[发明专利]生物医用氮化硅组合物及氮化硅陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种生物医用氮化硅组合物及氮化硅陶瓷的制备方法，涉及骨科生物医用陶瓷领域。所述方法包括提供生物医用氮化硅组合物，其中，生物医用氮化硅组合物包括70％～98％重量份的氮化硅和2％～30％重量份的添加剂，添加剂为氧化镁、氧化钇、氧化铝、氧化镱、氧化锶、氧化铈、碳化钛、氮化硼中的至少两种；对生物医用氮化硅组合物进行成型处理，得到待烧结件；对待烧结件进行烧结处理，得到烧结件；对烧结件进行后处理，得到生物医用氮化硅陶瓷件。通过向氮化硅陶瓷粉中添加2％～30％重量份的添加剂，可以提高所得氮化硅陶瓷产品的各项性能，更加适合于骨科植入物的临床需求。

技术领域

本发明涉及骨科生物医用陶瓷领域，特别是涉及一种生物医用氮化硅组合物及氮化硅陶瓷的制备方法。

背景技术

在骨科生物医用型陶瓷领域中，目前主要有氧化铝陶瓷(俗称黄陶)，氧化锆陶瓷(俗称白陶)和氧化锆增韧的氧化铝陶瓷(俗称粉陶)。但是，本申请的发明人在长期的研发过程中发现，现有的几种陶瓷在生物医用过程中存在一些问题。例如，黄陶的主要问题在于其韧性较低，从而容易碎裂。白陶的韧性比黄陶好，但是氧化锆是一种亚稳相材料，在使用过程中容易老化，尤其是在潮湿的环境下；氧化锆的老化是指四方相自发向单斜相转变，转变过程中体积膨胀，导致表面粗糙，从而增加磨损，或者会产生微裂纹甚至宏观裂纹，使材料力学性能显著下降。粉陶是黄陶的升级产品，如图1a所示，其增韧机理之一是采用弥散在稳定的氧化铝基体中的氧化钇稳定的纳米级四方氧化锆颗粒(Y-TZP)；这种Y-TZP晶体分散分布，可以减少结构改变，同时可以阻止潜在的裂纹扩展。如图1b所示，另外一种增强机理是通过添加形成板状晶体的一种氧化物来实现的；这种板状晶体在阻挡裂纹时消耗能量，提高了粉陶的强度和韧性。无论是通过相变增韧还是板状晶体增韧的粉陶，都是通过添加杂质来来提高韧性，尤其是添加的氧化锆有老化的问题，老化一般从表面开始，逐渐向内部发展，在潮湿环境下老化更加严重。在人体内复杂的生理环境下，其性能会有怎样的变化，还有待临床数据的证实，目前仍然不能完全确定，因此，上述三类氧化物陶瓷在实际临床应用过程中都存在一定的性能短板。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种生物医用氮化硅组合物及氮化硅陶瓷的制备方法，能够制得各项性能均大幅提高的生物医用氮化硅陶瓷。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种生物医用氮化硅组合物，该组合物包括：70％～98％重量份的氮化硅和2％～30％重量份的添加剂，其中，添加剂为氧化镁、氧化钇、氧化铝、氧化镱、氧化锶、氧化铈，碳化钛、氮化硼中的至少两种。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种生物医用氮化硅陶瓷的制备方法，该方法包括：提供生物医用氮化硅组合物，其中，生物医用氮化硅组合物包括70％～98％重量份的氮化硅和2％～30％重量份的添加剂，添加剂为氧化镁、氧化钇、氧化铝、氧化镱、氧化锶、氧化铈、碳化钛、氮化硼中的至少两种；对生物医用氮化硅组合物进行成型处理，得到待烧结件；对待烧结件进行烧结处理，得到烧结件；对烧结件进行后处理，得到生物医用氮化硅陶瓷件。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种生物医用氮化硅组合物及氮化硅陶瓷的制备方法，通过向氮化硅陶瓷粉中添加2％～30％重量份的添加剂，可以提高所得氮化硅陶瓷产品的各项性能，所得生物医用氮化硅陶瓷产品，除了生物陶瓷本身的优异性能以外，还具有高硬度、高弯曲强度、高疲劳强度、高断裂韧性、优异的摩擦性能、良好的骨长上与骨长入能力、良好的抗感染能力以及良好的显影性。

附图说明

图1a是现有氧化锆增韧的氧化铝陶瓷的一增韧机理的结构示意图；

图1b是现有氧化锆增韧的氧化铝陶瓷的另一增韧机理的结构示意图；

图2是本发明生物医用氮化硅陶瓷的制备方法一实施方式的流程示意图。

具体实施方式