用于牙科氧化锆陶瓷后期烧结的微波热等静压烧结炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种牙科氧化锆陶瓷的烧结设备，具体是一种用于牙科氧化锆陶瓷后期烧结的微波热等静压烧结炉。
【背景技术】
[0002]氧化锆全瓷牙具有坚固耐磨、外表色泽逼真、生物相容性好等多种优点，且不含金属，对牙龈无刺激，不会引起牙龈返青现象，不会过敏，所以氧化锆全瓷牙修复是国际牙齿美容修复的流行趋势，也是当前国际牙科市场的热点。
[0003]当前牙科烧结氧化锆陶瓷的工艺流程是先把氧化锆粉和添加剂充分密炼后，经冷等静压10MPa压紧成块或棒，然后加热脱脂，预烧至900?1000°C，再用计算机CAD/CAM自动化设备精加工素坯，最后再通过平压高温烧结1500°C成为陶瓷产品。
[0004]牙科氧化锆陶瓷的烧结工艺主要有平压烧结、热压烧结、气压烧结、热等静压烧结、放电等离子烧结和微波烧结等，其中热等静压烧结效果最好，还能烧结形状复杂的产品，但热等静压烧结设备昂贵，使用和维护费用都很高。而平压烧结最简单省事，设备也不贵，但其烧结出的陶瓷脆性大。
[0005]国内目前牙科氧化锆陶瓷平压烧结技术较好的有爱尔创公司的发明专利(CN102028624B)产品，其抗弯强度为450?550Mpa，断裂韧性为9?1Mpa.m1/2。而清华大学与北京口腔医院开发的不透明陶瓷牙粧发明专利(CN1489987A)产品，其抗弯强度为600Mpa，断裂韧性为13Mpa*m1/2。这些产品用做牙冠和牙粧性能尚可，要做前牙较细种植体或两段式全瓷种植体，可靠性差，断裂时想取出都困难。
[0006]在空气中平压烧结，当氧化锆中CeO2含量为12%时，烧结出的产品抗弯强度为700?800Mpa，断裂韧性为9.5?1Mpa.ηι1/2。据资料记载，国外研宄人员Tsukuma等人用铈氧化锆产品12Ce-TZP素坯经1400°C平压烧结后，再于温度1500°C，气压200Mpa下热等静压烧结2小时，其产品的断裂韧性可达30Mpa.πι1/2，且不存在力学退化现象。而用钇氧化锆产品3Υ-ΤΖΡ素坯在温度1500°C，气压200Mpa，热等静压烧结2小时，其产品的断裂韧性可达 18Mpa.m1/2o
[0007]另据清华大学教授谢志鹏对高强度氧化物陶瓷的研宄，氧化物陶瓷在氧化气氛中进行热等静压(HIP)处理，性能优于惰性气氛中热等静压处理，同样是热等静压处理，氧化气氛处理使钇氧化锆产品Y-PSZ的弯曲强度由100Mpa提高到1500Mpa或者更高，而且氧化气氛中烧结可使铈氧化锆产品Ce-TZP颜色由黑竭色变黄变浅，适合做牙种植体，可以使钇氧化锆产品Y-TZP的透光度增加，适合做牙冠，美观。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种用于牙科氧化锆陶瓷后期烧结的微波热等静压烧结炉，用此烧结炉对平压烧结出来的牙科氧化锆陶瓷进行后期二次烧结，既可以大幅节约产品的生产成本，又可以使产品性能满足牙科应用的需求。
[0009]本发明所采用的具体技术方案如下:
一种用于牙科氧化锆陶瓷后期烧结的微波热等静压烧结炉，其特征是:包括上盖、塞子和炉体，其中塞子塞入炉体的上方，上盖从上方扣紧炉体并对塞子形成顶压；
所述炉体的上部设有一个碳化硅制成的高压缸体，高压缸体顶面中心的缸孔为一个二级台阶孔，其中上阶孔为塞座孔，下阶孔为炉膛，高压缸体的外侧包裹有用石英纤维缠绕形成的下隔热层，下隔热层的外侧还设有用钢丝缠绕形成的防爆层，防爆层的外侧设有用水冷铜管构建成的冷却层，冷却层外侧为炉体外壳，炉体的下部设有一个微波发生器，微波发生器位于高压缸体的下方，其发射头正对着高压缸体的炉膛，高压缸体防爆层底部对应微波发生器发射头的位置开有供微波通过的底孔，炉体外壳上部边沿设有外螺牙或卡槽；
所述塞子为一个T形塞，其主体采用碳化硅制成，主体的塞帽部分的外侧包裹有用石英纤维缠绕形成的上隔热层，和炉体的下隔热层相对应，塞子的中部设有贯穿上下的高压气管和光学高温计；
所述上盖的盖体内侧顶面通过螺杆连接有一个盘形压力叩，螺杆上还套装有压簧，盖体顶面和压力叩顶面均开有供塞子的高压气管伸出的通孔，上盖盖体下部边沿设有与炉体外壳相适配的内螺牙或卡块。
[0010]为了实现更好的密封，所述塞子主体的塞体部分的外圆柱面和台阶面包裹有一层密封叶腊石。
[0011]为了防止微波泄露，所述炉体外壳与上盖盖体采用不锈钢材料制成。
[0012]本发明的微波热等静压烧结炉采用微波与热氧气压联合使用的方式对平压烧结出来的牙科氧化锆陶瓷进行后期二次烧结，高温高压烧结可以有效消除平压烧结产品的残余孔隙度，增加其致密度，并消除其的内部应力，可以很好地提高牙科陶瓷的抗弯强度和断裂韧性，使产品性能满足牙科应用的需求。由于微波烧结是通过微波电磁场与材料介质相互作用自身发热，没有外热源，所以升温块，加热均匀。氧化锆在室温下对微波吸收很小，只有加热到高于临界点温度后才对微波有强烈的吸收作用，而碳化硅在室温下就吸收微波产生发热，且碳化硅耐高温，因此用碳化硅制成的高压缸体和塞子来构建炉膛，可以有效地对炉膛内的牙科氧化锆陶瓷进行预加热，直至其温度高于临界点并自身吸收微波发热。另外石英纤维对微波具有很好的透过性，无发热，采用石英纤维做为炉体的隔热层既可以隔热，又可以和钢丝缠绕形成的防爆层联合防爆。水冷铜管构建的冷却层主要是起到散热降温的作用。本微波热等静压烧结炉使用材料简单，价格低廉，维护费用少，容易批量化生产，可以普及到县一级专业牙科。
【附图说明】
[0013]图1为本发明微波热等静压烧结炉的整体结构示意图。
[0014]图2为上盖的结构示意图。
[0015]图3为塞子的结构示意图。
[0016]图4为炉体的结构示意图。
[0017]图中:1_上盖，2-塞子，3-炉体，4-牙科氧化锆陶瓷，5-石英纤维布，6-通孔，7-螺杆，8-压簧，9-压力叩，10-盖体，11-内螺牙，12-高压气管，13-光学高温计，14-塞子主体，15-上隔热层，16-密封叶腊石，17-炉膛，18塞座孔，19-高压缸体，20-下隔热层，21-防爆层，22-外螺牙，23-冷却层，24-底孔，25-微波发射器，26-炉体外壳，27-微波发射头。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0019]如图1所示，本发明的微波热等静压烧结炉包括上盖1、塞子2和炉体3，其中塞子2塞入炉体3的上方，上盖I从上方扣紧炉体3并对塞子2形成顶压。
[0020]如图4所示，所述炉体3的上部设有一个碳化硅制成的高压缸体19，高压缸体19顶面中心的缸孔为一个二级台阶孔，其中上阶孔为塞座孔18，下阶孔为炉膛17，高压缸体19的外侧包裹有用石英纤维缠绕形成的下隔热层20，下隔热层20的外侧还设有用钢丝缠绕形成的防爆层21，防爆层2