[发明专利]用于形成纳米陶瓷的氧化锆分散体

说明书

本发明涉及纳米颗粒的含水分散体，所述纳米颗粒以氧化物计包括：(a)85‑100重量％ZrO₂+HfO₂，(b)0‑15重量％Y₂O₃，和(c)0‑2重量％Al₂O₃，其中所述分散体具有0.10‑0.17的多分散指数。本发明还涉及形成陶瓷制品的方法，其包括如下步骤：(a)将所述含水分散体倾倒到模具中，(b)将模具中的所述含水分散体干燥以形成生坯体，和(c)烧结所述生坯体以形成陶瓷制品。

技术领域

本发明涉及用于形成纳米陶瓷的氧化锆颗粒的含水分散体，所述颗粒任选地包括氧化钇和氧化铝。

背景技术

纳米陶瓷为具有在1-200nm范围中的平均晶粒(grain)尺寸的陶瓷。纳米陶瓷的优势是已知的并且包括其呈现出大为改善的机械和光学性质以及传统的亚微米陶瓷未呈现出的其它现象。Binner等人(US 2011/0230340 A1)进行的工作声称，具有190nm或更小的平均晶粒尺寸的钇掺杂的氧化锆陶瓷呈现出耐水热性以及优异的耐磨性性质。这些提升的性质使得纳米陶瓷成为对于包括在如下中的使用在内的宽范围的应用而言优异的材料：在电子行业中在手机壳、玻璃和手表壳中，在研磨剂市场中经由较韧性的磨耗材料(wearingmaterial)，和在健康护理市场中例如在植入物中。包括氧化锆的纳米陶瓷的一个应用为作为牙科(牙齿)陶瓷材料。例如，US 2016/0095798 A1和US 9,820,917 B1涉及由氧化锆纳米颗粒的悬浮体形成的氧化锆牙科陶瓷和由这样的悬浮体制成的凝胶。这些文献中描述的陶瓷据称具有半透明性、乳光性和期望的物理性质。US 2016/0095798 A1还包含对与氧化锆牙科制品相关的较早先专利以及在更上位的氧化锆陶瓷和加工方法领域中的专利、专利申请和期刊文章的大量讨论。

记载于US 2016/0095798 A1中的氧化锆牙科制品的形成工艺包括如下步骤：(i)将氧化锆纳米颗粒悬浮体成形为适合形状以形成湿的氧化锆生坯体，(ii)将湿的生坯体干燥以产生氧化锆生坯体，(iii)将氧化锆生坯体加热至氧化锆褐色体，和(iv)烧结氧化锆褐色体以形成乳光的氧化锆烧结体。

对纳米材料(例如记载于US 2016/0095798 A1和US 9,820,917 B1中的那些)进行干燥带来的问题在于颗粒可聚集并且不再拥有真正的纳米颗粒的性质。为了进行尝试和克服该问题，US 2016/0095798 A1在实施例6中提到对悬浮体进行15天的干燥以减慢该过程。该过程不仅是耗时的而且是昂贵的(如果部件在漫长的干燥时期期间损坏(失效，fail)的话)。

该延长的干燥过程的潜在问题在于，在已经形成致密的生坯体时，必然发生脱脂(除去树脂，de-bind)以从陶瓷除去任何有机物或挥发物。致密的生坯体将导致材料中较小的空隙并且若它们未充分大到足以容许有机物或挥发物逃逸，则压力可在生坯体内累积并导致所得陶瓷中的裂纹和损坏。

期望使所得陶瓷中的损坏数量最少化以降低氧化锆纳米陶瓷的制造成本。因此，一直在寻求用于减少氧化锆牙科陶瓷的损坏率的方法和材料。

发明内容

本发明涉及纳米颗粒的含水分散体，所述纳米颗粒以氧化物计包括：

(a)共计85-100重量％的ZrO₂+HfO₂，

(b)0-15重量％Y₂O₃，和

(c)0-2重量％Al₂O₃，

其中所述分散体具有0.10-0.17的多分散指数。

期望将发明的分散体调整为具有限定的粒度性质以在形成生坯体时抑制颗粒填充(pack)模式。由此，该材料的生坯密度将低于常规陶瓷。