[发明专利]一种牙科玻璃部分渗透的功能梯度氧化锆陶瓷材料

说明书

技术领域

本发明属于生物医学材料应用领域，具体涉及一种牙科玻璃部分渗透的功能梯度氧化锆陶瓷材料。

背景技术

金属烤瓷修复材料曾被认为是修复牙科的“金标准”。但在最近十几年，金属烤瓷修复材料逐渐被美观性和生物相容性更好的全瓷修复材料所取代。目前的氧化锆修复体多采用双层瓷结构，即在坚强的基底材料上烧结饰面瓷以达到美观坚固的效果。钇稳定四方晶相氧化锆(Y-TZP)基底材料具有较高的强度和韧性，可承受较大的咬合压力，成为金属烤瓷修复体的理想替代材料。然而氧化锆基底与饰面瓷的结合强度较差，临床中饰面瓷的碎裂和整层剥脱是氧化锆修复体失败的最常见原因。临床研究显示，氧化锆修复体饰面瓷的破坏比例为6％-25％，明显高于金属烤瓷修复体(0％-2.5％)，氧化锆修复体饰面瓷的破坏比例是金属烤瓷修复体的3倍。

现有的高温预烧结氧化锆瓷块必须经由CAD/CAM设备切削，其烧结收缩率较大(超过15％)。为了弥补氧化锆烧结收缩大的缺点，进一步提高氧化锆的机械强度，学者们将氧化锆与玻璃渗透工艺相结合，希望开发出性能更好的玻璃渗透氧化锆基底材料。有研究使用玻璃材料对氧化锆进行全层渗透，氧化锆的械强度得到提高，烧结收缩率变小，能够达到“近浄成形”工艺的标准。中国专利CN200510102755公开了一种了渗透玻璃配方和渗透方法，使渗透后氧化锆不发生四方相到单斜向的转变。上述研究致力于开发全层氧化锆修复体，然而研全层氧化锆修复体的磨损性能与牙釉质差距较大，对对颌牙的磨损较大，目前的氧化锆瓷块颜色单一，只能依靠外染色液调改颜色，且氧化锆的通透性差，不能满足临床美学修复的需求，氧化锆-饰面瓷双层修复材料的地位仍不可替代。

因此，如何降低饰面瓷的破坏率是目前牙科修复领域一个亟待解决的关键问题。为了提高氧化锆陶瓷与饰面瓷的结合性能，提高其长期临床成功率，需要研发一种与饰面瓷结合力良好的新型氧化锆材料。

发明内容

为解决现有氧化锆陶瓷与饰面瓷的结合力不足的问题，本发明的目的在于提供一种弹性模量、硬度呈均匀、梯度渐变的牙科玻璃部分渗透的功能梯度氧化锆陶瓷材料，从而提高氧化锆陶瓷与饰面瓷的结合强度。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种牙科玻璃部分渗透的功能梯度氧化锆陶瓷材料，由三层结构构成：(1)厚度为0.2mm的玻璃层，(2)厚度为0.3mm的玻璃渗透氧化锆功能梯度层，(3)厚度为0.5mm的致密氧化锆层；所述玻璃按质量百分比计包含以下组分：La₂O₃15％，ZrO₂5％，Y₂O₃5％，SiO₂20％，B₂O₃15％，BaO 15％，Al₂O₃15％，TiO₂4％，CaO 4％，CeO₂1％，Fe₂O₃1％。

所述牙科玻璃部分渗透的功能梯度氧化锆陶瓷材料的玻璃-玻璃渗透氧化锆功能梯度层-氧化锆三层结构的弹性模量和硬度呈梯度均匀变化。

所述牙科玻璃部分渗透的功能梯度氧化锆陶瓷材料与饰面瓷的结合强度，比传统氧化锆材料提高了2.5倍。

所述牙科玻璃部分渗透的功能梯度氧化锆陶瓷材料中渗透玻璃材料与氧化锆材料发生了化学结合。

所述牙科玻璃部分渗透的功能梯度氧化锆陶瓷材料生物学相容性良好，符合《ISO-7405技术报告-牙科材料的生物学评价》和《ISO-7406技术报告-牙科材料的生物学评价》的标准。

本发明牙科玻璃部分渗透的功能梯度氧化锆陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按质量百分比称取玻璃组分后置入球磨罐中，以去离子水为介质球磨6h，球磨后将浆料干燥至水分完全蒸发得到粉料；然后将粉料于空气气氛下升温至1300℃，恒温2h，再冷却至室温得到玻璃颗粒；最后将玻璃颗粒按照2:1的球料比加水球磨、干燥后过200目筛，制得渗透玻璃材料；

(2)预烧结制备氧化锆坯体，预烧结温度为1200℃，烧结时间为2h；

(3)通过毛细渗透技术，将步骤(1)制得的渗透玻璃材料渗透于步骤(2)制得的氧化锆坯体表面，控制渗透玻璃材料的渗透深度为0.3mm，1350℃致密烧结，即得到所述牙科玻璃部分渗透的功能梯度氧化锆陶瓷材料。