一種醫用金屬陶瓷材料及其製備方法

2023-06-14 01:13:26 3

一種醫用金屬陶瓷材料及其製備方法
【專利摘要】本發明屬於醫用材料領域，公開了一種醫用金屬陶瓷材料及其製備方法，所述的醫用金屬陶瓷材料為氧化鋯11-15份、二氧化鈦13-17份、鎳2-4份、矽酸鎂6-11份、鈷3-7份、鎂2-4份、矽化鎢3-6份、碳化鋁2-4份、偏矽酸鈣4-8份。製備方法包括以下步驟：（1）將以上金屬及陶瓷材料分別進行球磨；（2）倒入高速混合機中高速混合；（3）真空高溫燒結，將高溫燒結爐內溫度先升高為725-755℃，再次升高溫度，升溫升至高溫燒結爐內溫度為980-1220℃，燒結時間為2.5-3.5h，將高溫燒結爐內金屬陶瓷材料降低溫度為室溫，製備得到醫用金屬陶瓷材料。
【專利說明】一種醫用金屬陶瓷材料及其製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於醫用材料領域，涉及一種金屬陶瓷材料及其製備方法，特別是涉及一 種醫用金屬陶瓷材料及其製備方法。

【背景技術】
[0002] 金屬陶瓷材料是高溫處理工藝所成的材料，因此具有金屬和陶瓷的雙重的優點： (1)由於它是在高溫下燒結製成，其結構中包括鍵強很大的離子鍵或共價鍵，所以具有良好 的機械強度、硬度、壓縮強度高，極其穩定；在體內難於溶解，不易氧化、不易腐蝕變質，熱穩 定性好，便於加熱消毒、耐磨、有一定潤滑性能，不易產生疲勞現象，而且和人體組織的親和 性好，幾乎看不到與人體組織的排斥作用，因此能滿足種植學要求。（2)金屬陶瓷材料的組 成範圍比較寬，可以根據實際應用的要求設計組成，控制性能的變化。（3)金屬陶瓷材料容 易成型，可根據需要製成各種形態和尺寸，如顆粒形、柱形、管形、緻密型或多孔型，也可制 成骨螺釘、骨夾板、製成牙根、關節、長骨、顱骨等。採用特殊的工藝還可以得到尺寸精密的 人工骨製品。（4)金屬陶瓷材料的後加工方便，切割、研磨、拋光等已是成熟的工藝。另外還 可用普通金屬加工工具機進行車銑、刨、鑽等的可切割性生物陶瓷，利用玻璃陶瓷結晶化之前 的高溫流動性，可製成精密鑄造的玻璃陶瓷。


【發明內容】

[0003] 要解決的技術問題：用於人造牙齒的金屬陶瓷材料需要具備非常良好的硬度、生 物相容性、彎曲強度、拉伸強度，傳統的一些人造牙齒材料上述的特性較差，本發明的目的 是克服傳統的一些人造牙齒材料生物相容性差、硬度較低、強度較低的問題，因此本發明提 出了一種具有上述優點的醫用金屬陶瓷材料及其製備方法。
[0004] 技術方案：為了解決上述問題，本發明公開了一種醫用金屬陶瓷材料及其製備方 法。所述的醫用金屬陶瓷材料包括下述重量的成分： 氧化鋯 11-15份、 二氧化鈦 13-17份、 鎳 2-4份、 娃酸鎂 6-11份、 鈷 3-7份、 鎂 2-4份、 矽化鎢 3-6份、 碳化鋁 2-4份、 偏娃酸興 4-8份。
[0005] 所述的一種醫用金屬陶瓷材料，包括下述重量的成分： 氧化鋯 12-14份、 二氧化鈦 14-16份、 鎳 3-4份、 矽酸鎂 7-9份、 鈷 4-6份、 鎂 2-3份、 矽化鎢 4-5份、 碳化鋁 3-4份、 偏娃酸興 5-7份。
[0006] 一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，包括以下步驟： (1) 按重量分別取氧化鋯11-15份、二氧化鈦13-17份、鎳2-4份、矽酸鎂6-11份、鈷 3-7份、鎂2-4份、矽化鎢3-6份、碳化鋁2-4份、偏矽酸鈣4-8份，將以上金屬及陶瓷材料分 別進行球磨，球料比為30 :1-40:1，球磨機的轉速為150-450印111，球磨時間為211-3.511; (2) 將以上球磨後的金屬材料和陶瓷材料都倒入高速混合機中，進行高速混合，高速混 合機轉速為100_200rpm ; (3) 將步驟（2)的混合均勻後的金屬陶瓷材料在高溫燒結爐中進行真空高溫燒結，高 溫燒結爐升溫速率為25°C /min，將高溫燒結爐內溫度先升高為725-755°C，保持溫度不變 2. 5h，再次升高溫度，升溫速率為30°C /min，升至高溫燒結爐內溫度為980-1220°C，燒結時 間為2. 5-3. 5h，降溫速率為40°C /min，將高溫燒結爐內金屬陶瓷材料降低溫度為室溫，制 備得到醫用金屬陶瓷材料。
[0007] 所述的一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，製備方法中球磨時球料比為35:1。
[0008] 所述的一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，製備方法中球磨機的轉速為250rpm。
[0009] 所述的一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，製備方法中球磨時間為3h。
[0010] 所述的一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，製備方法中先將高溫燒結爐內溫度先 升高為735°C。 toon] 所述的一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，製備方法中再次升高溫度時，升至高 溫燒結爐內溫度為1080°C。
[0012] 所述的一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，製備方法中燒結時間為3h。
[0013] 有益效果：本發明的醫用金屬陶瓷材料中加入矽化鎢、碳化鋁後，有效的提高了其 相應的力學性能。本發明的醫用金屬陶瓷材料中，當氧化鋯為12-14份、二氧化鈦為14-16 份、鎳為3-4份、娃酸鎂為7-9份、鈷為4-6份、鎂為2-3份、娃化鶴為4-5份、碳化錯為3-4 份、偏矽酸鈣為5-7份時，通過高溫燒結後製備的金屬陶瓷材料的硬度、拉伸強度、抗彎強 度、和彎曲模量最高，有效的解決了一些常規齒科材料上述力學性能較差的問題。
[0014]

【具體實施方式】
[0015] 實施例1 (1) 按重量分別取氧化鋯15Kg、二氧化鈦13Kg、鎳2Kg、矽酸鎂llKg、鈷3Kg、鎂4Kg、矽 化鎢3Kg、碳化鋁4Kg、偏矽酸鈣8Kg，將以上金屬及陶瓷材料分別進行球磨，球料比為40:1， 球磨機的轉速為450rpm，球磨時間為3. 5h ; (2) 將以上球磨後的金屬材料和陶瓷材料都倒入高速混合機中，進行高速混合，高速混 合機轉速為200rpm ; (3)將步驟（2)的混合均勻後的金屬陶瓷材料在高溫燒結爐中進行真空高溫燒結，高溫 燒結爐升溫速率為25°C /min，將高溫燒結爐內溫度先升高為755°C，保持溫度不變2. 5h，再 次升高溫度，升溫速率為30°C /min，升至高溫燒結爐內溫度為980°C，燒結時間為2. 5h，降 溫速率為40°C /min，將高溫燒結爐內金屬陶瓷材料降低溫度為室溫，製備得到醫用金屬陶 瓷材料。
[0016] 實施例2 (1) 按重量分別取氧化鋯llKg、二氧化鈦17Kg、鎳4Kg、矽酸鎂6Kg、鈷7Kg、鎂2Kg、矽化 鎢6Kg、碳化鋁2Kg、偏矽酸鈣4Kg，將以上金屬及陶瓷材料分別進行球磨，球料比為30: 1，球 磨機的轉速為150rpm，球磨時間為2h ; (2) 將以上球磨後的金屬材料和陶瓷材料都倒入高速混合機中，進行高速混合，高速混 合機轉速為IOOrpm ; (3) 將步驟（2)的混合均勻後的金屬陶瓷材料在高溫燒結爐中進行真空高溫燒結，高溫 燒結爐升溫速率為25°C /min，將高溫燒結爐內溫度先升高為725°C，保持溫度不變2. 5h，再 次升高溫度，升溫速率為30°C /min，升至高溫燒結爐內溫度為1220°C，燒結時間為3. 5h，降 溫速率為40°C /min，將高溫燒結爐內金屬陶瓷材料降低溫度為室溫，製備得到醫用金屬陶 瓷材料。
[0017] 實施例3 (1) 按重量分別取氧化鋯12Kg、二氧化鈦16Kg、鎳3Kg、矽酸鎂9Kg、鈷4Kg、鎂3Kg、矽化 鎢5Kg、碳化鋁4Kg、偏矽酸鈣7Kg，將以上金屬及陶瓷材料分別進行球磨，球料比為40: 1，球 磨機的轉速為450rpm，球磨時間為3. 5h ; (2) 將以上球磨後的金屬材料和陶瓷材料都倒入高速混合機中，進行高速混合，高速混 合機轉速為200rpm ; (3) 將步驟（2)的混合均勻後的金屬陶瓷材料在高溫燒結爐中進行真空高溫燒結，高溫 燒結爐升溫速率為25°C /min，將高溫燒結爐內溫度先升高為755°C，保持溫度不變2. 5h，再 次升高溫度，升溫速率為30°C /min，升至高溫燒結爐內溫度為980°C，燒結時間為2. 5h，降 溫速率為40°C /min，將高溫燒結爐內金屬陶瓷材料降低溫度為室溫，製備得到醫用金屬陶 瓷材料。
[0018] 實施例4 (1) 按重量分別取氧化鋯14Kg、二氧化鈦14Kg、鎳4Kg、矽酸鎂7Kg、鈷6Kg、鎂2Kg、矽化 鎢4Kg、碳化鋁3Kg、偏矽酸鈣5Kg，將以上金屬及陶瓷材料分別進行球磨，球料比為30: 1，球 磨機的轉速為150rpm，球磨時間為2h ; (2) 將以上球磨後的金屬材料和陶瓷材料都倒入高速混合機中，進行高速混合，高速混 合機轉速為IOOrpm ; (3) 將步驟（2)的混合均勻後的金屬陶瓷材料在高溫燒結爐中進行真空高溫燒結，高溫 燒結爐升溫速率為25°C /min，將高溫燒結爐內溫度先升高為725°C，保持溫度不變2. 5h，再 次升高溫度，升溫速率為30°C /min，升至高溫燒結爐內溫度為1220°C，燒結時間為3. 5h，降 溫速率為40°C /min，將高溫燒結爐內金屬陶瓷材料降低溫度為室溫，製備得到醫用金屬陶 瓷材料。
[0019] 實施例5 (1) 按重量分別取氧化鋯13Kg、二氧化鈦15Kg、鎳4Kg、矽酸鎂8Kg、鈷5Kg、鎂3Kg、矽化 鎢5Kg、碳化鋁3Kg、偏矽酸鈣6Kg，將以上金屬及陶瓷材料分別進行球磨，球料比為35: 1，球 磨機的轉速為250rpm，球磨時間為3h ; (2) 將以上球磨後的金屬材料和陶瓷材料都倒入高速混合機中，進行高速混合，高速混 合機轉速為IOOrpm ; (3) 將步驟（2)的混合均勻後的金屬陶瓷材料在高溫燒結爐中進行真空高溫燒結，高溫 燒結爐升溫速率為25°C /min，將高溫燒結爐內溫度先升高為735°C，保持溫度不變2. 5h，再 次升高溫度，升溫速率為30°C /min，升至高溫燒結爐內溫度為1080°C，燒結時間為3h，降溫 速率為40°C /min，將高溫燒結爐內金屬陶瓷材料降低溫度為室溫，製備得到醫用金屬陶瓷 材料。
[0020] 對比例 (1) 按重量分別取氧化鋯15Kg、二氧化鈦13Kg、鎳2Kg、矽酸鎂llKg、鈷3Kg、鎂4Kg、 偏矽酸鈣8Kg，將以上金屬及陶瓷材料分別進行球磨，球料比為40:1，球磨機的轉速為 450rpm，球磨時間為3. 5h ; (2) 將以上球磨後的金屬材料和陶瓷材料都倒入高速混合機中，進行高速混合，高速混 合機轉速為200rpm ; (3) 將步驟（2)的混合均勻後的金屬陶瓷材料在高溫燒結爐中進行真空高溫燒結，高溫 燒結爐升溫速率為25°C /min，將高溫燒結爐內溫度先升高為755°C，保持溫度不變2. 5h，再 次升高溫度，升溫速率為30°C /min，升至高溫燒結爐內溫度為980°C，燒結時間為2. 5h，降 溫速率為40°C /min，將高溫燒結爐內金屬陶瓷材料降低溫度為室溫，製備得到醫用金屬陶 瓷材料。
[0021] 測定了實施例1至5和對比例的金屬陶瓷材料的硬度、拉伸強度、彎曲強度和彎曲 模量。數據如下表：

【權利要求】
1. 一種醫用金屬陶瓷材料，其特徵在於，所述的醫用金屬陶瓷材料包括下述重量的成 分： 氧化鋯 11-15份、 二氧化鈦 13-17份、 鎳 2-4份、 娃酸鎂 6-11份、 鈷 3-7份、 鎂 2-4份、 矽化鎢 3-6份、 碳化鋁 2-4份、 偏娃酸興 4-8份。
2. 根據權利要求1所述的一種醫用金屬陶瓷材料，其特徵在於，所述的醫用金屬陶瓷 材料包括下述重量的成分： 氧化鋯 12-14份、 二氧化鈦 14-16份、 鎳 3-4份、 矽酸鎂 7-9份、 鈷 4-6份、 鎂 2-3份、 矽化鎢 4-5份、 碳化鋁 3-4份、 偏娃酸興 5-7份。
3. -種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，其特徵在於所述的醫用金屬陶瓷材料的製備 方法包括以下步驟： (1)按重量分別取氧化鋯11-15份、二氧化鈦13-17份、鎳2-4份、矽酸鎂6-11份、鈷 3-7份、鎂2-4份、矽化鎢3-6份、碳化鋁2-4份、偏矽酸鈣4-8份，將以上金屬及陶瓷材料分 別進行球磨，球料比為30:1-40:1，球磨機的轉速為150-450印111，球磨時間為211-3.511 ; (2 )將以上球磨後的金屬材料和陶瓷材料都倒入高速混合機中，進行高速混合，高速混 合機轉速為100_200rpm ; (3)將步驟（2)的混合均勻後的金屬陶瓷材料在高溫燒結爐中進行真空高溫燒結，高 溫燒結爐升溫速率為25°C /min，將高溫燒結爐內溫度先升高為725-755°C，保持溫度不變 2. 5h，再次升高溫度，升溫速率為30°C /min，升至高溫燒結爐內溫度為980-1220°C，燒結時 間為2. 5-3. 5h，降溫速率為40°C /min，將高溫燒結爐內金屬陶瓷材料降低溫度為室溫，制 備得到醫用金屬陶瓷材料。
4. 根據權利要求3所述的一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，其特徵在於所述的醫 用金屬陶瓷材料的製備方法中球磨時球料比為35:1。
5. 根據權利要求3所述的一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，其特徵在於所述的醫 用金屬陶瓷材料的製備方法中球磨機的轉速為250rpm。
6. 根據權利要求3所述的一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，其特徵在於所述的醫 用金屬陶瓷材料的製備方法中球磨時間為3h。
7. 根據權利要求3所述的一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，其特徵在於所述的醫 用金屬陶瓷材料的製備方法中先將高溫燒結爐內溫度先升高為735°C。
8. 根據權利要求3所述的一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，其特徵在於所述的醫 用金屬陶瓷材料的製備方法中再次升高溫度時，升至高溫燒結爐內溫度為1080°C。
9. 根據權利要求3所述的一種醫用金屬陶瓷材料的製備方法，其特徵在於所述的醫 用金屬陶瓷材料的製備方法中燒結時間為3h。
【文檔編號】C22C29/00GK104388793SQ201410641728
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月14日 優先權日:2014年11月14日
【發明者】金仲恩, 全春蘭, 張帆 申請人:蘇州蔻美新材料有限公司