可烧结和/或可熔融的陶瓷物料及其制备和用图_2

文档序号:9400645阅读:来源:国知局
的烧结。
[0028] 根据另一个实施方案,在第一步骤中的无压力烧结的温度为650至800°C,特别是 720°C,时间长度为1至48小时,时间长度特别为24小时;而在第二步骤中的无压力烧结的 温度为850至1200°C,特别是920至1150°C,时间长度为1至48小时,时间长度特别为24 小时。
[0029] 该实施方案的优点在于,考虑到所获得的材料的优选骨接触率和优选机械负荷能 力,在相当低的技术消耗下实现了有利的相组成。
[0030] 根据后两个实施方案的一个变型方案,在第二烧结步骤之前研磨在第一烧结步骤 之后获得的陶瓷物料。
[0031] 优点特别在于考虑到孔分布的均匀结构和不同晶体相的均匀分布,以及所获得的 成型体由此达到的各向同性的强度。这提供了特别优点以使所获得的成型体适用于其各自 的可能用途。
[0032] 根据另一个实施方案,将起始物质Si02、CaO、P205、MgO和CaF2之和的质量与所使 用的Ti02的质量的比例调节为8:1至20:1。有利的实施例详见表5。
[0033] 根据另一个实施方案,提供一种制备方法用于可烧结和/或可熔融的陶瓷物料, 其包含通过玻璃相稳定化的长期稳定的由磷灰石、硅灰石、钛铁矿和任选的方英石的晶体 相构成的复合材料。该制备方法的特征在于,陶瓷物料的起始物质的混合物中的Si02、CaO 和P2〇5之和与这些起始物质的混合物中所含的TiO2的质量比为7:1至20:1。有利地,在该 质量比的情况下可以避免形成在前的富氧化钛层。
[0034] 根据该制备方法的另一个实施方案,逐层地或者使用递增法通过使用浆料而形成 生坯,该浆料为研磨的起始物质的浆料或者由在第一烧结步骤之后获得的研磨的陶瓷物料 形成的浆料。
[0035] 递增法通常需要与各个方法匹配的在所使用的粉末、粒料或浆料中存在的平均粒 度的分布。由于通过研磨步骤基本上不能调节的大小分布和平均粒度或者由于借助匹配的 喷射烧结而可调节的平均粒度,因此可以使各个粒度匹配优选的递增法。因此可以利用递 增法的已知优点。例如,可以借助合适的压力方法加工浆料。这例如可以使用所述的陶瓷 物料用于制造三维的逐层构造的成型体。
[0036] 根据另一个实施方案,磨碎第一烧结物料不加入添加物质。优点在于减少的时间 消耗和降低的成本。
[0037] 根据另一个实施方案,将所述可烧结和/或可熔融的陶瓷物料作为用于医学植入 物的喷射剂(Strahlmittel),其中该喷射剂的平均粒径为50 - 5000Mm,优选50-1000Mm。
[0038] 由有利的生理相容性和高的骨接触率可以避免目前的喷射剂,例如刚玉的缺点。 喷射的表面不必经受复杂的清洁,任选在表面背切中保留的喷射物甚至可以改善处理表面 的生长。
[0039] 根据另一个实施方案,前面描述的可烧结和/或可熔融的陶瓷物料在浆料浇注方 法中以可浇注物料的形式使用,其中在可浇注物料中分散的颗粒的平均粒径为〇. 5-7Wn, 优选 0.5-3Mm。
[0040] 优点在于所述陶瓷物料适用于递增制造方法中。
[0041] 根据另一个实施方案,前面描述的可烧结和/或可熔融的陶瓷物料可以用于使医 学植入物的表面固化、清洁、粗糙或抛光,其中所述陶瓷物料构成为成型体并且该成型体在 一个空间方向上的平均大小为0.25Mm至1cm,特别是0.5Mm至500Mm。
[0042] 优点在于所述陶瓷材料的普遍可用性,例如作为用于金属或聚合物表面或者用于 包含复合材料的成型体的表面的磨具、细喷射剂或者抛光剂。
[0043] 根据另一个实施方案,前面描述的可烧结和/或可熔融的陶瓷物料和由此获得的 成型体可以作为用于医学植入物或内假体的磨具使用。
[0044] 由有利的生理相容性和高的骨接触率可以避免目前的磨具,例如刚玉的缺点。用 磨具处理的表面不必经受复杂的清洁,任选在表面背切中保留的材料甚至可以改善处理表 面的生长。
[0045] 根据另一个实施方案,前面描述的可烧结和/或可熔融的陶瓷物料可以用于处理 金属表面。
[0046] 优点在于该陶瓷成型体的强度以及该陶瓷物料以及由其制成的成型体的出色生 物相容性。
[0047] 根据另一个实施方案,前面描述的可烧结和/或可熔融的陶瓷物料可以在可浇注 的物料中用于浆料浇注,其中所述陶瓷物料的离散颗粒的单个颗粒的平均直径为〇. 5Mffl至 7Mm,优选 0? 5 至 3Mm。
[0048] 优点在于,基于浆料浇注的方法允许磨具形状和生坯大小的相当大的自由度。
[0049] 根据另一个实施方案,前面描述的可烧结和/或可熔融的陶瓷物料可以用于制备 压制粒料,其中所述压制粒料的平均粒料颗粒大小为0. 5Mm至500Mm。
[0050] 有利地,所述陶瓷物料适用于制备大小范围在很宽的范围内可以调节的粒料颗 粒。因此,可以提供特定应用的粒料,该粒料具有本文所述的烧结陶瓷物料的有利特性。
[0051] 根据另一个实施方案,前面描述的可烧结和/或可熔融的陶瓷物料可以用于制备 递增制造方法用的可流动性粉末,其中所述可流动性粉末的平均粉末颗粒大小为10Mm至 125
[0052] 可流动性的粉末由于有效的材料使用率和工艺经济性可以用于湿床以及干床 (Tockenbett)工艺。该可流动性粉末的可以自由调节的平均颗粒大小允许应用相关的工艺 优化。
[0053] 根据另一个实施方案,前面描述的可烧结和/或可熔融的陶瓷物料可以以植入物 粒料的形式提供并且用于替代或者用于填补天然骨材料,其中所述植入物粒料的平均颗粒 大小为300Mm至3000Mm。
[0054] 优点在于这类植入物粒料特别适用于例如空腔外科和整形外科。
[0055] 根据另一个实施方案,前面描述的可烧结和/或可熔融的陶瓷物料可以作为喷射 物用于表面处理,其中所述陶瓷物料的平均颗粒大小为50Mm至5000Mm,例如50Mm至 2500Wn〇
[0056] 如所述的,平均颗粒大小能够自由调节。因此,本文描述的可烧结和/或可熔融 的陶瓷物料可以用不同的技术加工或者将由其制成的成型体用于不同的领域中,例如用作 骨替代材料、用于骨构造、用于实现框架和支撑结构、用作生物相容的填充材料和用作人造 骨。
[0057] 根据另一个实施方案,提供包含本文所述的可烧结和/或可熔融的陶瓷物料的成 型体,其中所述成型体选自:微粒、球体、粒料、多面体、片体、盘体、椭圆体、棒、管、圆柱体、 圆锥体、骨形结构或者上述成型体的至少一种的部分或者片段。
[0058] 可获得的形状的所述多样性覆盖了尽可能宽范围的优选应用。特别优选需要好的 生物相容性、好的骨接触率、快速骨整合和/或好的细胞和组织相容性(特别是对于哺乳动 物细胞和哺乳动物组织)的应用。
[0059] 可行的应用领域包括所述材料和成型体在兽医、人类医学、医学研究和与之相关 的表面处理方面的应用。
[0060] 上述的实施方案可以任意地相互组合。
[0061] 附图示意了实施方案并且与说明书一起用于阐述本发明的原理。
[0062]图1显示了温度处理的材料借助扫描电子显微镜获得的图像。
[0063] 图2以方块图的形式显示了晶体相和玻璃含量随表4中的温度处理的变化。
[0064] 图3以方块图的形式显示了表5的AWT变化方案的化学计量组成。
[0065] 特别地,图1显示了嵌入玻璃基质中的晶体的通过提供的温度处理获得的构造的 细晶体结构(参照在图像边缘处的测量条"300nm")。该玻璃陶瓷由可熔融的陶瓷物料AWT7-0.K-Si获得(参照表5,最后几行)。
[0066] 基于产生具有主要晶体相磷灰石和硅灰石(AW)的陶瓷物料,尤其是玻璃陶瓷的 组合物,通过添加目前不常见高的Ti02-组分完全令人惊讶地生成了由硅酸钛或由钛铁矿 组成的第三主要晶体相。通常,当在烧结和凝固所述陶瓷物料之后接着进行另一烧结步骤 时,由所提供的组合物可以沉积出第四主要晶体相,即方英石。两个附加的主要晶体相的沉 积,即所述第三(钛铁矿)和第四主要晶体相(方英石)的出现导致陶瓷物料的玻璃相含 量减少。相比于基于磷灰石和硅灰石的玻璃陶瓷,在所提供的陶瓷物料中的玻璃相的含量 减少到仅仅约10质量%。这同样有助
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