專利名稱：一種可切削氧化鋯/磷酸鑭全瓷口腔修復(fù)體材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可切削氧化鋯/磷酸鑭全瓷口腔修復(fù)體材料的制備方法，屬無(wú)機(jī) 復(fù)合材料制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人們的生活水平和質(zhì)量的提高，日常生活中意外事故的發(fā)生，口腔修復(fù)變得 日益重要。目前的牙科材料已經(jīng)從當(dāng)初的動(dòng)物牙齒發(fā)展到大量使用金屬材料、樹脂材 料和陶瓷材料。全陶瓷牙科修復(fù)體與金屬和高分子牙科修復(fù)體相比較，可以具有與牙 體組織相近的折射、散射系數(shù)，可以再現(xiàn)天然牙的透明度，色澤。另外，陶瓷材料化 學(xué)穩(wěn)定性高，生物相容性好，熱膨脹系數(shù)與牙體組織相近，在口腔環(huán)境中不降解,拋 光和上釉的瓷面光潔，菌斑不易附著，是一種理想的口腔修復(fù)材料。氧化鋯陶瓷良好的生物相容性，它不僅作為股骨頭替換材料得到廣泛應(yīng)用，也作 為口腔修復(fù)材料得到注目，氧化鋯陶瓷作為口腔修復(fù)材料具有耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好、 無(wú)致敏性、室溫下韌性是陶瓷材料中最高的、低的熱傳導(dǎo)性和美觀等優(yōu)點(diǎn)。但是氧化 鋯陶瓷強(qiáng)度高，達(dá)800MPa以上，難于在牙科CAD/C顏(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造)進(jìn) 行磨削加工，磨削加工成本高，也限制了其臨床應(yīng)用。磷酸鹽基生物陶瓷具有良好的生物相容性，已逐漸在牙齒、骨骼等的修復(fù)和替換 中得到應(yīng)用。鑭、鉬、氟化物協(xié)同作用抑制牙釉質(zhì)脫礦，具有抗齲齒作用。目前臨床上主要用的可切削全陶瓷牙科修復(fù)體長(zhǎng)石瓷(Vita和Celay)、云母基 玻璃陶瓷(Dicor)和玻璃滲透的氧化鋁陶瓷(In"Ceram)。但是，前兩種材料存在著強(qiáng) 度低(200MPa左右)和韌性差，導(dǎo)致在臨床實(shí)驗(yàn)中失敗率較高，限制其應(yīng)用，如Dicor 臼齒冠。盡管采用玻璃滲透法燒結(jié)獲得了較高強(qiáng)度(約341MPa)的In—Ceram瓷冠， 但是韌性不足，僅限于單冠和前牙修復(fù)，工藝也過(guò)于復(fù)雜?？敬扇鄹浇饘傩迯?fù)體，利 用金屬基底增強(qiáng)陶瓷的強(qiáng)度，隨著臨床應(yīng)用研究的深入，逐漸出現(xiàn)金屬腐蝕變色、對(duì) 牙齦著色、金屬的高導(dǎo)熱性致牙本質(zhì)過(guò)敏、修復(fù)體頸部美觀性欠佳以及少數(shù)病人對(duì)金 屬合金中離子過(guò)敏、金瓷結(jié)合力相對(duì)較弱、烤瓷熔附金屬修復(fù)體易產(chǎn)生應(yīng)力集中使陶 瓷崩裂等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可切削氧化鋯/磷酸鑭全瓷口腔修復(fù)體材料的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種可切削氧化鋯/磷酸鑭全瓷口腔修復(fù)體材料的制備方法，其特征在于控制材 料中弱相磷酸鑭的含量和可發(fā)生相變?cè)鲰g的四方相氧化鋯的含量；并使磷酸鑭均勻分 布于氧化鋯中，該方法包括有以下工藝步驟a. 純磷酸鑭粉體的制備:按La: P的摩爾比為1 : l，將粒徑蕓O. 2um、純度> 99. 9% 的氧化鑭緩慢加入由去離子水稀釋的磷酸水浴液中，反應(yīng)完成后將反應(yīng)產(chǎn)物 用去離子水沖洗至過(guò)濾液PH值接近7。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀烘干粉體，在900— 1100'C煅燒2小時(shí)，得到磷酸鑭粉體；b. 混合粉體制備將氧化釔、上述制得的磷酸鑭粉體和氧化鋯按質(zhì)量比為0 : 10 :90—5 : 45 : 50進(jìn)行混料，其中氧化鋯中丫203和Zr02的摩爾比為3 : 97;以 混料瑪瑙球乙醇=1 : 1. 2 : 0. 8的質(zhì)量比裝入聚氨酯球磨罐內(nèi)，以150—250 轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間為16—24小時(shí)，然后出料、烘干；將烘 干后的干料過(guò)60目標(biāo)準(zhǔn)篩，將所得粉料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，并置于硅碳棒電 爐內(nèi)，在空氣氣氛下，進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1200—130(TC，并保溫l一3 小時(shí)；所得粉體再以混料瑪瑙球乙醇=1 : 1. 2 : 0. 8的質(zhì)量比裝入聚氨酯球 磨罐內(nèi)，以150—250轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間為16—24小時(shí)，然 后出料、烘干，最終得到均勻混合磷酸鑭/氧化鋯粉體；c. 復(fù)合陶瓷制備將上述混合磷酸鑭/氧化鋯粉體裝入耐油塑料模內(nèi)，在150— 250Mpa壓力下等靜壓，然后將所得坯體放入氧化鋁坩堝內(nèi)，并置于硅鉬棒電 爐內(nèi)，在空氣氣氛下進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1500—165(TC，并保溫l一3小時(shí)， 得到氧化鋯/磷酸鑭復(fù)合陶瓷材料，即為可切削氧化鋯/磷酸鑭全瓷口腔修復(fù) 體材料。上述的可切削氧化鋯/磷酸鑭全瓷口腔修復(fù)體材料的制備方法，其特征在于所述 復(fù)合陶瓷制備的燒結(jié)條件煅燒溫度為160(TC,保溫時(shí)間2小時(shí)。本發(fā)明的工藝過(guò)程中，氧化釔作為穩(wěn)定劑而加入的。同現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn) 1.在氧化鋯體系中加入磷酸鑭，調(diào)節(jié)復(fù)合陶瓷的強(qiáng)度大小，解決了氧化鋯強(qiáng)度高、 硬度大難于加工的問(wèn)題，使復(fù)合陶瓷易加工，降低加工成本。2. 由于磷酸鑭和氧化鋯之間形成弱界面，易形成微裂紋增韌，使復(fù)合陶瓷既維持較 高韌性又具合適的可切削性。3. 通過(guò)控制磷酸鑭和氧化鋯的配比，有效調(diào)節(jié)復(fù)合陶瓷中強(qiáng)相和弱相的相對(duì)含量，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和可加工性可調(diào)。4. 由于通過(guò)調(diào)節(jié)加入氧化釔的量，可控制復(fù)合陶瓷中可相變的四方相氧化鋯的含量， 調(diào)節(jié)復(fù)合陶瓷的韌性，提高材料口腔臨床應(yīng)用成功率和應(yīng)用范圍。5. 通過(guò)調(diào)整顏色使其與人體牙本質(zhì)顏色基本一致，獲得極佳的美學(xué)效果。本發(fā)明方法制得的氧化鋯/磷酸鑭復(fù)合陶瓷材料抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別在 165 628MPa和2.4 9. 56MPa.m"2范圍內(nèi)可調(diào)。完全適合于口腔臨床要求，可用 作牙科全瓷橋冠修復(fù)體，降低加工成本，提高臨床實(shí)驗(yàn)的成功率。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)將本發(fā)明的實(shí)施例敘述于后 實(shí)施例l30%LaP04/Y-Zr02復(fù)合陶瓷制備，具體工藝步驟如下a. 純磷酸鑭粉體的制備按U: P (摩爾比)為1 : 1，將氧化鑭(粒徑^0.2iim，純 度> 99. 9%)緩慢加入由去離子水稀釋的磷酸水溶液(溫度20°C)中，等反應(yīng)完成后， 反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水沖洗至過(guò)濾液PH值接近7。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀烘干粉體，在100(TC 煅燒2小時(shí)，得到磷酸鑭粉體；b. 混合粉體制備將上述制的磷酸鑭粉體和氧化鋯按質(zhì)量比為30:70混料，其中氧 化鋯中YA和Zr02的摩爾比為3:97，并裝入聚氨酯球磨罐內(nèi)，以混料瑪瑙球乙 醇=1 : 1. 2 : 0. 8的質(zhì)量比加入瑪瑙球和乙醇，以200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行球磨，球磨 時(shí)間20小時(shí)，然后出料，進(jìn)行烘干；將烘干后的干料過(guò)60目標(biāo)準(zhǔn)篩，將所得粉料放 入氧化鋁坩堝內(nèi)，并置于硅碳棒電爐內(nèi)，在空氣氣氛下，進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為 1250°C，并保溫2小時(shí)，所得粉體再裝入聚氨酯球磨罐內(nèi)，以混料瑪瑙球乙醇=1 :1. 2 : 0. 8的質(zhì)量比分別加入瑪瑙球和乙醇，以200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行球磨，球磨 時(shí)間20小時(shí)，然后出料，進(jìn)行烘干，最終得到均勻混合磷酸鑭/氧化鋯粉體；c. 復(fù)合陶瓷制備將上述混合磷酸鑭/氧化鋯粉體裝入耐油塑料模內(nèi)，在200Mpa壓 力下等靜壓，然后將所得坯體放入氧化鋁坩堝內(nèi)，并置于硅鉬棒電爐內(nèi)，在空氣氣氛 下，進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為160(TC，并保溫2小時(shí)，得到氧化鋯/磷酸鑭復(fù)合陶瓷材通過(guò)三點(diǎn)抗彎法和單邊開口梁法分別測(cè)試抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性，結(jié)果表明本實(shí) 施例制備氧化鋯/磷酸鑭復(fù)合陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別在337 MPa和 4. 42MPa* m1/2。 實(shí)施例240% LaPa/Y-Zr02復(fù)合陶瓷制備，與上述實(shí)施例基本相同，所不同之處在于a. 純磷酸鑭粉體的制備按La: P (摩爾比)為1 : 1,將氧化鑭(粒徑^0.2um，純 度>99.9%)緩慢加入由去離子水稀釋的磷酸水浴液(溫度20'C)中，等反應(yīng)完成后， 反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水沖洗至過(guò)濾液ra值接近7。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀烘干粉體，在1000'C 煅燒2小時(shí)，得到磷酸鑭粉體；b. 混合粉體制備將氧化釔、上述制得的磷酸鑭粉體和氧化鋯按質(zhì)量比為3:40:57 進(jìn)行混料，其中氧化鋯中Y203和Zr02的摩爾比為3:97，并裝入聚氨酯球磨罐內(nèi)，以 混料瑪瑙球乙醇=1 : 1. 2 : 0. 8的質(zhì)量比加入瑪瑙球和和乙醇，以200轉(zhuǎn)/分鐘的 轉(zhuǎn)速進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間20小時(shí)，然后出料，進(jìn)行烘千。將烘干后的干料過(guò)60目標(biāo) 準(zhǔn)篩，將所得粉料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，并置于硅碳棒電爐內(nèi)，在空氣氣氛下進(jìn)行煅燒， 煅燒溫度為125(TC，并保溫2小時(shí)，所得粉體再裝入聚氨酯球磨罐內(nèi)，以混料瑪瑙 球乙醇=1 : 1. 2 : 0. 8的質(zhì)量比分別加入瑪瑙球和乙醇，以200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行 球磨，球磨時(shí)間20小時(shí)，然后出料，進(jìn)行烘干，最終得到均勻混合磷酸鑭/氧化鋯粉 體；c. 復(fù)合陶瓷制備將上述混合磷酸鑭/氧化鋯粉體裝入耐油塑料模內(nèi)，在200Mpa壓力 下等靜壓，然后將所得坯體放入氧化鋁坩堝內(nèi)，并置于硅鉬棒電爐內(nèi)，在空氣氣氛下， 進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為160(TC，并保溫2小時(shí)，得到氧化鋯/磷酸鑭復(fù)合陶瓷材料。本實(shí)施例制備氧化鋯/磷酸鑭復(fù)合陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別在239 MPa和2. 56MPa m1/2。
權(quán)利要求
1.一種可切削氧化鋯/磷酸鑭全瓷口腔修復(fù)體材料的制備方法，其特征在于控制材料中弱相磷酸鑭的含量和可發(fā)生相變?cè)鲰g的四方相氧化鋯的含量；并使磷酸鑭均勻分布于氧化鋯中，該方法包括有以下工藝步驟a.純磷酸鑭粉體的制備按La∶P的摩爾比為1∶1，將粒徑≤0.2um、純度＞99.9％的氧化鑭緩慢加入由去離子水稀釋的磷酸水浴液中，反應(yīng)完成后將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水沖洗至過(guò)濾液PH值接近7。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀烘干粉體，在900-1100℃煅燒2小時(shí)，得到磷酸鑭粉體；b.混合粉體制備將氧化釔、上述制得的磷酸鑭粉體和氧化鋯按質(zhì)量比為0∶10∶90-5∶45∶50進(jìn)行混料，其中氧化鋯中Y2O3和ZrO2的摩爾比為3∶97；以混料∶瑪瑙球∶乙醇＝1∶1.2∶0.8的質(zhì)量比裝入聚氨酯球磨罐內(nèi)，以150-250轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間為16-24小時(shí)，然后出料、烘干；將烘干后的干料過(guò)60目標(biāo)準(zhǔn)篩，將所得粉料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，并置于硅碳棒電爐內(nèi)，在空氣氣氛下，進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1200-1300℃，并保溫1-3小時(shí)；所得粉體再以混料∶瑪瑙球∶乙醇＝1∶1.2∶0.8的質(zhì)量比裝入聚氨酯球磨罐內(nèi)，以150-250轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間為16-24小時(shí)，然后出料、烘干，最終得到均勻混合磷酸鑭/氧化鋯粉體；c.復(fù)合陶瓷制備將上述混合磷酸鑭/氧化鋯粉體裝入耐油塑料模內(nèi)，在150-250Mpa壓力下等靜壓，然后將所得坯體放入氧化鋁坩堝內(nèi)，并置于硅鉬棒電爐內(nèi)，在空氣氣氛下進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1500-1650℃，并保溫1-3小時(shí)，得到氧化鋯/磷酸鑭復(fù)合陶瓷材料，即為可切削氧化鋯/磷酸鑭全瓷口腔修復(fù)體材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可切削氧化鋯/磷酸鑭全瓷口腔修復(fù)體材料的制備方 法，其特征在于所述復(fù)合陶瓷制備的燒結(jié)條件煅燒溫度為160(TC，保溫時(shí)間2 小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可切削氧化鋯/磷酸鑭全瓷口腔修復(fù)體材料的制備方法，屬無(wú)機(jī)復(fù)合材料制備領(lǐng)域。本發(fā)明方法主要特征在于通過(guò)控制磷酸鑭和氧化鋯的含量，從而調(diào)節(jié)氧化鋯和磷酸鑭復(fù)合陶瓷的強(qiáng)度和韌性；本發(fā)明的制備工藝包括磷酸鑭粉體制備，由氧化釔、磷酸鑭和氧化鋯按一定質(zhì)量比的混合粉體的制備，在150-250MPa下等靜壓，在1500-1650℃下燒結(jié)，最終制成本發(fā)明的可切削氧化鋯和磷酸鑭牙科復(fù)合陶瓷材料。本發(fā)明的復(fù)合材料適合于口腔臨床的全瓷牙科修復(fù)體。
文檔編號(hào)C04B35/48GK101219894SQ20081003241
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者張寶衛(wèi), 徐旭東, 悅 沈, 峰 顧 申請(qǐng)人:上海大學(xué)