本發(fā)明屬于生物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎳鉻烤瓷義齒的電泳沉積-微波燒結(jié)復(fù)合加工方法。

背景技術(shù)：

牙科烤瓷材料自臨床應(yīng)用以來，由于其良好的生物相容性、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。鎳鉻合金烤瓷義齒由于其價(jià)格較低、耐用，使用壽命可長(zhǎng)達(dá)15年甚至更高，在國(guó)內(nèi)義齒修復(fù)方面一直占據(jù)重要地位。鎳鉻合金烤瓷瓷層有遮色瓷、體瓷和釉質(zhì)瓷等。在金屬基底上制備涂層的方法主要包括手工涂覆-燒結(jié)、等離子噴涂和電泳沉積燒結(jié)等方法。手工涂覆-燒結(jié)法作為一種傳統(tǒng)的制備烤瓷瓷層的工藝，通過人工刷涂瓷粉構(gòu)筑瓷層并經(jīng)燒結(jié)熔覆在金屬基底表面，其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、成本低廉等；缺點(diǎn)是手工涂覆重復(fù)性差、易造成表面瓷層不均勻、厚度難以控制、難于實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)等。等離子噴涂工藝的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)改變基體全局的熱處理性質(zhì)、零件無變形，高溫度的等離子焰流可將各種噴涂材料加熱到熔融狀態(tài)，從而制備得到多種性能的噴涂層；其優(yōu)點(diǎn)是工藝穩(wěn)定、涂層質(zhì)量高，缺點(diǎn)是難以在復(fù)雜的金屬基底上實(shí)現(xiàn)瓷層尺寸的精度控制、設(shè)備昂貴等。

電泳沉積是一種溫和的表面涂敷方法，是電泳和沉積兩個(gè)過程的綜合。電泳是指在外加電場(chǎng)的作用下，荷電粒子在分散介質(zhì)中做定向移動(dòng)的現(xiàn)象；沉積是指荷電微粒在電極表面聚沉形成沉積層的過程。當(dāng)荷電微粒運(yùn)動(dòng)到作為電極的基體附近時(shí)，由于電解質(zhì)濃度的增加，或強(qiáng)電場(chǎng)作用下雙電層被壓縮，其結(jié)果相當(dāng)于降低了電極附近顆粒的beta電位，從而導(dǎo)致粒子發(fā)生絮凝，從而在基體上形成緊密堆積的涂層。通過對(duì)涂層原料顆粒表面進(jìn)行協(xié)調(diào)改性處理，可使其帶上同種電荷，根據(jù)其對(duì)電場(chǎng)的敏感程度，配合調(diào)節(jié)沉積電壓，可實(shí)現(xiàn)不同成分的顆粒在基體上先后沉積或共同沉積，從而獲得組成和孔結(jié)構(gòu)呈梯度變化的涂層坯體。電泳沉積可以在形狀復(fù)雜的基體上制備出均勻涂層，其優(yōu)點(diǎn)是所需設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝成本低；操作方便、工藝過程易于控制；可連續(xù)生產(chǎn)，又可間歇操作；料液可循環(huán)利用，無污染物排放；可通過控制工藝參數(shù)在較大范圍內(nèi)控制涂層的組成、厚度和微觀結(jié)構(gòu)，在多層材料的制備方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

公開號(hào)為CN1312402的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N電泳共沉積-燒結(jié)法制備金屬/生物玻璃陶瓷梯度涂層技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了BG粉料和HA粉料在作為電極的基體上的共沉積；同時(shí)通過連續(xù)改變電泳液的組成，使涂層的成份產(chǎn)生梯度變化；所制的涂層經(jīng)燒結(jié)處理可得到結(jié)合強(qiáng)度優(yōu)良的金屬/生物玻璃陶瓷梯度涂層。

公開號(hào)為CN1834306的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N在鈦或鈦合金表面電泳沉積羥基磷灰石涂層的制備方法，以鈦合金為陰極，鉑片或石墨電極為陽極，電泳沉積三次得到羥基磷灰石涂層，然后再經(jīng)680-800℃加熱處理2h提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度。該方法具有懸浮液不需要陳化、穩(wěn)定性高、沉積時(shí)間短、工藝簡(jiǎn)單和結(jié)合強(qiáng)度高等特點(diǎn)。

與傳統(tǒng)手工涂覆-燒結(jié)法相比，電泳沉積法制備的涂層厚度更加均勻，通過控制沉積工藝參數(shù)可精確控制所獲得的瓷層厚度；料液可循環(huán)利用，無污染物排放；所需設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝成本低，可連續(xù)生產(chǎn)。但是牙齒一直處于磨損當(dāng)中，因此，對(duì)于涂層和合金的結(jié)合力要求很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的鎳鉻烤瓷義齒加工過度依賴人工涂覆、重復(fù)性差的技術(shù)問題，提供了一種鎳鉻烤瓷義齒的電泳沉積-微波燒結(jié)復(fù)合加工方法，制備得到的義齒涂層均勻致密，結(jié)合力良好，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鎳鉻烤瓷義齒的電泳沉積-微波燒結(jié)復(fù)合加工方法，包括以下步驟：

第一步：將金屬烤瓷粉加入到有機(jī)溶劑和水混合的分散介質(zhì)中，超聲波振蕩制備成懸浮液；

第二步：以經(jīng)過噴砂預(yù)處理的鎳鉻合金基底材料作為陽極，鉑片或石墨電極為陰極，進(jìn)行電泳沉積，控制沉積電壓介于10V～100V之間；電泳沉積時(shí)間介于30秒鐘～20分鐘之間；電極間的距離介于1 cm ～ 5 cm；

第三步：將沉積好的烤瓷材料放入微波加熱爐中，以50-100℃/min的升溫速率升溫至瓷粉900-950℃，并保溫1-5分鐘；自然冷卻至室溫。

本發(fā)明將電泳沉積-微波燒結(jié)復(fù)合加工技術(shù)引入鎳鉻烤瓷義齒制備過程中，首先采用電泳沉積的方法在在形狀復(fù)雜的鎳鉻合金表面沉積一定厚度的均勻瓷層，然后采用微波加熱的方式將瓷層熔覆到鎳鉻合金上，從而制備出涂層均勻、結(jié)合力良好的鎳鉻合金烤瓷義齒。其中的微波燒結(jié)是一種活化燒結(jié)過程，具有增強(qiáng)離子電導(dǎo)的效應(yīng)，可促進(jìn)燒結(jié)致密化，改善被燒結(jié)材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能。

作為優(yōu)選，第一步所述的懸浮液是將金屬烤瓷粉分散到由乙醇和水配成的分散介質(zhì)中，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備而成。

作為優(yōu)選，第二步所述的鎳鉻合金基底材料用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預(yù)處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥后作為陽極。

作為優(yōu)選，第二步沉積完畢后將試樣置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，于60℃干燥8h。

作為優(yōu)選，所述有機(jī)溶劑為乙醇、甲醇、丙酮、丙醇或異丙醇，有機(jī)溶劑和水的體積比為10:90～90:10。

作為優(yōu)選，金屬烤瓷粉在分散介質(zhì)中的濃度為5g/L～200g/L。

作為優(yōu)選，所述的金屬烤瓷粉是維他（VITA）瓷粉、賀利式（Heraeus）瓷粉、松風(fēng)（SHOFU）瓷粉、登士柏（Dentsply）瓷粉或義獲嘉（IVOCLAR）瓷粉。

作為優(yōu)選，所述的鎳鉻合金基底材料為鎳鉻合金或鎳鉻鈦合金。

有益效果：

1、利用微波的活化燒結(jié)過程，促進(jìn)瓷層燒結(jié)致密化；同時(shí)微波加熱均勻，可實(shí)現(xiàn)材料中大區(qū)域的零梯度均勻加熱，使烤瓷義齒內(nèi)部熱應(yīng)力減少，從而減少開裂、變形傾向，可改善烤瓷義齒的微觀結(jié)構(gòu)均勻性和界面結(jié)合強(qiáng)度。此外，微波還具有加熱效率高、升溫速度快、安全、衛(wèi)生、無污染等特點(diǎn)。

2、該工藝操作方便、工藝過程易于控制；料液可循環(huán)利用，無污染物排放；所需設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝成本低，可連續(xù)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)鎳鉻烤瓷義齒的規(guī)模生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例進(jìn)一步詳述鎳鉻烤瓷義齒的電泳沉積-微波燒結(jié)復(fù)合加工方法。

實(shí)施例1

I．將70mL的乙醇和30mL水進(jìn)行混合，1.5 g的維他（VITA VMK 95）瓷粉進(jìn)行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．鎳鉻合金基底冠用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預(yù)處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中鎳鉻合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓40V，電極間的距離2 cm，電泳沉積時(shí)間15分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，于60℃干燥8h。

III、采用微波加熱的方法，將沉積好的鎳鉻合金烤瓷放入微波加熱爐中，以50℃/min的升溫速率升溫至950℃，并保溫2分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。采用本發(fā)明工藝制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到55.4±4.63 MPa，相比傳統(tǒng)烤瓷爐制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度（51.1±4.13 MPa）提高了8.4%。

實(shí)施例2

I．將60mL的甲醇和40mL水進(jìn)行混合，加入1.0 g的維他（VITA VMK 95）瓷粉進(jìn)行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．鎳鉻合金基底冠用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預(yù)處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中鎳鉻合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓75 V，電極間的距離3 cm，電泳沉積時(shí)間20分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，于60℃干燥8h。

III、采用微波加熱的方法，將沉積好的鎳鉻合金烤瓷放入微波加熱爐中，以90℃/min的升溫速率升溫至930℃，并保溫3分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。采用本發(fā)明工藝制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到53.2±4.31 MPa，相比傳統(tǒng)烤瓷爐制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度（51.1±4.13 MPa）提高了4.1%。

實(shí)施例3

I．將50mL的丙醇和50mL水進(jìn)行混合，加入2.0g的松風(fēng)（SHOFU，Vintage Halo）瓷粉進(jìn)行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．鎳鉻合金基底冠用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預(yù)處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中鎳鉻合金基底冠作為陽極，鉑片或石墨電極為陰極，電泳沉積電壓20V，電極間的距離1 cm，電泳沉積時(shí)間10分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，于60℃干燥8h。

III、采用微波加熱的方法，將沉積好的鎳鉻合金烤瓷放入微波加熱爐中，以70℃/min的升溫速率升溫至900℃，并保溫3分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。采用本發(fā)明工藝制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到54.5±4.57 MPa，相比傳統(tǒng)烤瓷爐制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度（51.3±4.36 MPa）提高了6.2%。

實(shí)施例4

I．將40mL的丙酮和60mL水進(jìn)行混合，加入4.0 g的賀利式（HeraCeram）瓷粉進(jìn)行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．鎳鉻合金基底冠用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預(yù)處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中鎳鉻合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓45V，電極間的距離1.5 cm，電泳沉積時(shí)間12分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，于60℃干燥8h。

III、采用微波加熱的方法，將沉積好的鎳鉻合金烤瓷放入微波加熱爐中，以80℃/min的升溫速率升溫至950℃，并保溫4分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。采用本發(fā)明工藝制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到53.7±4.71 MPa，相比傳統(tǒng)烤瓷爐制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度（50.8±3.93 MPa）提高了5.7%。

實(shí)施例5

I．將30mL的異丙醇和70mL水進(jìn)行混合，加入8.0g的義獲嘉（IVOCLAR IPS Classic）瓷粉進(jìn)行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．鎳鉻合金基底冠用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預(yù)處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中鎳鉻合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓25V，電極間的距離1.5 cm，電泳沉積時(shí)間20分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，于60℃干燥8h。

III、采用微波加熱的方法，將沉積好的鎳鉻合金烤瓷放入微波加熱爐中，以60℃/min的升溫速率升溫至950℃，并保溫3分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。采用本發(fā)明工藝制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到55.7±4.75 MPa，相比傳統(tǒng)烤瓷爐制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度（51.6±4.13 MPa）提高了7.9%。

實(shí)施例6

I．將20mL的乙醇和80mL水進(jìn)行混合，加入3.5 g的登士柏（ceramco喜美樂）瓷粉進(jìn)行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．鎳鉻合金基底冠瓷粉用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預(yù)處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中鎳鉻合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓10V，電極間的距離1 cm，電泳沉積時(shí)間30分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，于60℃干燥8h。

III、采用微波加熱的方法，將沉積好的鎳鉻合金烤瓷放入微波加熱爐中，以50℃/min的升溫速率升溫至950℃，并保溫4分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。采用本發(fā)明工藝制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到54.9±4.59 MPa，相比傳統(tǒng)烤瓷爐制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度（50.7±4.13 MPa）提高了8.3%。

實(shí)施例7

I．將45mL的乙醇和55mL水進(jìn)行混合，加入1.5 g的維他（VITA VMK 95）瓷粉進(jìn)行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．鎳鉻合金基底冠用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預(yù)處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中鎳鉻合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓35 V，電極間的距離1 cm，電泳沉積時(shí)間5分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，于60℃干燥8h。

III、采用微波加熱的方法，將沉積好的鎳鉻合金烤瓷放入微波加熱爐中，以50℃/min的升溫速率升溫至930℃，并保溫4分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。采用本發(fā)明工藝制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到55.6±4.33 MPa，相比傳統(tǒng)烤瓷爐制得的鎳鉻合金烤瓷金瓷結(jié)合強(qiáng)度（51.1±4.13 MPa）提高了8.8%，且制備得到的涂層均勻致密。