[发明专利]具有一致的烧结行为的多层氧化物陶瓷体

说明书

本发明涉及多层氧化物陶瓷体，并且特别涉及预烧结的多层氧化物陶瓷体和氧化物陶瓷生坯，其包含至少两个不同的层并且适合牙科应用，其中至少一个层含有La₂O₃，并且所述至少两个不同的层在其La₂O₃含量方面不同。这些坯体可通过进一步烧结热致密化而不变形，且因此特别适合生产牙科修复体。本发明还涉及用于生产这样的多层氧化物陶瓷体的方法，以及涉及用于通过使用该多层氧化物陶瓷体生产牙科修复体的方法。该氧化物陶瓷基于氧化锆，优选基于稳定化的四方氧化锆多晶。

本发明涉及适合牙科应用的多层氧化物陶瓷体，并且特别是预烧结的多层氧化物陶瓷坯件和氧化物陶瓷生坯。这些坯体可通过进一步烧结被热致密化而不变形，并且因此特别适合生产具有优异机械性能和非常高的配合精度的牙科修复体，并且使得非常精确地模拟天然牙齿的光学性质成为可能。本发明还涉及用于生产这样的多层氧化物陶瓷体的方法以及用于使用多层氧化物陶瓷体生产牙科修复体的方法。

许多年来，氧化物陶瓷材料已经用于生产牙科植入物和修复体。这样的陶瓷通常基于四方氧化锆多晶(TZP)形式的氧化锆。纯ZrO₂在低于950℃的温度下经历四方相至单斜相的转变，其伴随着相当大的体积增加。在室温下保持其四方形式的氧化锆需要使用添加剂，如Y₂O₃、CeO₂、MgO或CaO。这些添加剂抑制四方相至单斜相的转变，从而导致亚稳态，其中氧化锆完全或部分为其四方形式。当在这样的亚稳态四方氧化锆陶瓷中形成裂纹时，裂纹尖端处的应力引发从四方形式至单斜形式的局部转变，并且与其相关的体积增加有效地抵抗裂纹扩展。这种所谓的转变-增韧机制提供稳定化的氧化锆陶瓷的高韧性(Hannink等人，J.Am.Ceram.Soc.2000,83,461-487)。这与氧化锆的生物惰性性质一起导致了掺杂的TZP在整形外科中和用于牙科修复体的应用。今天，特别是用Y₂O₃稳定化的四方氧化锆多晶(Y-TZP)，通常添加Al₂O₃(约0.25重量％)，被广泛用作全陶瓷牙科生物材料(Denry等人，DentalMaterials 2008,24,299-307)。

已知各种用于制备陶瓷的方法。优选的方法是(i)轴向压制或冷等静压制(CIP)，然后进行常规烧结，(ii)注浆成型，然后进行常规烧结，和(iii)热压制(HP)或热等静压制(HIP)。

对于牙科应用，陶瓷材料的制备通常包括由成形步骤分开的两个致密化步骤。因此，陶瓷材料可以被压制或铸造，然后预烧结成中间的开孔状态。然后，可进行陶瓷材料的成形或预成形，接着通过进一步烧结进行最终的热致密化。

为了改善牙科修复体的美学外观，通常需要为用作牙科修复材料的陶瓷提供着色。对陶瓷材料着色的一系列可能性是已知的。

获得着色的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对多孔状态的陶瓷材料着色。通常，将多孔结构干燥，用着色溶液完全或部分渗透，清洁表面并干燥渗透的结构，任选地用另外的着色溶液渗透多孔结构，并最后烧结。

US6709694B1描述了一种用于使用过渡金属的盐或络合物的溶液对多孔或吸收状态的氧化物陶瓷着色的方法。

EP1486476A1描述了一种用于使用含有金属盐、溶剂和M_n范围为1000至200000的聚乙二醇的溶液对预烧结陶瓷体着色的方法。

该方法遭遇对于牙科技术人员来说过程复杂且获得的颜色分布均匀性低的问题。此外，根据着色离子的浓度，扩大倍数(enlargement factor)可在着色层内改变，这导致在最终烧结步骤期间着色的区域和未着色区域之间的应力。

另一种方法涉及通过使氧化锆与着色化合物一起共沉淀或通过使氧化锆粉末与着色化合物的溶液接触对氧化锆粉末预着色，以获得具有不同粉末特性的预着色的一次颗粒和二次颗粒。