施例1
(1) 將73g優(yōu)質(zhì)鉀長(zhǎng)石、20g碳酸鉀和7g納米四方氧化鋯放入球磨罐中，加入乙醇和球磨 子，放入行星球磨機(jī)中球磨5h;
(2) 將經(jīng)過(guò)步驟(1)的粉料放入烘箱中干燥6h，球磨后過(guò)篩；
(3) 將步驟(2)的粉料放入剛玉坩堝中，把坩堝放入高溫電阻爐中以6'C/min升到90(TC， 然后以4°C/min升到1 IOO'C,保溫60min，自然冷卻得瓷塊；
(4) 把步驟(3)中的瓷塊搗碎后放入瑪瑙球磨罐中，加入乙醇和球磨子，放入行星球磨機(jī) 中球磨24h得瓷粉；
(5) 取出步驟(4)中的瓷粉在研缽中研磨、過(guò)篩得到烤瓷粉。
(6) 通過(guò)測(cè)試該磁粉的相關(guān)性能，得到其平均粒徑為20pm、熱膨脹系數(shù)為14.5xlO—6/K、抗 彎強(qiáng)度為112MPa。
實(shí)施例2
(1) 將73g優(yōu)質(zhì)鉀長(zhǎng)石、20g碳酸鉀和7g納米四方氧化鋯放入球磨罐中，加入乙醇和球磨 子，放入行星球磨機(jī)中球磨5h;
(2) 將經(jīng)過(guò)步驟(1)的粉料放入烘箱中干燥6h，球磨后過(guò)篩；
(3) 將步驟(2)的粉料放入剛玉坩堝中，把坩堝放入高溫電阻爐中以6。C/min升到90(TC， 然后以4°C/min升到120(TC ，保溫60min，自然冷卻得瓷塊；
(4) 把步驟(3)中的瓷塊搗碎后放入瑪瑙球磨罐中，加入乙醇和球磨子，放入行星球磨機(jī) 中球磨24h得瓷粉；
(5) 取出步驟(4)中的瓷粉在研缽中研磨、過(guò)篩得到烤瓷粉。
(6) 通過(guò)測(cè)試該磁粉的相關(guān)性能，得到其平均粒徑為2(Vm、熱膨脹系數(shù)為15xlO勺K、抗 彎強(qiáng)度為124MPa。
實(shí)施例3
(1) 將73g優(yōu)質(zhì)鉀長(zhǎng)石、20g碳酸鉀和7g納米四方氧化鋯放入球磨罐中，加入乙醇和球磨 子，放入行星球磨機(jī)中球磨5h;
(2) 將經(jīng)過(guò)步驟(1)的粉料放入烘箱中干燥6h，球磨后過(guò)篩；
(3) 將步驟(2)的粉料放入剛玉坩堝中，把坩堝放入高溫電阻爐中以6。C/min升到90(TC，然后以4°C/min升到1300°C ，保溫60min，自然冷卻得瓷塊；(4) 把步驟(3)中的瓷塊搗碎后放入瑪瑙球磨罐中，加入乙醇和球磨子，放入行星球磨機(jī) 中球磨24h得瓷粉；(5) 取出步驟(4)中的瓷粉在研缽中研磨、過(guò)篩得到平均粒徑為30pm的烤瓷粉。(6) 通過(guò)測(cè)試該磁粉的相關(guān)性能，得到其平均粒徑為20pm，熱膨脹系數(shù)為13xlO力K、抗 彎強(qiáng)度為93MPa。
權(quán)利要求
1、一種牙用氧化鋯/白榴石復(fù)合烤瓷粉，其特征在于包括有質(zhì)量百分比為50～60％SiO2，10～20％Al2O3，16～30％K2O，2～5％Na2O，2～15％ZrO2；這種烤瓷粉的熱膨脹系數(shù)為(12～16)×10-6/K、抗彎強(qiáng)度為90～130MPa。
2、 牙用氧化鋯/白榴石基烤瓷粉的制備方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟(1) 選用一級(jí)礦物鉀長(zhǎng)石粉，氧化物的質(zhì)量百分比Si02為65 70%，八1203為15 25%，K20為8 13%， Na20為2 4%;(2) 以鉀長(zhǎng)石為65 75%、碳酸鉀為15 25%和納米四方氧化鋯為2 15%的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，以無(wú)水乙醇為球磨介質(zhì)，配料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比值為1 2，混合原料置于球 磨機(jī)中，球磨時(shí)間為5 10小時(shí)；(3) 粉料球磨干燥后，放入剛玉坩堝中煅燒，煅燒制度為先以5 8"C/min升溫到800 900°C，然后，以2 4。C/min升溫到1000。C 1300。C，保溫時(shí)間為30 90min，自然冷卻， 破碎球磨，分級(jí)過(guò)篩，即得到粒徑為10 30pm的牙用氧化鋯/白榴石復(fù)合烤瓷粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種牙用氧化鋯/白榴石復(fù)合烤瓷粉及其制備方法。該材料的各組分包括SiO₂為50～60％，Al₂O₃為10～20％，K₂O為16～30％，Na₂O為2～5％，ZrO₂為2～15％。該材料的制備方法為選用一級(jí)礦物鉀長(zhǎng)石粉，加入一定量的碳酸鉀和納米四方氧化鋯粉體與乙醇在球磨機(jī)中混合均勻，經(jīng)干燥得到原料粉；把原料粉放在剛玉坩堝中于1000～1300℃煅燒，保溫時(shí)間為30～90min，自然冷卻，球磨粉碎后即得到粒徑為10～30μm的氧化鋯/白榴石復(fù)合烤瓷粉。這種烤瓷粉中氧化鋯和白榴石晶相分布均勻，其熱膨脹系數(shù)為(12～16)×10^-6/K，抗彎強(qiáng)度為90～130MPa，且具有遮色性能好，斷裂韌性高等特點(diǎn)，為口腔烤瓷修復(fù)的臨床應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)A61K6/02GK101229100SQ200810044838
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者姚亞?wèn)|, 尹光福, 明 康, 康云清, 廖曉明, 肖守春, 堃 陳, 黃忠兵 申請(qǐng)人:四川大學(xué)