RU2684551C2 - Биокерамическая деталь - Google Patents
Биокерамическая деталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684551C2 RU2684551C2 RU2016149516A RU2016149516A RU2684551C2 RU 2684551 C2 RU2684551 C2 RU 2684551C2 RU 2016149516 A RU2016149516 A RU 2016149516A RU 2016149516 A RU2016149516 A RU 2016149516A RU 2684551 C2 RU2684551 C2 RU 2684551C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alumina
- bioceramic
- vol
- mol
- content
- Prior art date
Links
- 239000003462 bioceramic Substances 0.000 title claims abstract description 33
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 88
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 53
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 23
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract 3
- 210000001145 finger joint Anatomy 0.000 claims abstract 2
- 210000000323 shoulder joint Anatomy 0.000 claims abstract 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910017414 LaAl Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 6
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims 1
- 210000004394 hip joint Anatomy 0.000 claims 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims 1
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 abstract description 2
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 abstract description 2
- 210000001624 hip Anatomy 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 10
- MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);praseodymium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Pr+3].[Pr+3] MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910003447 praseodymium oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 7
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 4
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- -1 Alkaline earth metal aluminate Chemical class 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003668 SrAl Inorganic materials 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N alumanylidynechromium Chemical compound [Al].[Cr] QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- VXLGWCOZCKOULK-UHFFFAOYSA-K aluminum;cerium(3+);trihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al].[Ce+3] VXLGWCOZCKOULK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Ce+3].[Ce+3] DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NYWITVDHYCKDAU-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-) yttrium(3+) zirconium(4+) Chemical compound [O--].[O--].[Y+3].[Zr+4] NYWITVDHYCKDAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003451 terbium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- SCRZPWWVSXWCMC-UHFFFAOYSA-N terbium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Tb+3].[Tb+3] SCRZPWWVSXWCMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/44—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/10—Ceramics or glasses
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/10—Ceramics or glasses
- A61L27/105—Ceramics or glasses containing Al2O3
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
- C04B35/117—Composites
- C04B35/119—Composites with zirconium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/645—Pressure sintering
- C04B35/6455—Hot isostatic pressing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
- C04B2235/3222—Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3229—Cerium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3246—Stabilised zirconias, e.g. YSZ or cerium stabilised zirconia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к биокерамической детали, которая может быть сформирована в виде протеза коленного, тазобедренного, плечевого сустава или в виде протеза сустава пальца руки. Биокерамическая деталь по меньшей мере частично изготовлена из керамического материала, имеющего следующий состав (об.%): 55 - менее 90 алюмооксидной матрицы, причем 10-75 об.% алюмооксидной матрицы сформированы в виде гексагональных пластинок с химическим составом LaAlO, 10 - менее 45 диоксида циркония, стабилизированного 0,5-2,5 мол.% YOи 2-10 мол.% CeOв расчете на диоксид циркония, 0,1-1,0 PrO, который образует смешанный кристалл с оксидом алюминия и действует совместно с оксидом церия как формирующий мостики оксид между оксидом алюминия и диоксидом циркония. В составе керамического материала доля оксида алюминия и диоксида циркония вместе с соответствующими дополнительными компонентами состава доводится до 100%, не считая неизбежные загрязняющие примеси. Способ получения биокерамической детали включает приготовление порошковой смеси, формование детали, механическую обработку детали с образованием заготовки, предварительное спекание до достижения закрытой пористости и горячее изостатическое прессование детали с последующим шлифованием и полированием. Технический результат изобретения – повышение стабильности керамического материала к влиянию влаги и температуры. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к биокерамической детали, которая, по меньшей мере частично, выполнена из керамического материала с алюмооксидной матрицей и диоксидом циркония, а также к способу изготовления подобной биокерамической детали.
Биокерамические детали этого типа, а именно, искусственные протезы, например, такие как имплантат тазобедренного сустава или имплантат коленного сустава, представлены в патентном документе WO 2011/083 023 А1 (ЕР 2 513 010 А1). Описанный в нем состав керамического материала включает диспергированный оксид циркония, причем тетрагональная модификация получается преимущественно путем механической стабилизации. Напротив, химические стабилизаторы, такие как оксид иттрия Y2О3, рассматриваются как неудачные из-за связанного с этим гидротермального старения. В качестве требования для механической стабилизации указано содержание оксида алюминия по меньшей мере 65 об.%, и содержание оксида циркония от 10 до 35 об.%.
Кроме того, в патентном документе ЕР 0 542 815 В1 описан керамический материал, который был выведен на рынок. Состав этих известных упрочненных диоксидом циркония и пластинками керамических материалов включает содержание 60-98 об.% матрицы на основе алюмохромового смешанного кристалла, которая включает долю от 67,1 до 99,2 об.% смешанного Al2О3-Cr2О3-кристалла и долю 0,8-32,9 об.% SrAl12xCrxO19 (х составляет от 0,0007 до 0,045), причем состав, кроме того, включает долю 2-40 об.% тетрагонального циркония, который стабилизирован 0,2-3 мол.% иттрия или 10-15 мол.% CeO2, Pr6O11 Tb2O3.
Патентный документ DE 198 50 366 А1 также описывает упрочненный пластинками спеченный керамический материал с составом, каковой описан в патентном документе ЕР 0 542 815 В1. Однако формирование пластинок основывается на различных оксидах.
Темой патентного документа WO 2008/040 813 А1 является керамический материал, который имеет матрицу из диоксида циркония, причем диоксид циркония подвергнут композитной стабилизации. В этом описании приведена ссылка на вышеупомянутый патентный документ ЕР 0 542 815, который, однако, сообщает об алюмооксидной матрице, причем оксид алюминия образует смешанный кристалл с оксидом хрома. При этом высказывается мнение, что оксид церия, оксид празеодима, оксид тербия или оксид иттрия в качестве легирующих добавок служат исключительно в качестве стабилизирующих оксидов для диоксида циркония.
В патентном документе WO 2011/000 390 А1 предлагается композитная стабилизация диоксида циркония оксидом иттрия и оксидом церия. В этом случае также керамический материал всегда основывается (как в вышеуказанном патентном документе WO 2008/040 813 А1) на стабилизированной матрице из диоксида циркония, причем матрица составляет 50-75 вес.% всего состава в целом. В качестве третьей фазы керамической композиции также упомянут алюминат щелочноземельного металла, и, соответственно, LaAl11O18. Оксид празеодима не упоминается.
В патентном документе US 2012/308 837 А1 описывается изготовление трехмерных (3D) деталей с использованием способа печати, причем 3D-деталь строится послойно с типичными толщинами слоев 15-30 мкм. При этом предлагается попеременное нанесение стабилизированного оксидом иттрия диоксида циркония и смеси оксида алюминия и диоксида циркония.
В журнальной статье авторов Jin X и др.: «Effects of powder preparation method on the microstructure and mechanical performance of ZTA/LaAl11O18 composites» («Влияния порошковой технологии на микроструктуру и механические характеристики композитов ZTA/LaAl11O18»), JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY, том 24, 1 апреля 2004 года (2004-04-01), страницы 653-659, описано получение ZTA-керамики (керамический материал с алюмооксидной матрицей и диспергированным в ней диоксидом циркония) с пластинками из LaAl11O18. Приготовление порошковой смеси основывается на том, что суспензия оксида алюминия смешивается с солями легирующих компонентов. Уплотнение производится способом горячего прессования. Как указано, диоксид циркония не претерпевает никакого фазового превращения. Упоминается повышение прочности без изменения вязкости разрушения. Правда, при биокерамических компонентах, в частности, также существенное значение имеет высокая вязкость разрушения.
В журнальных статьях авторов IPEK Akin и др.: «Effect of CeO2 addition on densification and microstructure of Al2O3-YSZ composites» («Влияние добавления СеО2 на уплотнение и микроструктуру Al2O3-YSZ-композитов»), CERAMICS INTERNATIONAL, том 37, № 8, 23 мая 2011 года (2011-05-23), страницы 3273-3280, и F. Kern: «Effect of In Situ-Formed Cerium Hexaaluminate Precipitates on Properties of Alumina-24 Vol% Zirconia (1.4Y) Composites» («Влияние образованных in-situ выделившихся фаз гексаалюмината церия на свойства композитов из оксида алюминия-24 об.% оксида циркония (1,4Y)»), JOURNAL OF CERAMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY, том 4, № 4, 5 августа 2013 года (2013-08-05), страницы 177-186, обсуждается система веществ из оксида алюминия и стабилизированного иттрием диоксида циркония, и легирование оксидом церия, а также спекание в восстановительной атмосфере. В обеих статьях описывается образование CeAl11O18-фазы в результате применения восстановительной атмосферы. Во второй указанной публикации упоминается, что температура горячего прессования 1425°С еще не достаточна для формирования CeAl11O18-фазы. Об образовании смешанных кристаллов речь не идет.
В патентном документе ЕР 2 684 555 А2 предлагаются стекло и, соответственно, стеклокерамика, которые, в частности, содержат оксид алюминия и оксиды редкоземельных металлов. Эти оксиды внедрены в стекло и, соответственно, стеклокерамику, причем в качестве образующих стекло материалов используются оксид бора, оксид германия, пентаоксид фосфора, диоксид кремния, оксид теллура и пентаоксид ванадия. При этом существенная цель состоит в формировании аморфной фазы.
В основу настоящего изобретения положена задача получения в распоряжение биокерамической детали, которая имеет улучшенную стабильность материала.
Задача решается согласно признакам пункта 1 формулы изобретения. При этом биокерамическая деталь, по меньшей мере частично, изготавливается из керамического материала, который имеет следующий состав:
- 55-90 об.% алюмооксидной матрицы,
- причем 10-75 об.% алюмооксидной матрицы сформированы в виде гексагональных пластинок с химическим составом LaAl11O18,
- 10-45 об.% диоксида циркония, который стабилизирован оксидом иттрия с содержанием 0,5-2,5 мол.% в расчете на диоксид циркония, и оксидом церия с содержанием 2-10 мол.% в расчете на диоксид циркония,
- 0,1-1,0 об.% Pr6O11, который образует смешанный кристалл с оксидом алюминия, и действует совместно с оксидом церия как формирующий мостики оксид между оксидом алюминия и диоксидом циркония,
причем в керамическом материале доля оксида алюминия и диоксида циркония вместе с соответствующими дополнительными компонентами состава, включающими образующий мостики оксид, доводится до 100%, не считая неизбежные загрязняющие примеси.
Способ изготовления подобной биокерамической детали отличается технологическими стадиями:
- приготовления керамического материала, который имеет следующий состав:
- 55-90 об.% алюмооксидной матрицы,
- причем 10-75 об.% алюмооксидной матрицы сформированы в виде гексагональных пластинок с химическим составом LaAl11O18,
- 10-45 об.% диоксида циркония, который стабилизирован оксидом иттрия с содержанием 0,5-2,5 мол.% в расчете на диоксид циркония, и оксидом церия с содержанием 2-10 мол.% в расчете на диоксид циркония,
- 0,1-1,0 об.% Pr6O11, который образует смешанный кристалл с оксидом алюминия, и действует совместно с оксидом церия как формирующий мостики оксид между оксидом алюминия и диоксидом циркония,
причем в составе керамического материала доля оксида алюминия и диоксида циркония вместе с соответствующими дополнительными компонентами состава, включающими образующий мостики оксид, доводится до 100%, не считая неизбежные загрязняющие примеси.
При этом различные способы действия для получения керамического материала из порошковой смеси состоят в том, что они (в качестве отдельных этапов) подвергаются прессованию и спеканию, или же пластикации, литью под давлением, удалению связующего материала и спеканию. В заключение, окончательная форма биокерамической детали устанавливается в процессах шлифования и полирования.
Предпочтительные варианты исполнения с особенно благоприятными диапазонами состава керамического материала приводятся в пунктах 2-9 формулы изобретения.
Особые биокерамические детали представляют собой предмет пункта 10 формулы изобретения.
В отношении способа предпочтительно предусматривается, что стадия получения керамического материала в качестве отдельных этапов включает:
- приготовление порошковой смеси;
- прессование порошковой смеси с образованием прессованной детали;
- механическую обработку прессованной детали до заготовки с близким к окончательному контуром;
- предварительное спекание заготовки до достижения закрытой пористости;
- горячее изостатическое дополнительное уплотнение предварительно спеченной детали;
- термическую обработку дополнительно уплотненной детали, и
- последующие шлифование и полирование с образованием готовой биокерамической детали.
При приведенном в пункте 1 формулы изобретения составе керамического материала доля оксида алюминия и диоксида циркония с их компонентами, включая образующий мостики оксид, доводится до 100%, не считая неизбежные загрязняющие примеси. Таким образом, если, например, применяется содержание 1,0 об.% оксида празеодима, доля диоксида циркония и алюмооксидной матрицы выбирается так, чтобы составлять (не считая неизбежные загрязняющие примеси) 100 об.%, причем указанные границы диапазона образуют внешние рамки. Таким образом, верхний предел содержания оксида алюминия и/или оксида циркония снижается соответственно доле введенного легирующего Pr6O11, так что выдерживается дополнение до 100%.
Состав описываемого в пункте 1 формулы изобретения создающего химическую стабилизацию и образующего мостики оксида придает биокерамической детали высокую стабильность, которая, в частности, имеет также высокую устойчивость к влияниям влаги и температуры. При этом стабильность повышается добавляемым оксидом церия, который стабилизирует метастабильную фазу диоксида циркония и образует анизотропные кристаллы с оксидом алюминия, причем технологический процесс направлен на формирование кристаллитов.
Как указано в зависимых пунктах 2-9 формулы изобретения, доля матрицы в форме гексагональных пластинок с составом LaAl11O18 предпочтительно составляет 20-60 об.%, в частности, 33-50 об.%; доля стабилизирующего оксида иттрия предпочтительно составляет от 1 до 2 мол.%, в частности, от 1,5 до 1,8 мол.%; доля стабилизирующего оксида церия предпочтительно составляет от 2,5 до 6 мол.%, в частности, от 3 до 5 мол.%; и доля Pr6O11 предпочтительно составляет от 0,2 до 0,8 об.%, в частности, от 0,25 до 0,5 об.%.
Далее, как пример исполнения, описывается биокерамическая деталь. Фиг. 1 показывает в виде биокерамической детали сферическую головку 1, которая может быть применена в виде часть шаровидного сустава.
Сферическая головка 1 сформирована совместимой с биологической тканью (биосовместимой), и имеет шаровидный участок 10, который с точностью посадки вставляется в сферическую выемку сустава пациента. Во внутренней области сферической головки 1 сформировано полое гнездо 11, чтобы вставлять в него и фиксировать выступающую наружу часть.
Сферическая головка 1 выполнена из керамического материала, который имеет вышеописанный состав. Поверхность 10 отполирована и обеспечивает долговременно стабильные, очень хорошие характеристики скольжения. Гнездо 11 сформировано так, что обеспечивает стабильное соединение со вставленной в него выступающей частью, для чего, например, используется (используются) резьбовое соединение, клеевое соединение и/или скрепление цементом.
Получение керамического материала с указанным составом и изготовленной из него биокерамической детали включает в качестве существенных стадий:
- диспергирование компонентов в воде
- размалывание и смешение в перемешивающей шаровой мельнице
- добавление связующего материала
- распылительную сушку суспензии
- прессование порошковой смеси
- обработку прессованной детали способом снятия стружки и, соответственно, резания, чтобы получить заготовку с приближенной к конечной детали формой,
- предварительное спекание прессованной детали до закрытой пористости (с приблизительно 95-96 об.% теоретической плотности)
- горячее изостатическое прессование предварительно спеченной детали до достижения практически полного окончательного уплотнения,
- термическую обработку дополнительно уплотненной детали,
- шлифование и полирование дополнительно уплотненной детали до достижения окончательного контура детали.
Таким образом, в отношении керамического материала предусматривается, что состав керамического материала формируется смешением оксида алюминия Al2О3, диоксида циркония ZrО2, оксида иттрия Y2O3, оксида церия СеО2, оксида лантана La2O3 и оксида празеодима Pr6O11 в соответствующих долях с образованием порошковой смеси и в результате последующего спекания. После спекания в готовом материале присутствуют алюмооксидная матрица с содержанием 55-90 об.% и диоксид циркония с содержанием 10-45 об.%, причем в готовом материале по меньшей мере до 75 об.% диоксида циркония присутствуют в его тетрагональной модификации и химически стабилизированы примешиванием оксида иттрия и оксида церия.
Доля 10-75 об.% алюмооксидной матрицы наличествует в форме гексагональных пластинок с составом (Ce, La)-Al11O18 (алюминат церия и, соответственно, лантана). Оксид церия предпочтительно присутствует в своей четырехвалентной степени окисления, и при этом действует как стабилизирующий оксид для диоксида циркония в результате образования твердого раствора. Часть оксида церия также может наличествовать в своей трехвалентной степени окисления. Тогда он формирует (Ce, La)-алюминат в форме анизотропных гексагональных пластинок. В результате легирования 0,1-1,0 об.% Pr6O11 в расчете на всю смесь (общий состав) при спекании образуется соответствующий смешанный кристалл, преимущественно с алюмооксидной матрицей, а именно, химической реакцией с оксидом алюминия и оксидом празеодима. Но, с другой стороны, оксид празеодима может образовывать также смешанный кристалл с диоксидом циркония в результате твердотельной химической реакции. Благоприятное образование смешанного Al2O3:Pr-кристалла происходит при высоких температурах (1450-1550°С). Напротив, образование смешанного кристалла Y2O3-CeO2-ZrO2:Pr происходит уже при температурах между 1390-1480°С.
Вследствие этих эффектов Pr6O11 действует как формирующий мостики компонент для постоянной прочности структуры оксида алюминия/диоксида циркония с высокой вязкостью разрушения.
Химический состав порошковой смеси состоит из следующих реагентов:
- 55-(приблизительно)90 об.% Al2О3
- 10-(приблизительно)45 об.% ZrО2
- Y2O3 и СеО2 (как стабилизатор для метастабильного тетрагонального ZrО2 и, соответственно, СеО2 с образованием смешанного кристалла, и, соответственно, СеО2 потенциально для формирования CeAl11O18 и, по обстоятельствам, также в качестве образующего смешанный кристалл компонента, когда он присутствует в незначительной концентрации),
- La2O3 (для образования LaAl11O18)
- Pr6O11 (для образования смешанного кристалла с Al2О3 и, соответственно, ZrО2)
Во время процесса спекания тогда протекают следующие химические реакции:
11 Al2O3+La2O3 → LaAl11O18
ZrO2+Y2O3+CeO2 → ZrO2:Y,Ce
11 Al2O3+CeO2 → CeAl11O18
Al2O3+ZrO2+Pr6O11 → Al2O3:Pr+ZrO2:Pr
(Формулировкой ZrO2:Y,Ce выражается образование смешанного кристалла, тогда как формирование кристаллографически определенных фаз в каждом случае выражается формулой).
При этом существенным является также образование смешанного кристалла в результате химической реакции Pr6O11 и Al2О3 и, соответственно, ZrО2, или, соответственно, алюмината лантана.
Химическая композитная стабилизация при указанном составе придает высокую устойчивость. Она еще более возрастает вследствие того факта, что примешанный легирующий оксид церия не только стабилизирует метастабильную фазу диоксида циркония, но также одновременно образует анизотропно сформированные кристаллиты с оксидом алюминия, причем технологический процесс ориентируется на это формирование кристаллитов.
В отношении способа предусматривается, что приготавливается однородная порошковая смесь из покрытых оксидами иттрия и церия частиц диоксида циркония, оксида алюминия, оксида лантана и оксида празеодима, путем размалывания смеси в воде в перемешивающей шаровой мельнице, после чего в следующей стадии после добавления связующей системы водная дисперсия порошка подвергается обработке в процессе распылительной сушки.
В благоприятные свойства керамического материала вносят вклад такие меры, что максимальное содержание оксида иттрия составляет величину в диапазоне 0,5-2,5 мол.%, и содержание оксида церия в диапазоне между 2-10 мол.%, в расчете на диоксид циркония.
Устойчивости керамического материала содействует то, что доля гексагональных пластинок варьирует в диапазоне 20-60 об.%, в частности, 33-50 об.%,алюмооксидной матрицы.
Дополнительные преимущества получаются из того, что максимальное содержание оксида иттрия варьирует в диапазоне 1,0-2,0 мол.%, в частности, 1,5-1,8 мол.%, в расчете на диоксид циркония, и, кроме того, из того, что максимальное содержание оксида церия составляет величину в диапазоне 2,5-6 мол.%, в частности, 3-5 мол.%, в расчете на диоксид циркония.
Кроме того, существенные преимущества достигаются в результате того, что величина легирования Pr6O11 варьирует в диапазоне 0,2-0,8 об.%, в частности, 0,25-0,5 об.%. В отношении способа, в зависимости от требований к биокерамической детали, предусматривается, что полученный из процесса распылительной сушки распыленный гранулят непосредственно спрессовывается или подвергается пластикации с добавлением органических полимеров, и после этого перерабатывается способом литья под давлением с образованием биокерамической детали.
Приготовление порошковой смеси выполняется смесительным размалыванием, с последующим процессом распылительной сушки. Распыленный гранулят либо непосредственно спрессовывается, или же подвергается пластикации с добавлением органических полимеров, и после этого перерабатывается способом литья под давлением с образованием биокерамической детали.
В результате композитной стабилизации всемерно предотвращается фазовое превращение тетрагонального ZrО2 в моноклинную фазу, которое, например, может инициироваться гидротермальной обработкой или механической обработкой. Это препятствует или, соответственно, устраняет размерные изменения его.
Некоторые составы керамических материалов нового типа приведены в нижеследующей таблице с соответственными характеристиками, причем к тому же указанны два сравнительных примера.
| Сравнительный пример 1 | Сравнительный пример 2 | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | ||||||||
| оx. | HIP | оx. | HIP | оx. | HIP | оx. | HIP | оx. | HIP | оx. | HIP | оx. | HIP | |
| Al2О3 [вес.%] | 73,8 | 74,1 | 72,5 | 72,2 | 72,5 | 72,7 | 72,4 | |||||||
| Cr2О3 [вес.%] | 0,4 | |||||||||||||
| SrO [вес.%] | 0,8 | 0,8 | ||||||||||||
| La2О3 [вес.%] | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | |||||||||
| ZrO2 [вес.%]M1 | 24,5 | 24,3 | ||||||||||||
| ZrO2 [вес.%]OZ | 23,1 | 23,1 | 23,3 | 23,3 | 23,3 | |||||||||
| Y2О3 [вес.%] | 0,5 | 0,8 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | |||||||
| CeO2 [вес.%] | 1,2 | 1,2 | 1,0 | 0,8 | 0,8 | |||||||||
| Pr6O11 [вес.%] | 0,2 | 0,5 | 0,2 | 0,2 | 0,5 | |||||||||
| ρЕ[г/см3] | 4,37 | 4,33 | 4,38 | 4,28 | 4,38 | 4,31 | 4,38 | 4,32 | 4,40 | 4,31 | 4,40 | 4,34 | 4,40 | |
| HV0,5 | 2128 | 2297 | 1859 | 2107 | 2128 | 2297 | 1833 | 2149 | 2020 | 2093 | 2076 | 2093 | ||
| HV10 | 1782 | 1878 | 1944 | 1542 | 1791 | 1878 | 1944 | 1565 | 1802 | 1571 | 1751 | 1608 | 1789 | |
| Klc[МПа√м] | 5,9 | 5,8 | 5,9 | 6,0 | 6,3 | 6,6 | 7,2 | 6,8 | 7,5 | 6,5 | 7,5 | 6,9 | 7,8 | |
| σ48[МПа] | 1100 | 780 | 1080 | 820 | 1220 | 810 | 1130 | 850 | 1225 | 890 | 1200 | 875 | 1250 | |
Claims (35)
1. Биокерамическая деталь, изготовленная по меньшей мере частично из керамического материала, который имеет следующий состав:
55 - менее 90 об.% алюмооксидной матрицы,
причем 10-75 об.% алюмооксидной матрицы сформированы в виде гексагональных пластинок с химическим составом LaAl11O18 или (Ce,La)-Al11O18,
10 - менее 45 об.% диоксида циркония, который стабилизирован оксидом иттрия с содержанием 0,5-2,5 мол.% в расчете на диоксид циркония и оксидом церия с содержанием 2-10 мол.% в расчете на диоксид циркония,
0,1-1,0 об.% Pr6O11, который образует смешанный кристалл с оксидом алюминия и действует совместно с оксидом церия как формирующий мостики оксид между оксидом алюминия и диоксидом циркония,
причем в составе керамического материала доля оксида алюминия и диоксида циркония вместе с соответствующими дополнительными компонентами состава доводится до 100%, не считая неизбежные загрязняющие примеси, причем верхний предел содержания оксида алюминия снижается соответственно доле введенного легирующего Pr6O11, так что выдерживается дополнение до 100%.
2. Биокерамическая деталь по п. 1, отличающаяся тем, что 20-60 об.% алюмооксидной матрицы сформированы в виде гексагональных пластинок LaAl11O18.
3. Биокерамическая деталь по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что 33-50 об.% алюмооксидной матрицы сформированы в виде гексагональных пластинок LaAl11O18.
4. Биокерамическая деталь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что содержание стабилизирующего оксида иттрия составляет 1-2 мол.%.
5. Биокерамическая деталь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что содержание стабилизирующего оксида иттрия составляет 1,5-1,8 мол.%.
6. Биокерамическая деталь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что содержание стабилизирующего оксида церия составляет 2,5-6 мол.%.
7. Биокерамическая деталь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что содержание оксида церия составляет 3-5 мол.%.
8. Биокерамическая деталь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что содержание Pr6O11 составляет 0,2-0,8 мол.%.
9. Биокерамическая деталь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что содержание Pr6O11 составляет 0,25-0,5 мол.%.
10. Биокерамическая деталь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она сформирована в виде протеза коленного сустава, протеза тазобедренного сустава, протеза плечевого сустава, протеза сустава пальца руки или в виде протеза суставов ноги или руки.
11. Способ изготовления биокерамической детали по п. 1, отличающийся технологическими стадиями:
приготовления порошковой смеси для получения из нее керамического материала, который имеет следующий состав:
55 - менее 90 об.% алюмооксидной матрицы,
причем 10-75 об.% алюмооксидной матрицы сформированы в виде гексагональных пластинок с химическим составом LaAl11O18,
10 - менее 45 об.% диоксида циркония, который стабилизирован оксидом иттрия с содержанием 0,5-2,5 мол.% в расчете на диоксид циркония и оксидом церия с содержанием 2-10 мол.% в расчете на диоксид циркония,
0,1-1,0 об.% Pr6O11, который образует смешанный кристалл с оксидом алюминия и действует совместно с оксидом церия как формирующий мостики оксид между оксидом алюминия и диоксидом циркония,
причем в керамическом материале доля оксида алюминия и диоксида циркония вместе с соответствующими дополнительными компонентами состава доводится до 100%, не считая неизбежные загрязняющие примеси, причем верхний предел содержания оксида алюминия снижается соответственно доле введенного легирующего Pr6O11, так что выдерживается дополнение до 100%, и
формования из порошковой смеси детали;
механической обработки сформованной детали с образованием заготовки;
предварительного спекания заготовки до достижения закрытой пористости;
горячего изостатического дополнительного уплотнения предварительно спеченной детали;
изготовления детали с окончательной формой путем шлифования и полирования.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что стадия получения керамического материала включает в качестве отдельных этапов:
приготовление порошковой смеси;
формование из порошковой смеси детали;
механическую обработку сформованной детали с образованием заготовки;
предварительное спекание заготовки до достижения закрытой пористости;
горячее изостатическое дополнительное уплотнение предварительно спеченной детали;
термическую обработку дополнительно уплотненной детали и
последующие шлифование и полирование с образованием готовой биокерамической детали в указанной последовательности с промежуточными этапами или без них.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP14168854.9A EP2947061B1 (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Bioceramic component |
| EP14168854.9 | 2014-05-19 | ||
| PCT/EP2015/060889 WO2015177089A1 (de) | 2014-05-19 | 2015-05-18 | Biokeramisches bauteil |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016149516A RU2016149516A (ru) | 2018-06-20 |
| RU2016149516A3 RU2016149516A3 (ru) | 2018-06-20 |
| RU2684551C2 true RU2684551C2 (ru) | 2019-04-09 |
Family
ID=50732831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016149516A RU2684551C2 (ru) | 2014-05-19 | 2015-05-18 | Биокерамическая деталь |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (2) | EP2947061B1 (ru) |
| RU (1) | RU2684551C2 (ru) |
| WO (1) | WO2015177089A1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992002470A1 (de) * | 1990-08-06 | 1992-02-20 | Stora Feldmühle Aktiengesellschaft | Sinterformkörper und seine verwendung |
| WO2008040813A1 (en) * | 2006-10-05 | 2008-04-10 | Vita Zahnfabrik H. Rauter Gmbh & Co.Kg | Sintered material comprising stabilized zirconia, alumina and rare eart aluminate platelets,manufacturing method and uses |
| US20120252656A1 (en) * | 2009-12-16 | 2012-10-04 | Ceramtec Gmbh | Ceramic composite material consisting of aluminium oxide and zirconium oxide as the main constituents, and a dispersoid phase |
| RU2013128751A (ru) * | 2013-06-24 | 2014-12-27 | Закрытое акционерное общество "НЭВЗ-КЕРАМИКС" | Способ получения керамического композитного материала на основе оксидов алюминия и циркония |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19850366B4 (de) | 1997-10-31 | 2016-12-15 | Ceramtec Gmbh | Plateletverstärkter Sinterformkörper, dessen Verwendung und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US6984261B2 (en) * | 2003-02-05 | 2006-01-10 | 3M Innovative Properties Company | Use of ceramics in dental and orthodontic applications |
| GB0428555D0 (en) * | 2004-12-30 | 2005-02-09 | Magnesium Elektron Ltd | Composite material for automotive catalyst applications and method of manufacturing |
| US8927446B2 (en) * | 2009-06-30 | 2015-01-06 | Aktiebolaget Skf | Zirconia-alumina ceramic materials |
| EP2529694B1 (de) * | 2011-05-31 | 2017-11-15 | Ivoclar Vivadent AG | Verfahren zur generativen Herstellung von Keramikformkörpern durch 3D-Inkjet-Drucken |
| DE102014113416B4 (de) * | 2013-11-21 | 2017-09-28 | Oximatec Gmbh Oxide Material Technologies | Keramikwerkstoff |
-
2014
- 2014-05-19 EP EP14168854.9A patent/EP2947061B1/en active Active
-
2015
- 2015-05-18 EP EP15724240.5A patent/EP3145894A1/de not_active Withdrawn
- 2015-05-18 WO PCT/EP2015/060889 patent/WO2015177089A1/de active Application Filing
- 2015-05-18 RU RU2016149516A patent/RU2684551C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992002470A1 (de) * | 1990-08-06 | 1992-02-20 | Stora Feldmühle Aktiengesellschaft | Sinterformkörper und seine verwendung |
| WO2008040813A1 (en) * | 2006-10-05 | 2008-04-10 | Vita Zahnfabrik H. Rauter Gmbh & Co.Kg | Sintered material comprising stabilized zirconia, alumina and rare eart aluminate platelets,manufacturing method and uses |
| US20120252656A1 (en) * | 2009-12-16 | 2012-10-04 | Ceramtec Gmbh | Ceramic composite material consisting of aluminium oxide and zirconium oxide as the main constituents, and a dispersoid phase |
| RU2013128751A (ru) * | 2013-06-24 | 2014-12-27 | Закрытое акционерное общество "НЭВЗ-КЕРАМИКС" | Способ получения керамического композитного материала на основе оксидов алюминия и циркония |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2947061A1 (en) | 2015-11-25 |
| WO2015177089A1 (de) | 2015-11-26 |
| RU2016149516A (ru) | 2018-06-20 |
| EP3145894A1 (de) | 2017-03-29 |
| RU2016149516A3 (ru) | 2018-06-20 |
| EP2947061B1 (en) | 2020-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2086908B1 (en) | Sintered material comprising stabilized zirconia, alumina and rare eart aluminate platelets,manufacturing method and uses | |
| JP5718599B2 (ja) | ジルコニア焼結体、並びにその焼結用組成物及び仮焼体 | |
| EP2889279B1 (en) | Machinable Zirconia | |
| US8877664B2 (en) | Zirconia sintered body, and mixture, pre-sintered compact and pre-sintered calcined body for sintering zirconia sintered body | |
| RU2569525C2 (ru) | Керамический композиционный материал, состоящий из оксида алюминия и оксида циркония в качестве основных компонентов, а также из диспергированной фазы | |
| US11040914B2 (en) | CeO2-stabilized ZrO2 ceramics for dental applications | |
| KR101869533B1 (ko) | 주성분으로서의 알루미늄 옥사이드 및 지르코늄 옥사이드로 구성되는 세라믹 복합 재료 | |
| US20050079971A1 (en) | ZrO2-Al2O3 composite ceramic material | |
| EP2975011A1 (en) | Sintered zirconia compact, and zirconia composition and calcined compact | |
| EP2236479B1 (en) | Method for production of transparent ceramics | |
| KR20140138249A (ko) | 산화이트륨-안정화된 산화지르코늄으로 구성된 소결된 세라믹 성형체 및 산화이트륨-안정화된 산화지르코늄으로 구성된 소결된 세라믹 성형체의 제조 공정 | |
| US9353010B2 (en) | Alumina-zirconia ceramic implants and related materials, apparatus, and methods | |
| RU2684551C2 (ru) | Биокерамическая деталь | |
| US9353012B2 (en) | Charge-compensating dopant stabilized alumina-zirconia ceramic materials and related materials, apparatus, and methods | |
| US20100035747A1 (en) | Partially stabilized zirconia materials | |
| JP2006104023A (ja) | ジルコニア複合焼結体およびそれを用いた生体材料 | |
| Nagaa et al. | The influence of 0.75 wt% Ta2O5 and Nb2O5 doping on the properties of | |
| JP5481316B2 (ja) | ジルコニア焼結体、並びにその焼結用組成物及び仮焼体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20180905 |
|
| HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20181224 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190519 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210512 |