專利名稱：一種磷酸鹽玻璃滲透ZrO₂陶瓷齒科材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于齒科材料及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種磷酸鹽玻璃滲透&02陶瓷齒科材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
全瓷齒科材料不但具有優(yōu)越的生物相容性、良好的耐磨損性，而且其獨特的美學性能是金屬齒科材料和高分子齒科材料所無法比擬的。因而，隨著人們對齒科修復的美觀性越來越重視，陶瓷修復材料成為齒科修復的不二選擇。然而陶瓷材料具有其天然的缺陷， 即陶瓷材料為脆性材料，質(zhì)硬，難于加工，并且普通陶瓷齒科材料在臨床上容易發(fā)生折裂， 使其應(yīng)用壽命縮短。近年來隨著材料科學技術(shù)的不斷進步，全瓷齒科材料制備技術(shù)得到長足的發(fā)展， 目前已經(jīng)出現(xiàn)了多種適合不同材料的全瓷齒科材料的制備技術(shù)，包括鑄造玻璃陶瓷技術(shù)、 熱壓鑄陶瓷技術(shù)、粉漿涂塑陶瓷技術(shù)、CAM加工成型技術(shù)和玻璃滲透陶瓷技術(shù)即^-Ceram 技術(shù)。h-Ceram技術(shù)是法國人Tyszblat于1987年發(fā)明的制作高強度、低收縮全瓷冠的技術(shù)。^-Ceram技術(shù)具有近“凈尺寸”成型能力，使得臨床上所制備義齒能達到完全密合狀態(tài)、且其制備的復合材料是常規(guī)玻璃陶瓷強度的2 3倍，因而在齒科材料領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。目前常用的h-ceram瓷有Vita In-ceram Alumina (氧化鋁型)、Vita In-ceram Spinal (尖晶石型)和 Vita In-ceram Zirconia (氧化鋯型)。盡管目前玻璃滲透陶瓷全瓷齒科材料臨床應(yīng)用的可靠性相比較傳統(tǒng)的全瓷齒科材料有了很大的提高，但仍然遠低于金屬齒科材料，因此對滲透全瓷齒科材料的進一步研究很有必要。全瓷材料的可靠性是由其力學性能所決定的，而基于滲透技術(shù)的氧化鋁-玻璃、尖晶石-玻璃復合材料的力學性能很難得到進一步大幅提高，而由于具有相變增韌的氧化鋯材料具有優(yōu)越的力學性能，因而氧化鋯陶瓷基于滲透過程所制作的全瓷齒科材料各方面性能均具有很好的發(fā)展?jié)摿Α?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種磷酸鹽玻璃滲透^O2陶瓷齒科材料及其制備方法，該方法操作簡便，時間短，效率高；本發(fā)明的磷酸鹽玻璃滲透^O2陶瓷齒科材料在滲透過程中無裂紋產(chǎn)生，復合體力學性能得到了更好的提高。本發(fā)明的一種磷酸鹽玻璃滲透&02陶瓷齒科材料，該陶瓷齒科材料以多孔的釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯3Υ-Ζι 2作為基體，基體的表面上滲透有磷酸鹽玻璃；其中磷酸鹽玻璃的組分按摩爾百分含量為:P205 48mol%, CaO 25mol%, B2O3 1 OmolAl2O3 6mol%, Li2O 6mol%, Y2O3 2mo 1 %禾口 ZrO2 3mo 1 %。本發(fā)明的一種磷酸鹽玻璃滲透^O2陶瓷齒科材料的制備方法，包括(1) 3Y-Zr02陶瓷基體的制備采用3Υ_Ζι 2粉體干壓成型，然后在1200 1250°C預燒得到多孔3Υ_Ζι 2陶瓷基體；(2)玻璃粉漿制備按摩爾百分含量將P2O5 48mol%,CaO 25mol%,B203 1 OmolAl2O3 6mol%,Li20 6mol%, Y2O3 2mol%和^O2 3mol%混合均勻，然后在1200°C下熔制半個小時，再在水中冷卻處理得到玻璃；將所得的玻璃磨成粉末，過200目篩得到玻璃粉，再將所述的玻璃粉與蒸餾水混合制得玻璃粉漿；(3)玻璃的滲透將上述玻璃粉漿均勻涂覆在步驟(1)制得的多孔3Υ_Ζι 2陶瓷基體的表面上，在 70°C烘干，然后升溫至1100°C，保溫2h后冷卻至室溫，即得。步驟(1)中所述的3Υ_Ζι 2粉體為平均粒徑為4. 1 μ m的商用3Υ_Ζι 2粉體。步驟(1)中所述的干壓成型為采用單軸干壓法成型。步驟O)中所述的玻璃磨成粉末為使用行星式球磨機對玻璃進行球磨。步驟O)中所述的玻璃粉與蒸餾水的質(zhì)量比為1 1-3 1。步驟(3)中所述的升溫為在空氣氣氛下升溫。本發(fā)明的可滲透^O2陶瓷的磷酸鹽玻璃，該玻璃滲透溫度(1100°C )相比較其它臨床上常用滲透陶瓷滲透溫度(1100°c -1250°c )較低，使得滲透3Υ-Ζι 2陶瓷基體過程中陶瓷幾乎沒有尺寸變化，從而達到了近“凈尺寸”成型。本發(fā)明中玻璃滲透后陶瓷基體中氧化鋯可保持原來的四方相，滲透過程中氧化鋯不會發(fā)生從四方相到單斜相的相變，從而使陶瓷基體在滲透過程中無裂紋產(chǎn)生。本發(fā)明提供的可滲透^O2陶瓷的磷酸鹽玻璃，其特征在于對玻璃P205(53mol% )、 Ca0(25mol% ) ,B2O3 (IOmol % ) ,Al2O3 (6mol % )、Li20(6mol% )中添加穩(wěn)定劑 ^O3 Qmol % )、 Zr02(3mol%)替換部分P2O5。未添加穩(wěn)定劑的玻璃滲透陶瓷基體后，滲透復合體出現(xiàn)很多裂紋，極易碎；添加穩(wěn)定劑的玻璃滲透陶瓷基體后，無裂紋產(chǎn)生，且具有較高的力學性能。裂紋產(chǎn)生主要是由于未添加穩(wěn)定劑的玻璃滲透過程中消耗了陶瓷基體中作為四方相氧化鋯穩(wěn)定劑的釔，使得基體中失去穩(wěn)定劑的氧化鋯發(fā)生由四方相到單斜相的相變，由于氧化鋯相變時具有明顯的體積效應(yīng)，所以使得裂紋產(chǎn)生。本發(fā)明提供的可滲透^O2陶瓷的磷酸鹽玻璃，其特征在于其組分包含P205、CaO, Li20、B203、Al2O3 J2O3 JrO2。由于P2O5化學穩(wěn)定性差且高溫黏度低，因而加入各組分對其進行調(diào)整。CaO是玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，可適當提高玻璃的化學穩(wěn)定性和機械強度，而且 P2O5-CaO體系玻璃可形成磷酸鈣或羥基磷灰石，與人體骨骼能很好結(jié)合，具有很好的生物活性；B2O3是玻璃形成氧化物，對玻璃起助熔劑作用，加速玻璃澄清，能降低玻璃熱膨脹系數(shù)， 提高玻璃的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，可提高玻璃力學性能；Li2O成分是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，在此玻璃中對玻璃起積聚作用，提高其熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性；Al2O3屬于玻璃中間體氧化物，亦可提高玻璃化學穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性和機械強度J2O3和^O2作為改善玻璃在滲透四方相氧化鋯過程中出現(xiàn)的化學不相容性所添加的穩(wěn)定劑，可使玻璃在滲透過程中不會消耗氧化鋯中作為穩(wěn)定劑的釔，從而使得滲透后無裂紋產(chǎn)生。由于此磷酸鹽玻璃中各組分的作用，使得該玻璃在滲透溫度下黏度較低、侵濕性能好，因而具有很好的滲透性能，并且玻璃具有一定的力學性能，使得滲透復合體力學性能能得到更好的提高。有益效果
(1)本發(fā)明的制備方法簡單，操作簡便，時間短，效率高；(2)本發(fā)明的玻璃具有相對較低的滲透溫度(1100°C )，使得滲透3Υ_Ζι 2陶瓷基體過程中陶瓷幾乎沒有尺寸變化，從而達到了近“凈尺寸”成型；(3)本發(fā)明的磷酸鹽玻璃滲透^O2陶瓷齒科材料在滲透過程中無裂紋產(chǎn)生，復合體力學性能得到了更好的提高。


圖1為對比例1所得滲透復合體的XRD圖，Hi-^O2和分別代表單斜和四方相二氧化鋯；圖2為陶瓷基體斷面SEM圖；圖3為實施例1所得滲透復合體的斷面SEM圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1(1)平均粒徑為4. 1 μ m的商用3Υ_Ζι 2粉體注入25mmX 4mm開瓣模具中，在20MPa 壓力下進行單軸干壓法成型，脫模后的胚體放入馬弗爐中以5°C /min升到1200°C保溫池， 然后隨爐冷卻到室溫后取出；圖2為陶瓷基體的斷面SEM圖；(2)按摩爾百分含量將分析純的 P2O5 48mol %、CaO 25mol %、B2O3 IOmol %、Al2O3 6mol%,Li20 6mol%, Y2O3 2mol%和^O2 3mol%混合均勻?qū)⒎哿戏湃胧③釄逯?，將坩堝置于處?200°C馬弗爐中，保溫半個小時，在1200°C下取出倒入水中快速冷卻，形成玻璃碎塊，將玻璃碎塊經(jīng)行星式球磨機300轉(zhuǎn)/min球磨4h，得到玻璃粉料，將玻璃粉料與蒸餾水按質(zhì)量比2 1進行混合均勻，調(diào)制得玻璃漿料；(3)將上述玻璃漿料均勻涂覆在步驟(1)所得陶瓷基體試樣上表面，然后將其放入烘箱中70°C干燥，取出放入馬弗爐中在空氣氣氛下升溫至1100°C，升溫速率為5°C /min, 保溫池后隨爐冷卻至室溫，即得到致密的玻璃-陶瓷復合材料。對所得玻璃漿料進行滲透陶瓷基體試樣，對所得滲透復合體進行力學性能測試和 SEM測試，滲透復合體的彎曲強度達到342MPa，是陶瓷基體彎曲強度4倍以上；圖3為所得玻璃漿料滲透陶瓷的滲透復合體的斷面SEM圖。對比例1(1)平均粒徑為4. 1 μ m的商用3Υ_Ζι 2粉體注入25mmX 4mm開瓣模具中，在20MPa 壓力下進行單軸干壓法成型，脫模后的胚體放入馬弗爐中以5°C /min升到1200°C保溫池， 然后隨爐冷卻到室溫后取出；(2)按摩爾百分含量將分析純的 P2O5 53mol %、CaO 25mol %、B2O3 IOmol %、Al2O3 6mol%和Li2O 6mol%混合均勻?qū)⒎哿戏湃胧③釄逯?，將坩堝置于處?200°C馬弗爐中， 保溫半個小時，在1200°C下取出倒入水中快速冷卻，形成玻璃碎塊，將玻璃碎塊經(jīng)行星式球磨機300轉(zhuǎn)/min球磨4h，得到玻璃粉料，將玻璃粉料與蒸餾水按質(zhì)量比2 1進行混合均勻，調(diào)制得玻璃漿料；(3)將上述玻璃漿料均勻涂覆在步驟(1)所得陶瓷基體試樣上表面，然后將其放入烘箱中70°C干燥，取出放入馬弗爐中在空氣氣氛下升溫至1100°C，升溫速率為5°C /min, 保溫池后隨爐冷卻至室溫，即得到致密的玻璃-陶瓷復合材料。對上述所得玻璃漿料進行滲透陶瓷基體試樣所產(chǎn)生的大量裂紋進行分析，通過對其XRD分析，如圖1所示，滲透后其仍有部分四方相氧化鋯，但是其大部分四方相氧化鋯已轉(zhuǎn)變成單斜相，從而產(chǎn)生相變導致的體積膨脹，使得大量裂紋產(chǎn)生，從而使得力學性能極低。
權(quán)利要求
1.一種磷酸鹽玻璃滲透^O2陶瓷齒科材料，該陶瓷齒科材料以多孔的釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯3Y-Zr02作為基體，基體的表面上滲透有磷酸鹽玻璃；其中磷酸鹽玻璃的組分按摩爾百分含量為:P205 48mol%,CaO 25mol%,B203 1 OmolAl2O3 6mol%、Li20 6mol%,Y203 2mol%禾口 ZrO2 3mol%。
2.一種磷酸鹽玻璃滲透^O2陶瓷齒科材料的制備方法，包括(1)采用3Υ-Ζι 2粉體干壓成型，然后在1200 1250°C預燒得到多孔3Υ_Ζι 2陶瓷基體；(2)按摩爾百分含量將P2O5 48mol%, CaO 25mol%, B2O3 1 OmolAl2O3 6mol%, Li2O 6mol%, Y2O3 2mol%和^O2 3mol%混合均勻，然后在1200°C下熔制半個小時，再在水中冷卻處理得到玻璃；將所得的玻璃磨成粉末，過200目篩得到玻璃粉，再將所述的玻璃粉與蒸餾水混合制得玻璃粉漿；(3)將上述玻璃粉漿均勻涂覆在步驟(1)制得的多孔3￥-21~02陶瓷基體的表面上，在 70°C烘干，然后升溫至1100°C，保溫2h后冷卻至室溫，即得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鹽玻璃滲透^O2陶瓷齒科材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的3Υ-Ζι 2粉體為平均粒徑為4. 1 μ m的3Υ_Ζι 2粉體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鹽玻璃滲透^O2陶瓷齒科材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的干壓成型為采用單軸干壓法成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鹽玻璃滲透^O2陶瓷齒科材料的制備方法，其特征在于步驟O)中所述的玻璃磨成粉末為使用行星式球磨機對玻璃進行球磨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鹽玻璃滲透^O2陶瓷齒科材料的制備方法，其特征在于步驟O)中所述的玻璃粉與蒸餾水的質(zhì)量比為1 1-3 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鹽玻璃滲透^O2陶瓷齒科材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的升溫為在空氣氣氛下升溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磷酸鹽玻璃滲透ZrO2陶瓷齒科材料及其制備方法，該陶瓷齒科材料以多孔的釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯3Y-ZrO2作為基體，基體的表面上滲透有磷酸鹽玻璃；其制備方法，包括(1)制備多孔3Y-ZrO2陶瓷基體；(2)將P2O5、CaO、B2O3、Al2O3、Li2O、Y2O3和ZrO2混合均勻，然后熔制半個小時，再在水中冷卻處理得到玻璃；將所得的玻璃磨成粉末，過200目篩得到玻璃粉后與蒸餾水混合制得玻璃粉漿；(3)將上述玻璃粉漿均勻涂覆在多孔3Y-ZrO2陶瓷基體的表面上，烘干后升溫，保溫最后冷，即得。本發(fā)明的制備方法簡單；本發(fā)明的陶瓷齒科材料的復合體力學性能好。
文檔編號A61K6/033GK102499900SQ20111034393
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者張青紅, 施申勇, 李耀剛, 王宏志 申請人:東華大學