CN104523441A - 纯钛烤瓷基底用包埋材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纯钛烤瓷基底用包埋材料的制备方法，方法包括：将ZrSiO₄砂经1000℃热处理，与3Y-TZP粉按照质量比1:4混合；按质量百分比0.5％加入电熔MgO,5％的Ti粉,放入球磨机后加入乙醇球磨混合48h，在80℃烘箱烘干为混合粉；将ZrOCl₂·8H₂O与乙醇混合，电磁搅拌至溶液无色澄清；加入乙酰丙酮，滴入γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，将DM与乙醇的混合溶液缓慢滴入至PH值为3，搅拌为锆溶胶；将混合粉和锆溶胶按照7.5:1混合包埋蜡型，在室温下放置4h形成铸型，在焙烧炉中在900℃下焙烧后冷却到室温，利用离心铸钛机铸造成预成型纯钛铸件。本发明提高了工艺精度，降低了制造成本。

Description

纯钛烤瓷基底用包埋材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种包埋材料的制备方法，尤其涉及一种纯钛烤瓷基底用包埋材料的制备方法。

背景技术

用作烤瓷牙基底的金属材料有钴铬合金、镍铬合金、金合金等。其中钴铬、镍铬合金因含有Ni、Cr、Co等对人体有害的元素，已很少使用，金合金的物理机械性能、生物安全性能虽较理想，但随着近年贵金属价格的逐渐攀升，制作成本很高。纯钛基底的制作与研究越来越广泛。因为金属钛有着极佳的生物相容性、比强度高、对X射线呈半阻射，很适宜制作口腔修复体。

目前，现有的钛制义齿加工工艺，是用精密铸造的方法，将纯钛制成烤瓷冠桥的基底冠。但是，熔融状态下钛与氧、氮、氢等单质、氧化物、氯化物、氟化物等均能发生强烈的反应，致使铸钛包埋料的选用非常困难。而且也存在着很多缺点，诸如污染层过厚、铸件精度不足等。开发出既能解决钛制固定修复体的精度(内部＜73μm，边缘＜100μm)，又能减少铸造污染的包埋材料仍是研究热点和关键环节。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种纯钛烤瓷基底用包埋材料的制备方法，可以提高工艺精度，并降低制造成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种纯钛烤瓷基底用包埋材料的制备方法，所述方法包括：

步骤1，将ZrSiO₄砂经1000℃热处理2小时，与3mol％氧化钇稳定的四方氧化锆多晶体3Y-TZP粉按照质量比1:4超声振荡混合；按质量百分比0.5％加入促硬剂电熔MgO,和质量百分比5％加入Ti粉,放入含玛瑙磨球的球磨机后加入乙醇球磨混合48小时，在80℃烘箱烘干为混合粉；

步骤2，将ZrOCl₂·8H₂O与乙醇混合于35℃水浴箱中，电磁搅拌至溶液无色澄清；加入乙酰丙酮，滴入γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌1小时，将二硫化二苯并噻唑DM与乙醇的混合溶液缓慢滴入至PH值为3，继续搅拌至得到淡黄色澄清透明的锆溶胶；

步骤3，将所述步骤1中的混合粉和步骤2中的锆溶胶按照体积比7.5:1混合包埋蜡型，在室温下放置4小时形成铸型，在焙烧炉中在900℃下焙烧后冷却到室温，利用离心铸钛机铸造成包埋材料。

进一步的，所述步骤1中的ZrSiO₄砂的平均粒径为250um。

进一步的，所述步骤1中的3Y-TZP粉的平均粒径为45um。

本发明既能解决钛制固定修复体的精度(内部＜73μm，边缘＜100μm)，又能减少铸造污染的包埋材料。采用锆系粉料和锆溶胶作为包埋料的反应体系，通过控制粉液比、粉砂比、粒径分布等参数，提高了工艺精度，降低了制造成本。

附图说明

图1为本发明纯钛烤瓷基底用包埋材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明的专用包埋料，采用锆系粉料和锆溶胶作为包埋料的反应体系，通过控制粉液比、粉砂比、粒径分布等参数获得的。

纯钛烤瓷具有生物安全性，适宜的强度、硬度，对磁共振无影响。其基底冠的特点是：1.壁薄，仅0.5--0.8mm；2.形态复杂，均为空间曲面形态；3.个体化，每个基底冠形态不同无法量产；4.精度要求高，内壁与患者基牙完全吻合。加之纯钛的化学性质活泼，熔融钛液与常规包埋材料均发生化学反应，使这类假牙的制作难度为所有烤瓷牙中最高。降低制作难度和成本的关键是专用铸造包埋材料的研发。

本发明完全摒弃了现有的基底冠包埋材料(磷酸盐-二氧化硅系、镁铝系及氧化钙系)，使用氧化锆(ZrO₂)、钛粉作为包埋粉料，锆的水溶胶作为粘固剂，全新开发了纯钛基底冠专用锆系包埋材料。按与熔融钛接触时的化学稳定性大小，常见的耐火氧化物可按下列顺序排列：SiO₂＜Al₂O₃＜MgO＜CaO＜ZrO₂＜ThO₂，ThO₂中间产物的放射性不容忽视，因此选择ZrO₂作为主干材料。其次，补偿金属铸造收缩达到基底冠理想的适合性，单纯ZrO2不能满足条件，因此添加了部分钛粉，利用其加热时生成氧化钛(TiO₂)，焙烧冷却至室温时仍能维持膨胀的体积，足以补偿纯钛的铸造收缩。通过控制电熔氧化镁(MgO)的含量，筛选合适的粉液比，使铸型的初凝时间为604s，终凝时间为1350s，获得了极好的操作性能。通过合理控制粉砂的粒径分布，保证了铸造时良好的透气性能，并使铸型的室温强度、高温强度、残余强度分别达到1.49MPa、3.84MPa、4.88MPa，不但有利于搬运挪移，且不会因熔融钛液的离心浇铸压力产生翅片流痕等铸造缺陷，保证了铸件的完整性。经生物安全性检验后，选择志愿者进行临床实验，从基底冠的适合性，技师操作的便捷性，纯钛烤瓷义齿的临床寿命等方面与进口纯钛包埋材料对比，经统计软件分析无显著差别，而成本大大降低。

图1为本发明纯钛烤瓷基底用包埋材料的制备方法的流程图，如图所示，本发明具体包括如下步骤：

步骤101，将ZrSiO₄砂经1000℃热处理2小时，与3mol％氧化钇稳定的四方氧化锆多晶体(3Y-TZP)粉按照质量比1:4超声振荡混合；按质量百分比0.5％加入促硬剂电熔MgO,和质量百分比5％加入Ti粉,放入含玛瑙磨球的球磨机后加入乙醇球磨混合48小时，在80℃烘箱烘干为混合粉；

具体的，ZrSiO₄砂的平均粒径为250um，3Y-TZP粉的平均粒径为45um。

步骤102，将ZrOCl₂·8H₂O与乙醇混合于35℃水浴箱中，电磁搅拌至溶液无色澄清；加入乙酰丙酮，滴入γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌1h，将二硫化二苯并噻唑(DM)与乙醇的混合溶液缓慢滴入至PH值为3，继续搅拌至得到淡黄色澄清透明的锆溶胶；

步骤103，将所述步骤101中的混合粉和步骤102中的锆溶胶按照体积比7.5:1混合包埋蜡型，在室温下放置4小时形成铸型，在焙烧炉中在300～900℃下焙烧，优选为900℃，后冷却到室温，利用离心铸钛机铸造成预成型纯钛铸件作为包埋材料。

本发明是一种专用的高精度纯钛冠桥包埋材料。本发明的包埋料的配方，经包埋熔模、铸造，获得质量优良的钛铸件。经过反复筛选确定了较为理想的粘结剂及耐火氧化物的配方，并按照此配方观察了型壳的室温强度、高温强度及残留强度；测绘了胶凝体的热膨胀曲线，制定了相应的焙烧程序；重点解决了耐火材料与钛液反应的问题，并测量了标准冠的精度；分析了铸件表面污染层的成份及厚度，并对铸造标准片材的抗拉强度、屈服强度及延伸率进行了测定。为了使研制的包埋料能用于临床，还检测了用此包埋料完成的铸件的生物安全性，最后选用临床患者的实际模型模拟了整个冠桥铸造的工艺过程，测量了真实冠桥的精度。

缺牙患者的烤瓷固定修复是口腔临床的主要镶牙方式，烤瓷牙的基底是金属材质，主要有钴铬合金、镍铬合金、金合金，近年来又出现了纯钛和钛合金。金合金很适合制作义齿，但是它的价格昂贵，难以广泛应用。钴铬、镍铬合金虽然价格较低廉，但因含有Ni、Cr、Co等对人体有害的元素，不是制作义齿的理想材料。且近年随着脑血管病的发病呈逐年上升趋势，需作颅脑磁共振的患者越来越多，以上这些金属均可造成伪影，影响病变的观察，只有纯钛在磁共振的环境下不会造成成像伪影，基于此原因往往对需要反复做颅脑磁共振检查的患者选择纯钛烤瓷修复。金属钛有极佳的生物相容性、比强度高、对X射线呈半阻射，很适宜制作口腔修复体。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种纯钛烤瓷基底用包埋材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，将ZrSiO₄砂经1000℃热处理2小时，与3mol％氧化钇稳定的四方氧化锆多晶体3Y-TZP粉按照质量比1:4超声振荡混合；按质量百分比0.5％加入促硬剂电熔MgO,和质量百分比5％加入Ti粉,放入含玛瑙磨球的球磨机后加入乙醇球磨混合48小时，在80℃烘箱烘干为混合粉；

步骤2，将ZrOCl₂·8H₂O与乙醇混合于35℃水浴箱中，电磁搅拌至溶液无色澄清；加入乙酰丙酮，滴入γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌1小时，将二硫化二苯并噻唑DM与乙醇的混合溶液缓慢滴入至PH值为3，继续搅拌至得到淡黄色澄清透明的锆溶胶；

步骤3，将所述步骤1中的混合粉和步骤2中的锆溶胶按照体积比7.5:1混合包埋蜡型，在室温下放置4小时形成铸型，在焙烧炉中在900℃下焙烧后冷却到室温，利用离心铸钛机铸造成包埋材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的ZrSiO₄砂的平均粒径为250um。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的3Y-TZP粉的平均粒径为45um。