专利名称：一种可切削氧化锆/磷酸镧全瓷口腔修复体材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种可切削氧化锆/磷酸镧全瓷口腔修复体材料的制备方法，属无机 复合材料制造工艺技术领域。
背景技术：
随着人们的生活水平和质量的提高，日常生活中意外事故的发生，口腔修复变得 日益重要。目前的牙科材料已经从当初的动物牙齿发展到大量使用金属材料、树脂材 料和陶瓷材料。全陶瓷牙科修复体与金属和高分子牙科修复体相比较，可以具有与牙 体组织相近的折射、散射系数，可以再现天然牙的透明度，色泽。另外，陶瓷材料化 学稳定性高，生物相容性好，热膨胀系数与牙体组织相近，在口腔环境中不降解,抛 光和上釉的瓷面光洁，菌斑不易附着，是一种理想的口腔修复材料。氧化锆陶瓷良好的生物相容性，它不仅作为股骨头替换材料得到广泛应用，也作 为口腔修复材料得到注目，氧化锆陶瓷作为口腔修复材料具有耐腐蚀、化学稳定性好、 无致敏性、室温下韧性是陶瓷材料中最高的、低的热传导性和美观等优点。但是氧化 锆陶瓷强度高，达800MPa以上，难于在牙科CAD/C颜(计算机辅助设计和制造)进 行磨削加工，磨削加工成本高，也限制了其临床应用。磷酸盐基生物陶瓷具有良好的生物相容性，已逐渐在牙齿、骨骼等的修复和替换 中得到应用。镧、钼、氟化物协同作用抑制牙釉质脱矿，具有抗龋齿作用。目前临床上主要用的可切削全陶瓷牙科修复体长石瓷(Vita和Celay)、云母基 玻璃陶瓷(Dicor)和玻璃渗透的氧化铝陶瓷(In"Ceram)。但是，前两种材料存在着强 度低(200MPa左右)和韧性差，导致在临床实验中失败率较高，限制其应用，如Dicor 臼齿冠。尽管采用玻璃渗透法烧结获得了较高强度(约341MPa)的In—Ceram瓷冠， 但是韧性不足，仅限于单冠和前牙修复，工艺也过于复杂。烤瓷熔附金属修复体，利 用金属基底增强陶瓷的强度，随着临床应用研究的深入，逐渐出现金属腐蚀变色、对 牙龈着色、金属的高导热性致牙本质过敏、修复体颈部美观性欠佳以及少数病人对金 属合金中离子过敏、金瓷结合力相对较弱、烤瓷熔附金属修复体易产生应力集中使陶 瓷崩裂等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可切削氧化锆/磷酸镧全瓷口腔修复体材料的制备方法。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案一种可切削氧化锆/磷酸镧全瓷口腔修复体材料的制备方法，其特征在于控制材 料中弱相磷酸镧的含量和可发生相变增韧的四方相氧化锆的含量；并使磷酸镧均匀分 布于氧化锆中，该方法包括有以下工艺步骤a. 纯磷酸镧粉体的制备:按La: P的摩尔比为1 : l，将粒径芸O. 2um、纯度> 99. 9% 的氧化镧缓慢加入由去离子水稀释的磷酸水浴液中，反应完成后将反应产物 用去离子水冲洗至过滤液PH值接近7。用旋转蒸发仪烘干粉体，在900— 1100'C煅烧2小时，得到磷酸镧粉体；b. 混合粉体制备将氧化钇、上述制得的磷酸镧粉体和氧化锆按质量比为0 : 10 :90—5 : 45 : 50进行混料，其中氧化锆中丫203和Zr02的摩尔比为3 : 97;以 混料玛瑙球乙醇=1 : 1. 2 : 0. 8的质量比装入聚氨酯球磨罐内，以150—250 转/分钟的转速进行球磨，球磨时间为16—24小时，然后出料、烘干；将烘 干后的干料过60目标准筛，将所得粉料放入氧化铝坩埚内，并置于硅碳棒电 炉内，在空气气氛下，进行煅烧，煅烧温度为1200—130(TC，并保温l一3 小时；所得粉体再以混料玛瑙球乙醇=1 : 1. 2 : 0. 8的质量比装入聚氨酯球 磨罐内，以150—250转/分钟的转速进行球磨，球磨时间为16—24小时，然 后出料、烘干，最终得到均匀混合磷酸镧/氧化锆粉体；c. 复合陶瓷制备将上述混合磷酸镧/氧化锆粉体装入耐油塑料模内，在150— 250Mpa压力下等静压，然后将所得坯体放入氧化铝坩埚内，并置于硅钼棒电 炉内，在空气气氛下进行煅烧，煅烧温度为1500—165(TC，并保温l一3小时， 得到氧化锆/磷酸镧复合陶瓷材料，即为可切削氧化锆/磷酸镧全瓷口腔修复 体材料。上述的可切削氧化锆/磷酸镧全瓷口腔修复体材料的制备方法，其特征在于所述 复合陶瓷制备的烧结条件煅烧温度为160(TC,保温时间2小时。本发明的工艺过程中，氧化钇作为稳定剂而加入的。同现有的技术相比，本发明具有如下显著优点 1.在氧化锆体系中加入磷酸镧，调节复合陶瓷的强度大小，解决了氧化锆强度高、 硬度大难于加工的问题，使复合陶瓷易加工，降低加工成本。2. 由于磷酸镧和氧化锆之间形成弱界面，易形成微裂纹增韧，使复合陶瓷既维持较 高韧性又具合适的可切削性。3. 通过控制磷酸镧和氧化锆的配比，有效调节复合陶瓷中强相和弱相的相对含量，实现强度和可加工性可调。4. 由于通过调节加入氧化钇的量，可控制复合陶瓷中可相变的四方相氧化锆的含量， 调节复合陶瓷的韧性，提高材料口腔临床应用成功率和应用范围。5. 通过调整颜色使其与人体牙本质颜色基本一致，获得极佳的美学效果。本发明方法制得的氧化锆/磷酸镧复合陶瓷材料抗弯强度和断裂韧性分别在 165 628MPa和2.4 9. 56MPa.m"2范围内可调。完全适合于口腔临床要求，可用 作牙科全瓷桥冠修复体，降低加工成本，提高临床实验的成功率。
具体实施方式
现将本发明的实施例叙述于后 实施例l30%LaP04/Y-Zr02复合陶瓷制备，具体工艺步骤如下a. 纯磷酸镧粉体的制备按U: P (摩尔比)为1 : 1，将氧化镧(粒径^0.2iim，纯 度> 99. 9%)缓慢加入由去离子水稀释的磷酸水溶液(温度20°C)中，等反应完成后， 反应产物用去离子水冲洗至过滤液PH值接近7。用旋转蒸发仪烘干粉体，在100(TC 煅烧2小时，得到磷酸镧粉体；b. 混合粉体制备将上述制的磷酸镧粉体和氧化锆按质量比为30:70混料，其中氧 化锆中YA和Zr02的摩尔比为3:97，并装入聚氨酯球磨罐内，以混料玛瑙球乙 醇=1 : 1. 2 : 0. 8的质量比加入玛瑙球和乙醇，以200转/分钟的转速进行球磨，球磨 时间20小时，然后出料，进行烘干；将烘干后的干料过60目标准筛，将所得粉料放 入氧化铝坩埚内，并置于硅碳棒电炉内，在空气气氛下，进行煅烧，煅烧温度为 1250°C，并保温2小时，所得粉体再装入聚氨酯球磨罐内，以混料玛瑙球乙醇=1 :1. 2 : 0. 8的质量比分别加入玛瑙球和乙醇，以200转/分钟的转速进行球磨，球磨 时间20小时，然后出料，进行烘干，最终得到均匀混合磷酸镧/氧化锆粉体；c. 复合陶瓷制备将上述混合磷酸镧/氧化锆粉体装入耐油塑料模内，在200Mpa压 力下等静压，然后将所得坯体放入氧化铝坩埚内，并置于硅钼棒电炉内，在空气气氛 下，进行煅烧，煅烧温度为160(TC，并保温2小时，得到氧化锆/磷酸镧复合陶瓷材通过三点抗弯法和单边开口梁法分别测试抗弯强度和断裂韧性，结果表明本实 施例制备氧化锆/磷酸镧复合陶瓷材料的抗弯强度和断裂韧性分别在337 MPa和 4. 42MPa* m1/2。 实施例240% LaPa/Y-Zr02复合陶瓷制备，与上述实施例基本相同，所不同之处在于a. 纯磷酸镧粉体的制备按La: P (摩尔比)为1 : 1,将氧化镧(粒径^0.2um，纯 度>99.9%)缓慢加入由去离子水稀释的磷酸水浴液(温度20'C)中，等反应完成后， 反应产物用去离子水冲洗至过滤液ra值接近7。用旋转蒸发仪烘干粉体，在1000'C 煅烧2小时，得到磷酸镧粉体；b. 混合粉体制备将氧化钇、上述制得的磷酸镧粉体和氧化锆按质量比为3:40:57 进行混料，其中氧化锆中Y203和Zr02的摩尔比为3:97，并装入聚氨酯球磨罐内，以 混料玛瑙球乙醇=1 : 1. 2 : 0. 8的质量比加入玛瑙球和和乙醇，以200转/分钟的 转速进行球磨，球磨时间20小时，然后出料，进行烘千。将烘干后的干料过60目标 准筛，将所得粉料放入氧化铝坩埚内，并置于硅碳棒电炉内，在空气气氛下进行煅烧， 煅烧温度为125(TC，并保温2小时，所得粉体再装入聚氨酯球磨罐内，以混料玛瑙 球乙醇=1 : 1. 2 : 0. 8的质量比分别加入玛瑙球和乙醇，以200转/分钟的转速进行 球磨，球磨时间20小时，然后出料，进行烘干，最终得到均匀混合磷酸镧/氧化锆粉 体；c. 复合陶瓷制备将上述混合磷酸镧/氧化锆粉体装入耐油塑料模内，在200Mpa压力 下等静压，然后将所得坯体放入氧化铝坩埚内，并置于硅钼棒电炉内，在空气气氛下， 进行煅烧，煅烧温度为160(TC，并保温2小时，得到氧化锆/磷酸镧复合陶瓷材料。本实施例制备氧化锆/磷酸镧复合陶瓷材料的抗弯强度和断裂韧性分别在239 MPa和2. 56MPa m1/2。
权利要求
1.一种可切削氧化锆/磷酸镧全瓷口腔修复体材料的制备方法，其特征在于控制材料中弱相磷酸镧的含量和可发生相变增韧的四方相氧化锆的含量；并使磷酸镧均匀分布于氧化锆中，该方法包括有以下工艺步骤a.纯磷酸镧粉体的制备按La∶P的摩尔比为1∶1，将粒径≤0.2um、纯度＞99.9％的氧化镧缓慢加入由去离子水稀释的磷酸水浴液中，反应完成后将反应产物用去离子水冲洗至过滤液PH值接近7。用旋转蒸发仪烘干粉体，在900-1100℃煅烧2小时，得到磷酸镧粉体；b.混合粉体制备将氧化钇、上述制得的磷酸镧粉体和氧化锆按质量比为0∶10∶90-5∶45∶50进行混料，其中氧化锆中Y2O3和ZrO2的摩尔比为3∶97；以混料∶玛瑙球∶乙醇＝1∶1.2∶0.8的质量比装入聚氨酯球磨罐内，以150-250转/分钟的转速进行球磨，球磨时间为16-24小时，然后出料、烘干；将烘干后的干料过60目标准筛，将所得粉料放入氧化铝坩埚内，并置于硅碳棒电炉内，在空气气氛下，进行煅烧，煅烧温度为1200-1300℃，并保温1-3小时；所得粉体再以混料∶玛瑙球∶乙醇＝1∶1.2∶0.8的质量比装入聚氨酯球磨罐内，以150-250转/分钟的转速进行球磨，球磨时间为16-24小时，然后出料、烘干，最终得到均匀混合磷酸镧/氧化锆粉体；c.复合陶瓷制备将上述混合磷酸镧/氧化锆粉体装入耐油塑料模内，在150-250Mpa压力下等静压，然后将所得坯体放入氧化铝坩埚内，并置于硅钼棒电炉内，在空气气氛下进行煅烧，煅烧温度为1500-1650℃，并保温1-3小时，得到氧化锆/磷酸镧复合陶瓷材料，即为可切削氧化锆/磷酸镧全瓷口腔修复体材料。
2. 根据权利要求1所述的一种可切削氧化锆/磷酸镧全瓷口腔修复体材料的制备方 法，其特征在于所述复合陶瓷制备的烧结条件煅烧温度为160(TC，保温时间2 小时。
全文摘要
本发明涉及一种可切削氧化锆/磷酸镧全瓷口腔修复体材料的制备方法，属无机复合材料制备领域。本发明方法主要特征在于通过控制磷酸镧和氧化锆的含量，从而调节氧化锆和磷酸镧复合陶瓷的强度和韧性；本发明的制备工艺包括磷酸镧粉体制备，由氧化钇、磷酸镧和氧化锆按一定质量比的混合粉体的制备，在150-250MPa下等静压，在1500-1650℃下烧结，最终制成本发明的可切削氧化锆和磷酸镧牙科复合陶瓷材料。本发明的复合材料适合于口腔临床的全瓷牙科修复体。
文档编号C04B35/48GK101219894SQ20081003241
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月8日 优先权日2008年1月8日
发明者张宝卫, 徐旭东, 悦 沈, 峰 顾 申请人:上海大学