[发明专利]氧化物陶瓷的烧结动力学的控制

说明书

技术领域

本发明涉及多层氧化物陶瓷体并且特别地涉及用于牙科应用的预烧结氧化物陶瓷坯和氧化物陶瓷生坯体。这些主体可以通过进一步烧结被热致密而不变形并且因此特别适合于具有出色的机械性质和很高配合精度的牙科修复物的制造，同时允许接近地模仿天然牙齿的光学性质。本发明也涉及制造这样的多层氧化物陶瓷体的过程以及使用多层氧化物陶瓷体制造牙科修复物的过程。

背景技术

多年来氧化物陶瓷材料已用于制备牙科植入物和修复物。这样的陶瓷典型地基于呈四方氧化锆多晶体(TZP)的形式的氧化锆。纯ZrO₂在低于950℃的温度下经历四方到单斜相变换，其伴随体积的明显增加。在环境温度下将氧化锆保持在其四方形式需要使用添加剂，如Y₂O₃，CeO₂，MgO或CaO。这些添加剂抑制四方到单斜变换，由此导致亚稳状态，其中氧化锆完全或部分地处于其四方形式。当裂纹在这样的亚稳四方氧化锆陶瓷中形成时，裂纹尖端处的应变触发从四方到单斜形式的局部变换，并且与其关联的体积增加有效地阻止裂纹扩展。该所谓的变换增韧机制提供稳定氧化锆陶瓷的高韧性(Hannink等，J.Am.Ceram.Soc.2000，83，461-487)。这与氧化锆的生物惰性一起导致掺杂TZP在矫形和牙科修复物中的使用。如今，特别地，用Y₂O₃(T-TZP)稳定的、典型地加入Al₂O₃(约0.25wt.-％)的四方氧化锆多晶体广泛地用作全陶瓷牙科生物材料(Denry等，Dental Materials 2008，24，299-307)。

用于制造陶瓷的不同方法是已知的。优选方法包括(i)单轴向压制或冷等静压制(CIP)，接着进行常规烧结，(ii)注浆，接着进行常规烧结，和(iii)热压制(HP)或热等静压制(HIP)。

对于牙科应用，陶瓷材料的制备常常包括由成形步骤分离的两个致密步骤。因此，陶瓷材料可以被压制或浇铸并且然后被预烧结到中间开放多孔状态。然后，可以执行陶瓷材料的成形或预成形，接着通过进一步烧结进行最后热致密。

为了增强牙科修复物的美观，用作牙科修复材料的陶瓷常常需要带有着色。彩色化陶瓷材料的许多方式是已知的。

获得有色牙科陶瓷材料的一种方法使用通过金属化合物溶液的渗透在多孔状态下着色陶瓷材料。典型地该过程包括以下步骤：干燥多孔结构，用着色溶液完全或部分地渗透多孔结构，清洁表面并且干燥渗透结构，可选地用另外的着色溶液渗透多孔结构，以及最后烧结。

下面描述相关过程和方法的专利和专利申请通过引用完整地包括在本文中。

US 6,709,694 B1描述一种用于在多孔或吸收状态下用过渡金属的盐或络合物的溶液着色氧化物陶瓷的过程。

EP 1486476 A1描述一种使用溶液着色预烧结陶瓷体的过程，所述溶液包括金属盐、溶剂和聚乙二醇，具有在1.000到200.000的范围内的M_n。

该方法受制于牙科技术的复杂过程和获得的颜色分布的低均匀性。此外，取决于着色离子的浓度，放大系数会在被着色层内变化，这在最后烧结步骤期间导致被着色和未着色部分之间的应力。

另一方法包括经由氧化锆与着色物质一起的共沉淀或通过将氧化锆粉末与着色物质的溶液接触来预着色氧化锆粉末以获得不同粉末特性的预着色一次和二次颗粒。

US 5,011,403 A描述通过压缩和烧结通过将着色过渡金属氧化物加入部分稳定氧化锆粉末中而获得的粉末制备有色托架，其中以粉末形式或通过用过渡金属氧化物的水溶性盐的溶液雾化氧化锆粉末包含过渡金属氧化物。

US 5,263,858 A描述可以用作用于矫形应用的托架的乳白色烧结氧化锆体的制备，该过程包括通过(A)包含锆、稳定剂、铒和镨的化合物的溶液的共沉淀和煅烧或(B)将铒和镨化合物的溶液与包含稳定剂的氧化锆粉末混合制备混合粉末，从由此产生的粉末形成成形体并且烧结。

US 5,656,564 A描述用于矫形托架材料的有色烧结氧化锆体，其通过湿混合稳定氧化锆粉末和着色剂、模制获得的粉末并且烧结被制备。

US 6,713,421 A描述基于陶瓷组分的坯，其包括氧化锆，铝、镓、锗和铟的氧化物中的至少一种，并且还包括着色添加剂。通过共沉淀和煅烧制备陶瓷组分。

又一方法包括通过涂覆技术着色准备压制陶瓷粉末。