[发明专利]一种牙用氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷3Y-TZP的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷制备方法，特别涉及牙用3mol%氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷（3mol% yttria stabilized tetragonal zircornia polycrystalline, 简称3Y-TZP）的制备方法。

背景技术

氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷具有高的室温强度和断裂韧性、卓越的生物相容性、良好的耐磨性等性能，是一种重要的生物陶瓷材料。20世纪90年代，氧化锆生物陶瓷，特别是3Y-TZP开始应用于口腔修复领域，主要用于制作牙用冠、桥、种植体肩台等全瓷修复体。然而，3Y-TZP陶瓷存在老化问题，即在口腔潮湿环境及咀嚼应力的反复作用下，陶瓷表面的四方相转变为单斜相，相变伴随的体积膨胀（约5%）的和剪切应变（约8%）导致材料表面出现裂纹，晶粒剥落，从而导致修复体的强度和韧性衰减，影响牙用修复体的使用性能和寿命。为提高氧化锆陶瓷的抗老化性能，专利US7519419采用热等静压的方法，在压力至少100Mpa、温度1200～1450℃的氩气中烧结，或氩气与氧气的混合气氛中烧结（氩气的体积百分数为80%、 氧气的体积百分数为20%），得到致密度高且晶粒小于0.5μm的氧化锆烧结体，但相对于目前普遍采用的常压烧结，热等静压设备昂贵，工艺复杂，生产成本高。专利US7435443采用离子束辅助沉积的方法在氧化锆陶瓷表面沉积一层起保护作用的Al₂O₃，但牙用氧化锆陶瓷受到周期性咀嚼力的作用，容易使 Al₂O₃沉积层脱落。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种牙用氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷3Y-TZP的制备方法，以解决牙用陶瓷3Y-TZP的老化问题。

本发明所述牙用氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷3Y-TZP的制备方法，工艺步骤如下：

（1）3Y-TZP粉体-铝盐混合液的制备

将中位粒径小于0.5μm的3Y-TZP粉体加入pH值为1~3的纯净水中，通过搅拌或/和超声分散形成分散均匀、稳定的3Y-TZP悬浮液，所述悬浮液中，3Y-TZP粉体的含量为20wt%～40wt%；

将铝盐加入pH值为1~3的纯净水中，配制成Al³⁺浓度为0.02 mol/L ~0.4mol/L的铝盐水溶液，在搅拌下将所述铝盐水溶液滴加到所述3Y-TZP悬浮液中，形成混合均匀的3Y-TZP粉体-铝盐混合液，所述混合液中，Al³⁺浓度控制在0.01 mol/L ~0.23 mol/L，3Y-TZP粉体的含量控制10 wt%～20wt%；

（2）表面包覆Al₂O₃的3Y-TZP粉体的制备

在步骤（1）制备的3Y-TZP粉体-铝盐混合液中加入沉淀剂尿素并搅拌均匀，然后以0.5℃/min～2.0℃/min的速率升温至70℃～85℃保温2h～3h，得到氢氧化铝包覆的3Y-TZP粉体的浆料，所述尿素的加入量以反应体系中尿素的浓度达到0.5mol/L~3.0mol/L为限；

将氢氧化铝包覆的3Y-TZP粉体的浆料过滤，并将过滤所得固态物质用纯净水洗涤去除杂质，再将除杂后的所述固态物质在常压、100℃～120℃干燥至少24h，在500℃～800℃煅烧1h~2h，煅烧时间届满后，随炉冷却至室温，经粉碎即得到表面包覆Al₂O₃的3Y-TZP粉体；

（3）粉体的成型与烧结

将步骤（2）制备的表面包覆Al₂O₃的3Y-TZP粉体装入模具，在20Mpa～40Mpa的压力下预成型，再经200Mpa~300Mpa的压力冷等静压得到生坯，然后将所述生坯在常压下以3℃/min ~10℃/min的速率升温至1350℃～1400℃烧结2h～4h，烧结时间届满后，随炉冷却至室温得到牙用氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷3Y-TZP。

上述牙用氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷3Y-TZP的制备方法，所述铝盐为Al(NO₃)₃或AlCl₃，其纯度为99.9%。

上述牙用氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷3Y-TZP的制备方法，所述纯净水为去离子水或蒸馏水。

上述牙用氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷3Y-TZP的制备方法，纯净水的pH值用盐酸或硝酸调整。