[发明专利]制造陶瓷元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造陶瓷元件的方法。实施该方法时，提供一种粉末状陶瓷原料并将其送入可为所述陶瓷元件定型的模具内。对所述陶瓷元件进行预烧结处理，从所述模具中取出所述陶瓷元件，随后在一温度下烧结所述陶瓷元件，所述温度高于所述预烧结处理的温度。

背景技术

陶瓷元件的这种制造方法例如公开自EP 0 421 085。事实表明，通过这种方法制成的陶瓷元件表面粗糙度很小，因而很难在该陶瓷元件上牢固地施覆涂层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造陶瓷元件的方法，按本发明制成的陶瓷元件有相对更好的基础条件来施覆涂层。从上述现有技术出发，本发明用来达成此目的的解决方案是独立权利要求的特征。从属权利要求为有利的实施方式。本发明为预烧结步骤选用的温度介于880℃与980℃之间。在预烧结处理之后，烧结处理之前，用喷砂材料处理所述陶瓷元件的表面。

制造陶瓷元件时，先将粉末状陶瓷原料填入可为所述陶瓷元件定型的模具内。由于该陶瓷元件经过后续加工步骤后体积会减小，因此，这个模具的尺寸比成品陶瓷元件的尺寸大。通过后续烧结处理使所述陶瓷元件具有稳定的内部结构。通过烧结处理，所述粉末的颗粒之间会牢固相连。

所述烧结处理分多个步骤进行。第一步是在相对较低的温度下对所述陶瓷元件进行预烧结，使得粉末颗粒之间仅产生狭小的桥形结构。对于本发明的方法而言，上述狭小桥形结构的稳定性应满足以下条件：用喷砂材料处理表面可以提高表面粗糙度。桥形结构的稳定性过低，陶瓷元件就会碎裂成若干部分，桥形结构的稳定性过高，使用喷砂材料实施的处理就不足以改变陶瓷元件的表面结构。试验结果表明，如果预烧结采用介于880℃与980℃之间的温度，就可通过喷砂材料来按需要地改变表面结构。在此情况下，所述陶瓷元件的内部结构应满足以下条件：用喷砂材料处理时，所述元件上会有期望大小的碎块脱落。

一般而言，如果提高预烧结温度，粉末材料的颗粒之间的连接强度就会增大。当预烧结温度高于900℃，低于950℃时，通过本发明的方法可以取得较佳结果。

表面粗糙度R_a应大于2.5μm(WO 2009/036845)，以便为所述陶瓷元件涂覆钛合金。本发明范围内所提供的粗糙度数据均参照DIN EN ISO 4288和DIN EN ISO 3274等标准的平均粗糙度R_a，且与经烧结处理后的成品陶瓷元件有关。通过本发明方法所实现的表面粗糙度与用喷砂材料处理时所选择的参数有关，例如喷砂材料的粒度和颗粒撞击陶瓷元件时的速度。实施本发明的方法时，优选将这些参数设定成可以使成品陶瓷元件的表面粗糙度R_a大于2.5μm。成品陶瓷元件的表面粗糙度R_a不应超过7μm，以便一步到位地将所述涂层施覆到陶瓷元件表面。

在本发明范围内，所述陶瓷元件的整个表面都可用喷砂材料处理。在需要为所述陶瓷元件的整个表面施覆涂层的情况下，这一点十分有利。但一般情况下只需对部分表面进行涂层处理，另一部分表面则保持无涂层状态。这一点例如适用于内置假体组件，内置假体组件的一部分表面需要用来与骨质建立连接，另一部分表面需要作为滑动面来与另一假体组件共同作用。滑动面不需要高的表面粗糙度。因此，本发明的方法可以这样设计：只用喷砂材料处理所述陶瓷元件的一部分表面，用喷砂材料处理时留出另一部分表面不作处理。在本发明范围内，陶瓷元件的表面处理既包括整个表面，也包括部分表面。

所述喷砂材料的粒度优选与所述陶瓷原料的粒度为同一数量级。这样的喷砂材料将会特别有效地作用于所述陶瓷元件。但是使用这类喷砂材料时，喷砂材料的颗粒可能会进入陶瓷材料内因碎块脱落而形成的空隙中。这部分颗粒就此成为陶瓷材料的杂质。如果采用与所述陶瓷原料的粉末相一致的粉末作为喷砂材料，就不会产生这类杂质。即使该材料的颗粒粘附于所述陶瓷元件内部，这部分颗粒也不会改变陶瓷材料的均匀组成。

施覆在所述陶瓷元件表面的涂层可由钛合金或纯钛构成。涂层方法可以采用等离子喷涂。等离子喷涂是一种用电弧导引气体从而将气体电离的方法。将涂层材料以粉末状态送入电离气体，再由气流将其运送到需要涂层的工件上。

事实表明，氧化锆、氧化铝及其混合物是适用于本发明方法的陶瓷材料。

下面联系附图并借助有利实施方式对本发明进行示范性说明。

附图说明

图1为椎间盘假体剖面图；

图2为图1所示椎间盘假体的局部放大图；

图3为陶瓷元件在初始状态下的内部结构图；

图4为图3所示内容经预烧结处理后的视图；以及