CN103588480B - 二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法 - Google Patents

二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103588480B
CN103588480B CN201310576515.1A CN201310576515A CN103588480B CN 103588480 B CN103588480 B CN 103588480B CN 201310576515 A CN201310576515 A CN 201310576515A CN 103588480 B CN103588480 B CN 103588480B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sintering
zirconium oxide
preparation
powder
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310576515.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103588480A (zh
Inventor
艾云龙
谢祥华
何文
陈卫华
梁炳亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang Hangkong University
Original Assignee
Nanchang Hangkong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang Hangkong University filed Critical Nanchang Hangkong University
Priority to CN201310576515.1A priority Critical patent/CN103588480B/zh
Publication of CN103588480A publication Critical patent/CN103588480A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103588480B publication Critical patent/CN103588480B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Dental Prosthetics (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)

Abstract

本发明提供了一种二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基生物陶瓷牙齿的制备方法，其所采用的亚微米氧化锆基组分为xZrO2-yAl2O3，其中y为0~15vol%，x+y=100vol%。制备方法包括以下步骤：（一）配料球磨；（二）压制成型，再做冷等静压；（三）煅烧排除粘结剂；（四）一次低温微波烧结，获得易加工的瓷块；（五）计算机辅助加工成牙齿形状；（六）二次高温微波烧结，得到最终烧结体。本发明摸索出一种工艺流程简单、加工方便、烧结周期短、烧结速率快和能源消耗少的制备氧化锆基牙齿的方法。该方法结合原料粉末成型，机械加工，烧结为一体，制备的亚微米氧化锆基牙齿具有较高的力学性能且对人体无毒害、生物相容性好，在口腔医学上具有较大的应用价值。

Description

二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法
技术领域
本发明涉及生物陶瓷材料领域，尤其涉及一种应用于口腔种植和口腔修复的一种高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法。 
背景技术
我国因龋齿、牙周炎和牙损伤而导致的牙齿缺失患者多达总人口的五分之一至三分之一。因此，加速口腔修复材料及制品的开发，解除千百万患者的痛苦，降低医疗费用负担，无疑是非常重要的，也是社会发展的呼唤。齿科材料具有特殊的性能要求，不仅要求合适的强度、硬度、韧性和耐磨性，还应具有再现自然牙色调的功能。目前，国内口腔修复中较为常用的瓷熔附金属修复体虽能解决强度问题，但其工艺复杂，金属底胎降低了烤瓷对光线的穿透性，不仅影响修复体的美观效果，而且还可能对人体造成过敏反应；还因瓷体的脆性过大和与金属结合不良，经常出现崩瓷而失败，严重影响了临床的远期效果。随着人们审美要求的不断提高，全瓷冠桥修复体以其独特的美观性能及良好的生物相容性而倍受患者青睐，全瓷修复也成为当今口腔固定修复的主要发展趋势之一。但是现有的全瓷材料仍然存在着强度不够、加工工艺复杂以及韧性较低等缺陷，还未完全达到临床广范应用的要求，如何提高全瓷材料的强度和韧性已是研究的重点。合成高强度、高韧性的新型牙科全瓷材料，实现在现有牙科操作条件下将全瓷修复体的应用范围扩展到后牙冠、桥及桩冠等修复领域的目标，降低瓷粉及临床加工成本，使全瓷修复技术可以真正应用于临床，提高口腔修复体的质量，促进全瓷修复体的运用和普及有重要意义。 
目前烧结牙科全瓷材料主要集中在与一次烧结成型制备牙科全瓷材料，但由于氧化锆的硬度太大，这种方法制备出的材料难以加工成型。随着牙科计算机加工技术的发展，氧化锆陶瓷坯体可先进行一次烧结，形成低密度的疏松结构瓷块，在技工中心根据所需形态进行计算机辅助加工， 然后进行二次烧结以达到完全致密的状态。这种加工方式可以改善氧化锆陶瓷的可加工性能，具有加工时间短、机械及磨头损耗小的优点，并且全数控的加工工艺保障了加工的精确性。目前有人采用二次常规烧结制备的氧化锆陶瓷可达到一定的抗弯强度，但是韧性只有4~7MPa·m1/2，而且常规烧结的烧结温度高，耗时长达十几个小时。目前在国内，相关产品全部依赖进口，价格昂贵，患者难以承受。微波加热技术应用于陶瓷材料的烧结是近年发展起来的新技术，相比常规烧结，具有清洁环保、降低烧结温度、提高烧结体性能、降低成本和节约能源等特点。国内已有学者采用德国进口的预烧结Cercon氧化锆瓷块进行置于微波炉进行二次烧结，但是瓷块需要进口，成本较高，而且瓷块吸波能力较弱，升温速率相对缓慢，容易出现非均匀加热现象，从而导致烧结试件开裂或者变形。迄今为止，国内外还没有关于直接将粉末原料粉从“粉末成型-一次低温微波烧结-机械加工-二次高温微波烧结”一体化的研究。 
发明内容
本发明的目的在于提供了一种二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法，它具有工艺流程简单、加工方便、烧结周期短、烧结速率快和能源消耗少的优点。 
本发明是这样来实现的，本发明将原料粉末成型，机械加工，烧结结合为一体，制备了一种综合性能较好的亚微米氧化锆基牙齿。同时通过添加亚微米Al2O3于氧化锆基体上，具有很多的优点：一、通过细晶强化的作用提高材料的强度和韧性；二、Al2O3相比ZrO2更耐磨，可以提高ZrO2牙齿的耐磨性；三、提高美学要求，单纯的ZrO2材料还不能很大程度地满足美学要求，因为ZrO2会降低瓷半透性，而ZrO2/ Al2O3陶瓷由于其乳浊特性与牙釉质十分相近，是一种很理想的牙齿材料，且这种高性能亚微米氧化锆基牙齿对人体无毒害，生物相容性好。 
本发明用来制造牙齿所采用的亚微米氧化锆基材料组份是以亚微米Al2O3，亚微米ZrO2粉末为组分的物质，且其组成表达式为：xZrO2-yAl2O3，其中x+y=100vol%，其中亚微米Al2O3含量占总含量的0vol%~15vol%；ZrO2粉平均粒径为0.3-0.5μm，比表面积为13m2/g，纯度高于99.99%，亚微米Al2O3平均粒径为100-350nm，纯度为99.99%。 
二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法的步骤如下， 
第一步：将亚微米Al2O3粉和ZrO2粉按体积百分比混合球磨，放入烘箱干燥后过筛得到xZrO2-yAl2O3混合粉料；
第二步：在第一步混合好的均匀粉末中加入的PVA作为粘结剂，研磨造粒，将造粒好的粉料干压成型，再将坯体做冷等静压；
第三步：将第二步冷等静压后的试样置于箱式高温炉中煅烧排除粘结剂；
第四步：将煅烧完的试样置于微波烧结炉中进行第一次低温烧结；
第五步：将一次烧结后的试样运用计算机辅助加工成牙齿形状；
第六步：将加工好的牙齿置于微波烧结炉中进行第二次高温烧结；
第一步所述球磨的介质为无水乙醇，球料比为3:1，转速为180~300r/min，球磨时间为24h；
第一步所述采用的粘结剂PVA的浓度为5wt%；
第二步所述的干压成型压力为100~300MPa，保压时间为1~2min；冷等静压的压力为200~300MPa，保压时间为3min；
第三步所述的煅烧温度为500~600℃，保温时间为1~2h；
第四步所述的一次微波烧结温度850~1100℃，保温时间为10~30min，升温速率为15~20℃/min；
第六步所述的二次微波烧结温度1350~1550℃，保温时间为0~60min，先以20~25℃/min的升温速率分别升至1000℃保温10min，接着以15~20℃/min的升温速率升至所需的烧结温度。
本发明的技术效果是：本发明提供的高性能亚微米氧化锆基牙齿，采用的原料不含任何损害人体健康、污染环境的成分，生物相容性好，其断裂韧性均大于9.9MPa·m1/2，可广泛应用于临床所需的口腔种植和口腔修复材料。本发明提供的高性能氧化锆基牙齿的制备方法具有工艺简单、加工方便、成本低、安全无污染和节能省时等特点，与常规烧结相比，烧结时间缩短3/4~5/6、烧结温度低150~300℃，在口腔医学上具有较大的应用价值。 
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法按以下步骤进行：（一）将纯度为99.99wt%以上的ZrO2粉末以无水乙醇为介质用湿磨法混合球磨24h；（二）烘干过筛后添加聚乙烯醇(PVA)水溶液(浓度为5wt%)造粒；（三）先在200MPa压力下通过单轴压力干压成型制成坯体，然后在250MPa压力下做冷等静压，提高坯体的致密度。（四）在箱式炉中经560℃保温1h排除粘结剂；（五）置于2.45GHz微波烧结炉中，先以25℃/min的升温速率分别升至1000℃保温10min，接着以20℃/min的升温速率升至烧结温度1500℃保温30min烧结成瓷，烧结气氛为大气。根据国家标准GB/T 23806-2009采用单边切口梁法测量其断裂韧性，三点弯曲法测量抗弯强度，维式硬度计测量显微硬度，阿基米德法测量致密度。 
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：在步骤一的时候往ZrO2粉末里添加了纯度为99.99wt%以上的2.5vol%亚微米Al2O3粉末。其他步骤所选参数和实施方式与实施方式一相同。 
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：在步骤一的时候往ZrO2粉末里添加了纯度为99.99wt%以上的5vol%亚微米Al2O3粉末。其他步骤所选参数和实施方式与实施方式一相同。 
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：在步骤一的时候往ZrO2粉末里添加了纯度为99.99wt%以上的7.5vol%亚微米Al2O3粉末。其他步骤所选参数和实施方式与实施方式一相同。 
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：在步骤一的时候往ZrO2粉末里添加了纯度为99.99wt%以上的10vol%亚微米Al2O3粉末。其他步骤所选参数和实施方式与实施方式一相同。 
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：在步骤一的时候往ZrO2粉末里添加了纯度为99.99wt%以上的15vol%亚微米Al2O3粉末。其他步骤所选参数和实施方式与实施方式一相同。 
具体实施方式七：本实施方式二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法按以下步骤进行：（一）将纯度为99.99wt%以上的ZrO2粉末和7.5vol%A亚微米l2O3粉末以无水乙醇为介质用湿磨法混合球磨24h；（二）烘干过筛后添加聚乙烯醇(PVA)水溶液(浓度为5wt%)造粒；（三）先在200MPa压力下通过单轴压力干压成型制成坯体，然后在250MPa压力下做冷等静压，进一步提高坯体的致密度。（四）在箱式炉中经560℃保温1h排除粘结剂；（五）一次低温烧结：置于2.45GHz微波烧结炉中，以15~20℃/min的升温速率至一次烧结温度800~1100℃，保温10~30min，然后随炉冷却。（六）二次高温烧结：将一次烧结后的试样置于2.45GHz微波烧结炉中，先以20~25℃/min的升温速率分别升至1000℃保温10min，接着以15~20℃/min的升温速率升至烧结温度1350~1550℃保温0~60min烧结成瓷，烧结气氛为大气。根据国家标准GB/T 23806-2009采用单边切口梁法测量其断裂韧性，三点弯曲法测量抗弯强度，维式硬度计测量显微硬度，阿基米德法测量致密度。 
表1是添加不同含量的亚微米Al2O3对氧化锆基牙齿性能的影响。由表可知，随着亚微米Al2O3粉末含量的增加，氧化锆基牙齿的致密度和力学性能呈现先上升后稍微下降的趋势。当纳米Al2O3添加量为7.5vol%时其致密度达到最大值99.54%。抗弯强度和断裂韧性也分别为753.8MPa和12.93MPa·m1/2，已高于口腔修复种植牙所需的强度和韧性。可以表明亚微米Al2O3的添加可以大幅提高氧化锆基牙齿的力学性能。 
表1 亚微米氧化锆基牙齿的组成与性能汇总（1500℃，30min) 

Claims (6)

1.一种二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
第一步：将x=(0~15)vol%的亚微米Al2O3粉和y=(100-x) vol%的ZrO2粉按体积百分比混合球磨，放入烘箱干燥后过筛得到ZrO2和Al2O3混合粉料；
第二步：在第一步混合好的均匀粉末中加入的PVA作为粘结剂，研磨造粒，将造粒好的粉料干压成型，再将坯体做冷等静压；
第三步：将第二步冷等静压后的试样置于箱式高温炉中煅烧排除粘结剂；
第四步：将第三步煅烧完的试样置于微波烧结炉中进行第一次低温烧结，烧结温度850~1100℃，保温时间为10~30min，升温速率为15~20℃/min；
第五步：将第四步一次烧结后的试样运用计算机辅助加工成牙齿形状；
第六步：将第五步加工好的牙齿置于微波烧结炉中进行第二次高温烧结，烧结温度1350~1550℃，保温时间为0~60min，先以20~25℃/min的升温速率分别升至1000℃保温10min，接着以15~20℃/min的升温速率升至所需的烧结温度。
2.根据权利要求1所述的一种二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法，其特征在于，所述的亚微米ZrO2粉的平均粒径为0.3-0.5μm，比表面积为13m2/g，纯度高于99.99%，亚微米Al2O3粉的平均粒径为100-350nm，纯度为99.99%。
3.根据权利要求1所述的一种二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法，其特征在于，第一步中所述球磨的介质为无水乙醇，球料比为3:1，转速为180~300r/min，球磨时间为24h。
4.根据权利要求1所述的一种二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法，其特征在于，第二步中采用的粘结剂PVA的浓度为5wt%。
5.根据权利要求1所述的一种二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法，其特征在于，第二步中所述的干压成型压力为100~300MPa，保压时间为1~2min；冷等静压的压力为200~300MPa，保压时间为3min。
6.根据权利要求1所述的一种二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法，其特征在于，第三步中所述的煅烧温度为500~600℃，保温时间为1~2h。
CN201310576515.1A 2013-11-19 2013-11-19 二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法 Expired - Fee Related CN103588480B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310576515.1A CN103588480B (zh) 2013-11-19 2013-11-19 二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310576515.1A CN103588480B (zh) 2013-11-19 2013-11-19 二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103588480A CN103588480A (zh) 2014-02-19
CN103588480B true CN103588480B (zh) 2014-11-05

Family

ID=50078845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310576515.1A Expired - Fee Related CN103588480B (zh) 2013-11-19 2013-11-19 二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103588480B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105924164A (zh) * 2016-05-05 2016-09-07 青岛大学 一种微波烧结制备氧化锆全瓷牙的方法
CN110316758A (zh) * 2019-08-12 2019-10-11 信阳学院 一种采用微波工作原理制备铌酸钾钠粉体的制备方法
CN111487097A (zh) * 2020-03-24 2020-08-04 上海材料研究所 一种采用粉末为原料制备高性能块状标样坯体的方法
CN111704442A (zh) * 2020-06-22 2020-09-25 深圳市第二人民医院(深圳市转化医学研究院) 一种口腔正畸用的牙齿托槽制备方法及制备得到的牙齿托槽
CN113133843A (zh) * 2021-04-30 2021-07-20 重庆豪迟义齿制作有限公司 一种义齿制备方法
CN113213921A (zh) * 2021-05-13 2021-08-06 东莞市煜田新材料有限公司 透水性氧化锆陶瓷基体的制作方法及其陶瓷基体

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1431167A (zh) * 2003-01-22 2003-07-23 四川大学 钙磷生物陶瓷的微波等离子体烧结方法
CN102211931A (zh) * 2011-03-03 2011-10-12 北方民族大学 一种微波法制备天然羟基磷灰石生物陶瓷的方法
CN103340693A (zh) * 2013-06-28 2013-10-09 南宁越洋科技有限公司 一种氧化锆全瓷牙的烧结方法和烧结炉

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007126712A (ja) * 2005-11-02 2007-05-24 Fujimi Inc 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1431167A (zh) * 2003-01-22 2003-07-23 四川大学 钙磷生物陶瓷的微波等离子体烧结方法
CN102211931A (zh) * 2011-03-03 2011-10-12 北方民族大学 一种微波法制备天然羟基磷灰石生物陶瓷的方法
CN103340693A (zh) * 2013-06-28 2013-10-09 南宁越洋科技有限公司 一种氧化锆全瓷牙的烧结方法和烧结炉

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
微波二次烧结牙科纳米氧化锆全瓷材料的实验研究;黎松龄等;《临床口腔医学杂质》;20130331;第29卷(第3期);第140-141页 *
黎松龄等.微波二次烧结牙科纳米氧化锆全瓷材料的实验研究.《临床口腔医学杂质》.2013,第29卷(第3期),第140-141页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103588480A (zh) 2014-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103588480B (zh) 二次微波烧结高性能亚微米氧化锆基牙齿的制备方法
CN100398489C (zh) 可切削着色氧化锆陶瓷及其用途
Chen et al. Preparation and characterization of ZrO2-Al2O3 bioceramics by stereolithography technology for dental restorations
KR101276616B1 (ko) 색상 구배를 갖는 인공치아용 지르코니아 블록의 제조방법
CN101962287B (zh) 可加工的氧化铝基复合陶瓷材料及其制备方法
JP6393328B2 (ja) 酸化物セラミックの焼結動力学の制御
KR20150077356A (ko) 가공성 지르코니아
WO2008013099A1 (fr) Zircone frittée ayant une transmission de lumière élevée et une résistance élevée, son utilisation et son procédé de fabrication
JP2011073907A (ja) ジルコニア焼結体及びその製造方法
Yin et al. A critical review on sintering and mechanical processing of 3Y-TZP ceramics
CN106966600B (zh) 一种牙科纳米级微晶玻璃及其生产方法
CN110040965A (zh) 一种可切削陶瓷材料及其制备方法
CN108439979A (zh) 用于牙科应用的、CeO2稳定的ZrO2陶瓷
JPWO2021132644A1 (ja) 加工性ジルコニア複合焼結体の製造方法、加工性ジルコニア複合焼結体の原料組成物及び加工性ジルコニア複合仮焼体
CN103086603B (zh) 一种用于制作牙科修复体的着色玻璃陶瓷及其制备方法
CN101011296A (zh) 氧化锆烧结全瓷牙
KR101846488B1 (ko) 상이한 결정상을 포함하는 지르코니아-이트리아-지르코늄 실리케이트 소결체
CN106619140A (zh) 一种氧化铝全瓷牙科修复材料及其制备方法
WO2020210958A1 (zh) 一种用于牙科修复体的预烧结瓷块、其制备方法及其应用
KR101676610B1 (ko) 기성형 세라믹 치아수복물의 제조방법
KR20180011898A (ko) 리튬 디실리케이트를 이용한 치과용 세라믹 잉곳 및 그 제조방법
CN101926734B (zh) 一种改良口腔cad/cam氧化锆全瓷材料半透性的工艺
CN109503186A (zh) 一种齿科修复体用强韧性氧化锆陶瓷材料的制备方法
Sagir et al. Zirconia in restorative dentistry: a review
CN115093119B (zh) 一种二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141105

Termination date: 20181119