用於牙科的成套鈦烤瓷粉及其製備方法

2023-09-21 09:34:55

專利名稱：：用於牙科的成套鈦烤瓷粉及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及生物材料及製備方法，具體涉及一種用於牙科的成套鈦烤瓷粉及其製備方法。
背景技術：
：牙科烤瓷材料自臨床應用以來，由於其良好的生物相容性、耐磨耐腐蝕性以及色澤自然逼真等優點，已成為口腔醫學修復缺失牙的主要方法。烤瓷材料是經高溫烤燒製成的金屬與陶瓷材料的複合體，既具有金屬材料強度、韌性、邊緣密合等特點，又具有陶瓷色澤逼真、耐腐蝕、耐磨損、易自潔等優點，已在口腔修復領域得到廣泛應用。烤瓷熔附金屬(porcdain-fiised-metal，PFM)全冠也稱金屬烤瓷全冠，是一種由低熔烤瓷粉在真空條件下熔附到金屬基底冠上的金-瓷複合結構的修復體。目前最常用的金屬基底冠是金合金和鎳鉻合金，金合金基底烤瓷冠價格昂貴，難以推廣應用；鎳鉻合金常有過敏、牙齦黑線等潛在毒性，國際上已禁止使用。與其相比，純鈦的生物相容性優異，使用安全，而且價格低廉，研究鈦烤瓷冠是當前迫切需要，又具有廣闊前景的項目。純鈦的熱膨脹係數為810xlO-6°C，遠低於金合金(14-15xl(T6°C)和鎳鉻合金(1415xlO—"C)，故用於金合金與鎳鉻合金的烤瓷粉的膨脹係數與純鈦不匹配，不僅結合強度差，而且瓷層會受拉應力而發生斷裂。鈦烤瓷粉的膨脹係數不僅要與純鈦相匹配，而且需要滿足低熔點的要求，如果熔點高於80(TC，純鈦表面的氧化膜將急劇增厚會導致氧化膜脫落。申請號為200410077669.7，200410015585.0的中國專利提出了適用於貴金屬與鎳鉻合金烤瓷的白榴石烤瓷粉的製造方法，其所研製的烤瓷粉含有遮色瓷、體瓷兩種粉體；專利號為US5176747,US5288232,JP10094550的外國專利提出了鈦烤瓷粉及其製備方法，其所研製的烤瓷粉燒結溫度低於800°C，熱膨脹係數與鈦基體匹配，但烤瓷粉只含有遮色瓷和體瓷兩種粉體；美國專利US5314334中提出在鈦與遮色瓷中間引入一層粘接瓷，可改善鈦瓷間的結合，並提出了粘結瓷的組成和製備方法，但其所製備的"粘接瓷"只是原有遮色瓷與金屬氧化物簡單混合製備獲得。
發明內容本發明針對現有技術鈦烤瓷粉存在的上述問題，提供了一種與鈦基底結合牢固，強度高，化學穩定性好的牙科成套鈦烤瓷粉及其製備方法。為達到以上目的，本發明是釆取如下技術方案予以實現的一種用於牙科的成套鈦烤瓷粉，包括粘結瓷粉、遮色瓷粉和體瓷粉；按質量百分比，所述粘接瓷粉包括以下組分50-55%的Si02、5-10%的A1203、8國15%的B203、10-15%的Sn02、0-l%CaO、1-3%的Zr02、4-10%的Na20、5-8%的K20、0-1%的Li20、l-4%BaO和0-1%的F;所述遮色瓷粉包括以下組分50-60%的Si02、3-10%的A1203、0.5-1%的CaO、20-30。/o的Sn02、0誦1%的Ti02、0.5-1%的Zr02、7-10%的*20、5-8%的K20和0.5-4%的BaO;所述體瓷粉包括以下組分60-70%的Si02、4-10%的A1203、0.5-1%的CaO、1-5%的B203、5-10%的Na20、5-10%的K20、0.5-1%的Li20和5誦8%的BaO。上述方案中，所述組分B203用硼酸引入，所述組分Na20、K20、Li20、BaO用相應的碳酸鹽引入，所述組分F用相應氟化物引入。上述成套鈦烤瓷粉的製備方法，包括下述步驟(1)分別按粘結瓷粉組分、遮色瓷粉組分、體瓷粉組分計算稱量，得粘結瓷配料、遮色瓷配料和體瓷配料；將三種配料分別進行混合球磨10-20小時；其中粘結瓷配料、遮色瓷配料中的組分Sn02單另擱置不參與混合球磨；(2)將球磨後的三種混合料分別裝入坩堝中，於1400-1500。C熔融，保溫2~4小時，將熔融後的三種玻璃液分別倒入水中淬冷；(3)將水淬後的三種淬冷固體分別溼法球磨24-40小時；(4)將三種溼磨料分別乾燥，得粘結瓷中間粉體、遮色瓷中間粉體、體瓷粉；(5)在粘結瓷中間粉體、遮色瓷中間粉體中分別加入步驟(1)各自的單另擱置的未參與混合球磨的Sn02組分，分別混合球磨20~30小時；(6)將步驟(5)混合球磨後的兩種粉料分別裝入坩堝中，於80090(TC合成，保溫23小時，隨爐冷卻；(7)將兩種合成料分別溼法球磨2440小時，分別乾燥後得粘結瓷粉和遮色瓷粉。與現有技術相比，本發明的優點在於1、通過配方調節粘結瓷粉、遮色瓷粉、體瓷粉的熱膨脹係數及熔附溫度(低於80(TC)，粘結瓷粉、遮色瓷粉、體瓷粉的熔附溫度依次降低。2、採用中間料技術加入晶體相的二次合成方法在粘結瓷粉與遮色瓷粉中添加Sn02，既調節了烤瓷材料熱膨脹係數，又有利於降低烤瓷溫度，還有利於提高鈦/瓷結合強度。採用本發明工藝製得的包括粘結瓷粉、遮色瓷粉與體瓷粉的成套鈦烤瓷粉，燒結後的彎曲強度為66-90MPa;斷裂韌性為1.3-1.5MPa，m1/2;維氏硬度達400-850kgf/mm2;熱膨脹係數為8-9xl(T6/°C，與鈦金屬相匹配。將此套瓷粉按照粘結瓷粉、遮色瓷粉與體瓷粉依次熔附在鈦合金基底上，鈦/瓷間的結合強度為3640MPa。具體實施例方式一種用於牙科的成套鈦烤瓷粉，包括粘結瓷粉、遮色瓷粉和體瓷粉。其中粘結瓷粉的組方如表1所示。共進行了8個具體配方的試驗。實際配方計算時，Si02、A1203、CaO、Sn02、Zr02直接用氧化物引入，B203用硼酸引入，Na20、K20、Li20、BaO用相應的碳酸鹽引入，F用相應氟化物引入，計算時考慮氟化物中引入的其他元素，並對相應元素加以扣除。根據成分，計算得到相應加入各種原料的加入量。6表1tableseeoriginaldocumentpage7遮色瓷粉的組方如表2所示。共進行了7個具體配方的試驗。表2tableseeoriginaldocumentpage7實際配方計算時，Si02、A1203、CaO、Sn02、Ti02、Zr02直接用氧化物引入，Na20、K20、BaO用相應的碳酸鹽引入。根據成分，計算得到相應加入各種原料的加入量。體瓷粉的組方如表3所示。共進行了4個具體配方的試驗。表3、tableseeoriginaldocumentpage8實際配方計算時，Si02、A1203、CaO直接用氧化物引入，B2Cb用硼酸引入，Na20、K20、Li20、BaO用相應的碳酸鹽引入。根據成分，計算得到相應加入各種原料的加入量。上述三種瓷粉的製備工藝(1)按照表1到表3配方計算得到粘結瓷粉、遮色瓷粉、體瓷粉的各編號實施例組分原料(化學純或分析純的試劑)加入質量，稱量配料，各實施例配料用瑪瑙球為研磨體，球磨一定時間to(其中Sn02除外)。(2)球磨後的各實施例粉料分別裝入石英坩堝中，置於電阻爐中升至一定溫度Tl並保溫一定時間tl，待玻璃液澄清後倒入水中淬冷。(3)水淬後的各實施例瓷料粉碎後按料球去離子水=1:2:1的比例分別放入裝有瑪瑙球的瑪瑙球磨罐中球磨t2小時，(4)球磨後置於烘箱中T2溫度烘乾得8例粘結瓷中間粉體、7例遮色瓷中間粉體、4例體瓷粉；相應工藝參數如表4所示。(5)在所得8例粘結瓷中間粉體、7例遮色瓷中間粉體中分別加入Sn02,加入量由表1和表2計算得到。裝入瑪瑙介質的球磨罐中，採用瑪瑙磨球分別球磨t3小時。(6)球磨後的8例粘結瓷中間粉體、7例遮色瓷中間粉體分別裝入氧化鋁坩堝中，在電阻爐中分別加熱至T3溫度，並保溫t4小時，隨爐冷卻。(7)將合成後的8例粘結瓷中間粉體、7例遮色瓷中間粉體分別裝入瑪瑙介質的球磨罐中，採用瑪瑙磨球，去離子水為介質，球磨ts小時，烘箱中12(TC以上烘乾得到各實施例的粘結瓷粉與遮色瓷粉成品。相應工藝參數如表5所示。表4粘結瓷中間粉體、遮色瓷中間粉體、體瓷粉一次製備工藝參數tableseeoriginaldocumentpage9表5粘結瓷粉、遮色瓷粉二次合成工藝參數tableseeoriginaldocumentpage9tableseeoriginaldocumentpage102__遮5—_體23遮6體34___遮7____^4產品性能評價本發明粘接瓷粉以粘7為例，遮色瓷粉以遮l為例，體瓷粉以體4為例分別與10wt^聚乙烯醇水溶液按9:1的重量比例攪拌混合，造粒，在30MP壓力下幹壓製成試條，分別在800°C、780°C、75(TC燒結。測得三種實例瓷條的抗彎強度分別為66.43±4.12MPa，77.13±3.31MPa，89.65士5.90MPa;斷裂韌性分別為1.48±0.09MPa'm1/2，1.35±0.18MPa.m1/2，1.45±0.04MPa.m1/2;維氏硬度分別為850.24±27.63kgf/mm2，831.60±30.35kgfmm2，403.04±13.05kgf/mm2;0-350'C間的平均線熱膨脹係數分別為8.9xlO，C，8.7xlO，C，8.2xlO-6/°C將經步驟(7)得到的粘結瓷粉與遮色瓷粉，經步驟(4)得到的體瓷粉，按表6組合共28個試樣，預定烤瓷程序分層烤到鑄造純鈦上製成試件。按照ISO9693:1999標準所規定的三點彎曲法測量鈦瓷結合強度，所得結果如表6所示。^±2:2!3).2—838±4.7362佔i佔茅；.SKr權利要求1、一種用於牙科的成套鈦烤瓷粉，包括粘結瓷粉、遮色瓷粉和體瓷粉，其特徵在於按質量百分比，所述粘接瓷粉包括以下組分50-55％的SiO2、5-10％的Al2O3、8-15％的B2O3、10-15％的SnO2、0-1％CaO、1-3％的ZrO2、4-10％的Na2O、5-8％的K2O、0-1％的Li2O、1-4％BaO和0-1％的F；所述遮色瓷粉包括以下組分50-60％的SiO2、3-10％的Al2O3、0.5-1％的CaO、20-30％的SnO2、0-1％的TiO2、0.5-1％的ZrO2、7-10％的Na2O、5-8％的K2O和0.5-4％的BaO；所述體瓷粉包括以下組分60-70％的SiO2、4-10％的Al2O3、0.5-1％的CaO、1-5％的B2O3、5-10％的Na2O、5-10％的K2O、0.5-1％的Li2O和5-8％的BaO。2、如權利要求1所述的用於牙科的成套鈦烤瓷粉，其特徵在於所述組分B203用硼酸引入，所述組分NMD、K20、Li20、BaO用相應的碳酸鹽引入，所述組分F用相應氟化物引入。3、一種權利要求1所述用於牙科的成套鈦烤瓷粉的製備方法，包括下述步驟(1)分別按粘結瓷粉組分、遮色瓷粉組分、體瓷粉組分計算稱量，得粘結瓷配料、遮色瓷配料和體瓷配料；將三種配料分別進行混合球磨10-20小時；其中粘結瓷配料、遮色瓷配料中的組分Sn02單另擱置不參與混合球磨；(2)將球磨後的三種混合料分別裝入坩堝中，於1400150(TC熔融，保溫24小時，將熔融後的三種玻璃液分別倒入水中淬冷；(3)將水淬後的三種淬冷固體分別溼法球磨24~40小時；(4)將三種溼磨料分別乾燥，得粘結瓷中間粉體、遮色瓷中間粉體、體瓷粉；(5)在粘結瓷中間粉體、遮色瓷中間粉體中分別加入步驟(1)各自的單另擱置的未參與混合球磨的Sn02組分，分別混合球磨20~30小時；(6)將步驟(5)混合球磨後的兩種粉料分別裝入坩堝中，於80090(TC合成，保溫23小時，隨爐冷卻；(7)將兩種合成料分別溼法球磨24~40小時，分別乾燥後得粘結瓷粉和遮色瓷粉。4、如權利要求3所述的一種權利要求1所述用於牙科的成套鈦烤瓷粉的製備方法，其特徵在於所述組分B203用硼酸引入，所述組分Na20、K20、Li20、BaO用相應的碳酸鹽引入，所述組分F用相應氟化物引入。全文摘要本發明公開了一種用於牙科的成套鈦烤瓷粉及製備方法，鈦烤瓷粉包括粘結瓷粉、遮色瓷粉和體瓷粉，按質量百分比，粘接瓷粉包括50-55％的SiO2、5-10％的Al2O3、8-15％的B2O3、10-15％的SnO2、0-1％CaO、1-3％的ZrO2、4-10％的Na2O、5-8％的K2O、0-1％的Li2O、1-4％BaO和0-1％的F；遮色瓷粉包括50-60％的SiO2、3-10％的Al2O3、0.5-1％的CaO、20-30％的SnO2、0-1％的TiO2、0.5-1％的ZrO2、7-10％的Na2O、5-8％的K2O和0.5-4％的BaO；體瓷粉包括60-70％的SiO2、4-10％的Al2O3、0.5-1％的CaO、1-5％的B2O3、5-10％的Na2O、5-10％的K2O、0.5-1％的Li2O和5-8％的BaO。該成套鈦烤瓷粉除體瓷粉外，粘結瓷粉與遮色瓷粉採用中間料技術加入晶體相進行二次合成工藝，既調節了烤瓷材料熱膨脹係數，又有利於降低烤瓷溫度，同時有利於提高鈦/瓷結合強度。文檔編號A61K6/02GK101664368SQ20091002392公開日2010年3月10日申請日期2009年9月15日優先權日2009年9月15日發明者劉嘯晨,吳海濤,惠張,楊建鋒,王曉潔,郭天文,郭立童,高積強申請人:西安交通大學