专利名称：一种牙科用梯度结构金属烤瓷材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及口腔修复领域，特别涉及采用镍铬合金为基底的烤瓷牙修复。
背景技术：
金属烤瓷牙是经高温将烤瓷粉熔附在合金底材上形成的口腔修复体，是20世纪60年代 末发展起来的新型牙齿修复技术。金属烤瓷牙既具有金属材料强度高、韧性好等优点，又具 有陶瓷材料的耐蚀性及较好的生物相容性等特点，是目前口腔修复领域中应用最为广泛的牙 修复体。目前，我国的消费水平还是以普通镍铬合金烤瓷牙居多，虽然，国产的镍铬合金已 在临床大量应用，但由于国产烤瓷粉还存在一些缺陷，因此，大多从欧洲、美国及日本等国 家进口。金属烤瓷牙面临最大的问题是瓷崩裂现象，造成瓷裂的因素很多，比如金-瓷热膨胀系数 不匹配，金属面的清洁与喷沙抛光、烧瓷后的冷却速度、金属基底冠的厚度和形态等，其中 金-瓷热膨胀系数不匹配是主要原因之一。本发明通过采用梯度结构来解决金属与烤瓷的热膨胀系数不匹配的问题，缓和金属基和 烤瓷层间的热应力。功能梯度材料的研究开发最早始于1987年日本科学技术厅的一项"关于 开发缓和热应力的功能梯度材料的基础技术研究"计划。日本的材料学家新野正之(Masyuhi Nino)、平井敏雄(Toshio Hira)和渡边龙三(Ryuzo Watanbe)等在20世纪80年代中后期提出了 功能梯度材料(Functionally Gradient Material, FGM)的概念。所谓功能梯度材料是根据使用要 求，选择使用不同性能的材料，采用先进的材料复合技术，使中间的组成和结构连续呈梯度变 化，内部不存在明显的界面，从而使材料的性质和功能沿厚度方向也呈梯度变化的一种新型 复合材料。在生物医学领域，由于FGM具有极好的生物相容性、柔韧性、可靠性、功能性 和高的结合强度，已经在人造器官、人造骨骼和人造关节等方面得到应用研究。国外有人将 Ti02溶胶分别与HAP溶胶或HAP超细粉体相互结合，在钛片上制备出Ti02-HAP梯度薄膜， 发现该薄膜不但具有良好的生物活性，其与骨的结合强度也显著提高。我国有人成功研制具 有结构梯度和成分梯度特点的生物活性梯度HA涂层，明显加强了涂层与金属假体的结合强 度和自身稳定，有利于涂层与骨的生物性结合，具有良好的生物力学性能。但还未见有用于牙修复体的梯度结构金属烤瓷材料的研究报道。发明内容本发明的目的是提供一种用于金属烤瓷牙的梯度层材料，它有缓和金瓷间热应力和提高 强度等特点，从而能够减少瓷层从金属冠上崩裂剥落的几率，提高金属烤瓷牙的性能。 本发明的技术方案如下第一步将金属镍、铬及其氧化物粉末按Ni: Cr: NiO: Cr2O3=40%: 10%: 0%: 10%的质量比混合，研磨使其混合均匀，作为梯度调节成分。第二步在自制的烤瓷粉中分别加入质量比为10% 80%的梯度调节成分，研磨使其混合均匀，再逐层涂覆在金属基底上，制备成梯度层结构材料。第三步:将第二步制备的梯度层结构材料放入高温炉中加热到80(TC 135(rC后,保温2 2.5小吋，随炉冷却得到梯度结构烤瓷材料。
图1:本发明的实施例1中梯度材料内部热应力曲线图a代表梯度结构材料的金瓷结合界面的热应力，b代表非梯度结构材料的金瓷结合界面的热应力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细阐述，但并不因此将木发明限制在所述的实施例范围之内。实施例1:第一步将金属镍、铬及其氧化物粉末按Ni: Cr: NiO: Cr2O3=40°/。 10%: 0%: 50%的质量比混合，研磨使其混合均匀，作为梯度调节成分。第二步称取0.15g平均粒径为2nm的瓷粉，涂覆于金属基底上。 第三步在0.135g平均粒径为2，的瓷粉中加入0.015g(占重量比10。/。)的梯度调节成分，混合均匀，涂覆涂覆于第二步所述的涂层之上。第四步在0.12g平均粒径为2拜的瓷粉中加入0.03g(占重量比20%)的梯度调节成分，混合均匀，涂覆于第三步所述的涂层之上。第五步在0.105g平均粒径为2pun的瓷粉中加入0.045g(占重量比30%)的梯度调节成分， 混合均匀，涂覆于第四步所述的涂层之上。第六步在0.09g平均粒径为2pm的瓷粉中加入0.06g(占重量比40%)的梯度调节成分， 混合均匀，涂覆于第五步所述的涂层之上。第七步在0.075g平均粒径为2pm的瓷粉中加入0.075g(占重量比50%)的梯度调节成分， 混合均匀，涂覆于第六步所述的涂层之上。第八步在0.06g平均粒径为2pm的瓷粉中加入0.09g (占重量比60%)的梯度调节成分， 混合均匀，涂覆于第七步所述的涂层之上。第九步在0.045g平均粒径为2pm的瓷粉中加入0.105g (占重量比70%)的梯度调节成 分，混合均匀，涂覆于第八步所述的涂层之上。第十步在0.03g平均粒径为2pm的瓷粉中加入0.12g (占重量比80%)的梯度调节成分， 混合均匀，涂覆于第九步所述的涂层之上。第十一步将制备好的梯度层放入高温炉中加热到95(TC后保温2h，随炉冷却。经相关性能测试，其三点抗弯强度为92.7MPa，热膨胀系数为13.3xl(T6/K 。如图一所示，与非梯度结构材料相比，梯度结构材料内部热应力得到缓和。 实施例2:第一步将金属镍、铬及其氧化物粉末按Ni: Cr: NiO: Cr203=25%: 25%: 25%: 25%的质量比混合，研磨使其混合均匀，作为梯度调节成分。第二步称取0.15g平均粒径为2pm的瓷粉，涂覆于金属基底上。第三步:在0.135g平均粒径为2nm的瓷粉中加入0.015g(占重量比10。/。)的梯度调节成分， 混合均匀，涂覆于第二步所述的涂层之上。第四步在0.12g平均粒径为2pm的瓷粉中加入0.03g(占重量比20%)的梯度调节成分， 混合均匀，涂覆于第三步所述的涂层之上。第五步:在0.105g平均粒径为2拜的瓷粉中加入0.045g(占重量比30。/。)的梯度调节成分， 混合均匀，涂覆于第四步所述的涂层之上。第六步在0.09g平均粒径为2,的瓷粉中加入0.06g(占重量比40。/。)的梯度调节成分， 混合均匀，涂覆于第五步所述的涂层之上。第七步:在0.075g平均粒径为2,的瓷粉中加入0.075g(占重量比50%)的梯度调节成分， 混合均匀，涂覆于第六步所述的涂层之上。第八步在0.06g平均粒径为2pm的瓷粉中加入0.09g (占重量比60%)的梯度调节成分， 混合均匀，涂覆于第七步所述的涂层之上。第九步在0.045g平均粒径为2nm的瓷粉中加入0.105g (占重量比70%)的梯度调节成 分，混合均匀，涂覆于第八步所述的涂层之上。第十步在0.03g平均粒径为2pm的瓷粉中加入0.12g (占重量比80%)的梯度调节成分， 混合均匀，涂覆于第九步所述的涂层之上。第十一步将制备好的梯度层放入高温炉中加热到95(TC后保温2h，随炉冷却。经相关性能测试，其三点抗弯强度为85.5MPa，热膨胀系数为12.9xl(T6/K 。
权利要求
1.用于镍铬合金烤瓷牙的梯度材料，其特征在于金属基底冠层为齿科镍铬合金，组成为镍∶铬＝80％∶20％；梯度结构烤瓷材料由自制的白榴石为主晶相的烤瓷粉和梯度调节成分组成。
2. 根据权利要求1所述的用于镍铬合金烤瓷牙的梯度材料，其特征在于，烤瓷粉组分 的质量百分比为Si02 66.67%、 A1203 16.57%、 K20 12.81%、 Na20 2.64%、其它0.89%。
3. 根据权利要求1所述的用于镍铬合金烤瓷牙的梯度材料，其特征在于，在此烤瓷粉 中加入梯度调节成分，其组分的质量百分比Ni为30% 40%、Cr为10% 20%、NiO为0% 10%， &203为40% 50%;梯度结构层是由若干含不同比例的梯度调节成分构造。瓷粉中加 入的梯度调节成分的比例从金属基底端到陶瓷端的厚度方向上的这些单层中递减。
4. 根据权利要求2所述的镍铬合金烤瓷牙的梯度材料，其特征在于，烤瓷粉以乙醇为 研磨溶剂，粒径在2 10pm。
5. 根据权利要求4所述的用于镍铬合金烤瓷牙的梯度材料，其特征在于，梯度层加热 到最高烧结温度后保温2 2.5小时，随炉冷却。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于最高烧结温度为80(TC 135(TC。
全文摘要
本发明属于口腔修复领域中烤瓷材料的制备和应用技术领域，特别涉及采用镍铬合金为金属基底的梯度烤瓷材料的制备方法。合成一种以白榴石为主晶相的烤瓷粉，其组分的质量百分比为SiO<sub>2</sub> 66.67％、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 16.57％、K<sub>2</sub>O 12.81％、Na<sub>2</sub>O 2.64％、其它0.89％。在此烤瓷粉中加入梯度调节成分，其组分的质量百分比Ni为30％～40％、Cr为10％～20％、NiO为0％～10％，Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>为40％～50％，将加入了梯度调节成分的烤瓷粉用层堆积法成型并烧结。制备出的成分梯度烤瓷材料具有缓和金瓷间热应力和提高强度等特点，为口腔烤瓷修复的临床应用打下基础。
文档编号A61K6/04GK101229101SQ20081004483
公开日2008年7月30日 申请日期2008年2月27日 优先权日2008年2月27日
发明者姚亚东, 尹光福, 明 康, 康云清, 廖晓明, 肖守春, 黄忠兵 申请人:四川大学