[发明专利]基于氮化硅的生物医用陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明公开一种基于氮化硅的生物医用陶瓷材料的制备方法，属于生物陶瓷材料领域，采用氮化硅和六方氮化硼作为原料，Al₂O₃和Y₂O₃混合物为烧结助剂，经混合后磨碎过筛，利用聚乙烯醇溶胶造粒，装入模具，在氮气气氛，温度1750～1850℃，压力25～35MPa条件下烧结，得到基于氮化硅的生物医用陶瓷材料。使得基于氮化硅的生物医用陶瓷材料置换关节不仅良好的生物相容性，并且摩擦系数小，摩擦磨损性能好，同时，也具有良好的可加工性能，提高了其可加工性。

技术领域

本发明涉及生物陶瓷材料领域，具体为基于氮化硅的生物医用陶瓷材料的制备方法。

背景技术

生物陶瓷材料是指用作特定的生物或生理功能的一类陶瓷材料，即直接用于人体或与人体相关的生物、医用、生物化学等的陶瓷材料，从广义讲，凡属生物工程的陶瓷材料统称为生物陶瓷材料。氮化硅陶瓷作为一种具有特殊性能的无机合成材料，本身具有耐磨性和润滑性，是一种高温结构陶瓷材料，具有广阔的发展前景，它具有强度高、抗热震稳定性好、疲劳韧性高、室温抗弯强度高、耐磨、抗氧化、耐腐蚀性能好等优点，同时，氮化硅不仅具有无毒性，还有助于细胞吸附并且正常增值和分化，在关节置换中有抗菌、促进新骨形成和增加蛋白质吸附等特性，提供了优异的生物相容性和优良的机械性能。

随着人工关节设计技术的不断改进和成熟、临床手术的日益规范，用人工关节的置换来治疗各种骨关节疾病已经相对成熟并且得到认可。然而随着人工关节假体植入时间的延长，关节的不断摩擦，磨损颗粒不断产生且诱导假体周围骨溶解，导致假体无菌松动，从而影响手术长期疗效，且材料间摩擦系数较大可能会引起关节异响，从而影响患者生活质量，严重阻碍了人工关节假体的广泛应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于氮化硅的生物医用陶瓷材料的制备方法，摩擦系数小，摩擦磨损性能好。

本发明是通过以下技术方案来实现：

基于氮化硅的生物医用陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，称取氮化硅和六方氮化硼，其中氮化硅和氮化硼的质量比为(2:1)～(1:0)，称取Al₂O₃与Y₂O₃混合物烧结助剂，其中Al₂O₃与Y₂O₃混合物烧结助剂的质量为称取的氮化硅和六方氮化硼总质量的10％～12％。

步骤S2，将步骤S1中称取的氮化硅、六方氮化硼和Al₂O₃与Y₂O₃混合物烧结助剂混合均匀，得到混合料；

步骤S3，将步骤S2中得到的混合料磨碎，并用100-160目筛网过筛，得到混合粉料；

步骤S4，在步骤S3中得到的混合粉料中滴入溶胶，造粒，所述溶胶为质量浓度为5～10％的聚乙烯醇水溶液；

步骤S5，将步骤S4中的产物装入模具，预压，在氮气气氛下烧结，烧结温度1750～1850℃，压力为25～35MPa，保温保压时间30～60min。

可选的，步骤S2中混合氮化硅、六方氮化硼和Al₂O₃与Y₂O₃混合物烧结助剂时，通过球磨混料，将称量好的氮化硅、六方氮化硼和Al₂O₃与Y₂O₃混合物烧结助剂置于球磨罐中，加入二氧化锆磨球，倒入酒精，使用行星式球磨机充分混匀，行星式球磨机速度为50～150r·min^-1，球磨时间为5～6h。