[发明专利]一种易铣磨氧化锆陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种易铣磨氧化锆陶瓷及其制备方法，以四方相为主晶相，四方相的含量在80vol％以上，其余晶相为立方相；所述易铣磨氧化锆陶瓷晶粒具有介观晶体结构，具有介观晶体结构的晶粒内具有纳米气孔。本发明无需使用金刚石刀具加工，既具有优良的可加工性能并能制备出各类形状复杂的牙科修复体。

技术领域

本发明涉及牙科材料生产技术领域，特别涉及一种易铣磨氧化锆陶瓷及其制备方法。

背景技术

ZrO₂陶瓷属于生物惰性陶瓷，具有很好的生物相容性、高强度和高韧性等特点，是一种新型的牙科修复材料。但是氧化锆陶瓷具有高强和高韧的性质(强度在800Mpa以上，韧性在8.0Mpa m1/2以上)，所以对加工氧化锆陶瓷的设备要求苛刻，只能使用金刚石刀具进行加工，使得其加工成本特别高，因此制约了氧化锆在牙科修复领域的应用和发展。

虽然陶瓷因其高机械强度、高介电击穿强度、高电阻率、耐高温性、耐变形性、耐磨性、良好的尺寸稳定性和抗热冲击能力等优异的物理性能而广泛应用，但是硬而脆仍是这类无机非金属材料的固有弱点。由于缺乏铜、铝、铁等金属材料所具有的韧性和延展性，大多数陶瓷都不能在普通机床上进行车、铣、刨、锯、钻、磨等切削加工。

当需要特殊的形状或复杂的零部件时，需要很高的成形和加工费用。能否使陶瓷材料像普通金属那样易于加工，成为制约玻璃陶瓷材料能否大范围推广应用的主要因素。在这样的背景下，可机械加工的陶瓷日益受到关注。目前的技术状态中，主要以两种方式实现对陶瓷的可加工性能。

第一类为以云母为主晶相的玻璃陶瓷，其中以美国康宁(Corning)公司的可加工玻璃陶瓷产品MACOR最具有代表性。第二类为预烧结的氧化锆瓷块。

玻璃陶瓷产品的原理通常是指以云母为主晶相的玻璃陶瓷，它的可机械加工的性能是由于它的显微结构中存在着容易解理的云母相，该云母相弥散分布在玻璃基体中。云母是一种透明薄片状的非金属矿物，是一类含水铝硅酸盐的总称。本领域公知的是，云母属于层状硅酸盐，一般具有板状特性，在(001)面呈突出的解理性。其中对于一般的金云母结构，其特征在于，在双层群与双层群之间，通常通过钾离子或钠离子相互松弛地连接，而金云母双层群又由两个相互牢固连结的单层群[Si₂O₅]^2-组成，双层群内部靠镁离子和氟离子紧密团聚在一起。(001)面内部的开裂过程非常迅速地扩展(良好的解理性)，这就是云母结构使玻璃陶瓷具有可机械加工性的原理。通常线性的迅速扩展的开裂使玻璃体特别容易炸裂。但在云母玻璃陶瓷的情况下，开裂总是沿着(001)方向扩展，并且越过其它毗邻的云母晶体，所以前进的方向已发生变化，开裂就很快截止。因此，玻璃陶瓷不会炸裂。

在现有技术中已经报道了多种可机械加工的玻璃陶瓷。例如，US 3756838A、US4390634、US 4536452A和DE 2815312A1公开了碱土金属云母玻璃陶瓷，其中不含碱金属。US 4624933和US 09134445公开了含钠的云母玻璃陶瓷，其中不含P₂O₅，并且这两篇专利文献都完全没有提及材料的机械性能。WO 10008443公开了一种可机械加工的玻璃陶瓷，其具有>150MPa的机械强度。US 4789649公开了一种云母-堇青石玻璃陶瓷，其具有K1c>2MPam0.5的高断裂韧性和Hv0.07值为300-1000的高硬度。然而，由于存在堇青石的原因，这种玻璃陶瓷的可机械加工性能发生劣化。