CN108975941A - 一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于医疗新材料技术领域，具体涉及一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料及其制备方法；该陶瓷材料包括以下组分：氢氧化铝粉末，氧化钠粉末，碳酸钙，氧化锆，磷酸钙，二氧化硅；本发明提出了一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料，该氧化铝陶瓷材料使用氢氧化铝和碳酸钙粉末制得模具，并在高温下使其分解，碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳并产生孔隙，氢氧化铝分解为α‑Al2O3并产生孔隙，在熔渗时，氧化钠和磷酸钙融入孔隙内得到均一的固相，即保证了陶瓷材料的生物相容性，又降低了制得陶瓷的条件。

Description

一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明属于医疗新材料技术领域，具体涉及一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
作为生物材料，氧化铝陶瓷(α-Al2O3)具有机械强度高，硬度高、耐磨性好，物理化学性能稳定，抗腐蚀能力强，能在体液环境中长期稳定存在，生物惰性和生物相容性优良等特性。氧化铝陶瓷在临床上被广泛用作硬组织替换物，尤其是人工关节股骨头材料；然而，纯氧化铝陶瓷一般很难烧结，因为其烧结温度很高，通常在1700℃～2000℃，并且往往需要热压或气氛等条件，或需要添加大量助剂帮助氧化铝融化，但添加大量的助剂后不可避免的会对材料本身产生影响，影响其本身的可靠性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料及其制备方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料，所述陶瓷材料包括以下重量份数的组分：氢氧化铝粉末20-30份，氧化钠粉末2-5份，碳酸钙10-20份，氧化锆2-8份，磷酸钙3-7份，二氧化硅1-4份。
所述一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料的制备方法包括如下步骤：
a.量取球磨：按重量份数量取各固体组分，并将各固体组分分别放入球磨机中进行球磨，得到各组分的超细粉末；
b.粗坯压制：将二氧化硅、氧化锆、氢氧化铝和碳酸钙的超细粉末放入搅拌桶内进行搅拌，搅拌均匀后并将得到的均一粉体倒入模具中，压制成型，所得组分记为坯体a；
c.模具烧制：将经步骤b所得坯体a放入烘箱内进行加热，温度设置为350-550℃，持续15-60min，烧制结束后模具随炉冷却，所得组分记为坯体b；
d.熔渗：将氧化钠和磷酸钙超细粉末混匀并熔融为液体，并在真空气氛下将经步骤c得到的坯体b浸入氧化钠和磷酸钙的熔融物内，保温1400-1450℃，持续15-45min，反应结束后即得到氧化铝陶瓷材料成品。
优选的，所述步骤a中各固体组分在球磨后粒径为800-1000目。
优选的，所述步骤a中，对各组分进行球磨前需对各组分进行干燥。
优选的，所述步骤b中搅拌的时间为15-60min。
优选的，所述步骤b中压铸的方式为冷等静压或热等静压。
有益效果：本发明提出了一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料，该氧化铝陶瓷材料使用氢氧化铝和碳酸钙粉末制得模具，并在高温下使其分解，碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳并产生孔隙，氢氧化铝分解为α-Al2O3并产生孔隙，在熔渗时，氧化钠和磷酸钙融入孔隙内得到均一的固相，既保证了陶瓷材料的生物相容性，又降低了制得陶瓷的条件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料，所述陶瓷材料包括以下重量份数的组分：氢氧化铝粉末20份，氧化钠粉末5份，碳酸钙15份，氧化锆4份，磷酸钙3份，二氧化硅3份。
所述一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料的制备方法包括如下步骤：
a.量取球磨：按重量份数量取各固体组分，并将各固体组分分别放入球磨机中进行球磨，得到各组分的超细粉末；
b.粗坯压制：将二氧化硅、氧化锆、氢氧化铝和碳酸钙的超细粉末放入搅拌桶内进行搅拌，搅拌均匀后并将得到的均一粉体倒入模具中，压制成型，所得组分记为坯体a；
c.模具烧制：将经步骤b所得坯体a放入烘箱内进行加热，温度设置为350℃，持续30min，烧制结束后模具随炉冷却，所得组分记为坯体b；
d.熔渗：将氧化钠和磷酸钙超细粉末混匀并熔融为液体，并在真空气氛下将经步骤c得到的坯体b浸入氧化钠和磷酸钙的熔融物内，保温1400℃，持续30min，反应结束后即得到氧化铝陶瓷材料成品。
优选的，所述步骤a中各固体组分在球磨后粒径为900目。
优选的，所述步骤a中，对各组分进行球磨前需对各组分进行干燥。
优选的，所述步骤b中搅拌的时间为30min。
优选的，所述步骤b中压铸的方式为冷等静压或热等静压。
实施例2：
一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料，所述陶瓷材料包括以下重量份数的组分：氢氧化铝粉末25份，氧化钠粉末3份，碳酸钙10份，氧化锆2份，磷酸钙4份，二氧化硅4份。
所述一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料的制备方法包括如下步骤：
a.量取球磨：按重量份数量取各固体组分，并将各固体组分分别放入球磨机中进行球磨，得到各组分的超细粉末；
b.粗坯压制：将二氧化硅、氧化锆、氢氧化铝和碳酸钙的超细粉末放入搅拌桶内进行搅拌，搅拌均匀后并将得到的均一粉体倒入模具中，压制成型，所得组分记为坯体a；
c.模具烧制：将经步骤b所得坯体a放入烘箱内进行加热，温度设置为350℃，持续15min，烧制结束后模具随炉冷却，所得组分记为坯体b；
d.熔渗：将氧化钠和磷酸钙超细粉末混匀并熔融为液体，并在真空气氛下将经步骤c得到的坯体b浸入氧化钠和磷酸钙的熔融物内，保温1450℃，持续15min，反应结束后即得到氧化铝陶瓷材料成品。
优选的，所述步骤a中各固体组分在球磨后粒径为1000目。
优选的，所述步骤a中，对各组分进行球磨前需对各组分进行干燥。
优选的，所述步骤b中搅拌的时间为45min。
优选的，所述步骤b中压铸的方式为冷等静压或热等静压。
实施例3：
一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料，所述陶瓷材料包括以下重量份数的组分：氢氧化铝粉末30份，氧化钠粉末2份，碳酸钙20份，氧化锆6份，磷酸钙6份，二氧化硅2份。
所述一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料的制备方法包括如下步骤：
a.量取球磨：按重量份数量取各固体组分，并将各固体组分分别放入球磨机中进行球磨，得到各组分的超细粉末；
b.粗坯压制：将二氧化硅、氧化锆、氢氧化铝和碳酸钙的超细粉末放入搅拌桶内进行搅拌，搅拌均匀后并将得到的均一粉体倒入模具中，压制成型，所得组分记为坯体a；
c.模具烧制：将经步骤b所得坯体a放入烘箱内进行加热，温度设置为400℃，持续45min，烧制结束后模具随炉冷却，所得组分记为坯体b；
d.熔渗：将氧化钠和磷酸钙超细粉末混匀并熔融为液体，并在真空气氛下将经步骤c得到的坯体b浸入氧化钠和磷酸钙的熔融物内，保温1400℃，持续45min，反应结束后即得到氧化铝陶瓷材料成品。
优选的，所述步骤a中各固体组分在球磨后粒径为800目。
优选的，所述步骤a中，对各组分进行球磨前需对各组分进行干燥。
优选的，所述步骤b中搅拌的时间为15min。
优选的，所述步骤b中压铸的方式为冷等静压或热等静压。
实施例4：
一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料，所述陶瓷材料包括以下重量份数的组分：氢氧化铝粉末30份，氧化钠粉末4份，碳酸钙10份，氧化锆8份，磷酸钙7份，二氧化硅1份。
所述一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料的制备方法包括如下步骤：
a.量取球磨：按重量份数量取各固体组分，并将各固体组分分别放入球磨机中进行球磨，得到各组分的超细粉末；
b.粗坯压制：将二氧化硅、氧化锆、氢氧化铝和碳酸钙的超细粉末放入搅拌桶内进行搅拌，搅拌均匀后并将得到的均一粉体倒入模具中，压制成型，所得组分记为坯体a；
c.模具烧制：将经步骤b所得坯体a放入烘箱内进行加热，温度设置为500℃，持续60min，烧制结束后模具随炉冷却，所得组分记为坯体b；
d.熔渗：将氧化钠和磷酸钙超细粉末混匀并熔融为液体，并在真空气氛下将经步骤c得到的坯体b浸入氧化钠和磷酸钙的熔融物内，保温1400℃，持续30min，反应结束后即得到氧化铝陶瓷材料成品。
优选的，所述步骤a中各固体组分在球磨后粒径为900目。
优选的，所述步骤a中，对各组分进行球磨前需对各组分进行干燥。
优选的，所述步骤b中搅拌的时间为60min。
优选的，所述步骤b中压铸的方式为冷等静压或热等静压。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料，其特征在于：所述陶瓷材料包括以下重量份数的组分：氢氧化铝粉末20-30份，氧化钠粉末2-5份，碳酸钙10-20份，氧化锆2-8份，磷酸钙3-7份，二氧化硅1-4份。
2.根据权利要求1所述的一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料的制备方法包括如下步骤：
a.量取球磨：按重量份数量取各固体组分，并将各固体组分分别放入球磨机中进行球磨，得到各组分的超细粉末；
b.粗坯压制：将二氧化硅、氧化锆、氢氧化铝和碳酸钙的超细粉末放入搅拌桶内进行搅拌，搅拌均匀后并将得到的均一粉体倒入模具中，压制成型，所得组分记为坯体a；
c.模具烧制：将经步骤b所得坯体a放入烘箱内进行加热，温度设置为350-550℃，持续15-60min，烧制结束后模具随炉冷却，所得组分记为坯体b；
d.熔渗：将氧化钠和磷酸钙超细粉末混匀并熔融为液体，并在真空气氛下将经步骤c得到的坯体b浸入氧化钠和磷酸钙的熔融物内，保温1400-1450℃，持续15-45min，反应结束后即得到氧化铝陶瓷材料成品。
3.根据权利要求1所述的一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤a中各固体组分在球磨后粒径为800-1000目。
4.根据权利要求1所述的一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤a中，对各组分进行球磨前需对各组分进行干燥。
5.根据权利要求1所述的一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤b中搅拌的时间为15-60min。
6.根据权利要求1所述的一种具有生物相容性的氧化铝陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤b中压铸的方式为冷等静压或热等静压。
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