[发明专利]一种应用于后牙牙冠的复合全瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷材料领域，具体的涉及一种应用于后牙牙冠的复合全瓷材料及其制备方法，解决了传统的Y‑TZP脆性导致容易磨损和损坏，并且机械加工性差的问题，该种应用于后牙牙冠的复合全瓷材料，包括以下质量份原料：90‑100份TiC‑Y‑TZP粉末和5‑10份Co‑Ge‑Zr合金‑碳纳米管。本发明技术方案中，通过碳纳米管、TiC和合金的引入，改善了韧性和提高了复合全瓷材料的机械强度，碳纳米管通过合金作为粘合剂引入，合金的存在解决了碳纳米管在复合全瓷材料烧结过程中的团聚问题，碳纳米管片均匀分布在TiC‑Y‑TZP陶瓷中，具有良好的界面结合，改善了复合陶瓷材料的机械性能，同时合金的引入也有助于机械性能的提高。

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，具体的涉及一种应用于后牙牙冠的复合全瓷材料及其制备方法。

技术背景

陶瓷材料由于其生物相容性好，结构和色泽质感类似于人牙，因此被誉为21世纪主要的牙体牙列缺损修复材料。尽管目前已有铸造陶瓷、玻璃渗透氧化铝陶瓷、致密多晶氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷产品面世，并在临床获得使用，但是传统陶瓷材料主要适合于前牙，与后牙冠桥修复体强度要求(600-900Mpa)尚有较大差距。

氧化钇稳定的四方氧化锆多晶(Y-TZP)，由于其高硬度和刚度、优异的生物相容性和令人满意的美观性，在各种牙科修复材料中占有重要地位。然而，与人类牙齿相比，这些生物陶瓷非常坚硬；例如，Y-TZP分别比人类牙釉质和牙本质硬≈4和≈24倍(Y-TZP的硬度为≈12GPa)，然而，ZrO₂基陶瓷的相变会缩短其在牙科领域的使用寿命，尤其是在复杂的生化条件下。脆性仍然是ZrO₂基陶瓷的一个障碍，需要更多的努力来提高ZrO₂基陶瓷的机械性能。

作为强度最高的材料之一，具有125GPa的断裂强度和高达1GPa的杨氏模量的优异机械性能，碳纳米管可用作增强相以改善陶瓷的机械和电性能。然而，范德华力引起的疏水性和团聚限制了其在医学领域的应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种应用于后牙牙冠的复合全瓷材料及其制备方法，解决了传统的Y-TZP脆性导致容易磨损和损坏，并且机械加工性差的问题。

为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：

一种应用于后牙牙冠的复合全瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将ZrOCl₂·8H₂O、Y(NO₃)₃·6H₂O和Ti(SO₄)₂溶解在去离子水中制成溶液，然后将溶液添加到pH为9的NH₄OH溶液中，保持pH为9，再进行过滤，过滤沉淀物用去离子水洗涤5次，沉淀物再用乙醇洗涤2次，之后将沉淀物在80℃下干燥，然后在800℃下煅烧1h，得到ZrO₂–TiO₂–Y₂O₃固溶体；

S2、将得到的ZrO₂–TiO₂–Y₂O₃固溶体与聚丙烯腈混合，研磨，然后将混合物放入炉中在氩气气氛下1550-1650℃下碳化，再经研磨得到TiC-Y-TZP粉末；

S3、将干燥的碳纳米管粉末与丙酮中分散有Co-Ge-Zr的溶液混合，并在溶剂中研磨，沉积4h后，蒸发溶剂得到Co-Ge-Zr合金-碳纳米管；

S4、将步骤S2得到的TiC-Y-TZP粉末90-100份和步骤S3得到的Co-Ge-Zr合金-碳纳米管5-10份混合加入至装有乙醇溶液的球磨机中混合15h，转速为150r/min，过滤得到混合粉末，混合粉末在70℃下干燥并通过100目筛，在真空中煅烧，温度为1450-1650℃，即得成品。