[发明专利]氧化锆基金属复合陶瓷及制备方法、氧化锆生物陶瓷假体及应用

说明书

本发明提供了一种氧化锆基金属复合陶瓷及制备方法、氧化锆生物陶瓷假体及应用，涉及生物医用材料技术领域，所述氧化锆基金属复合陶瓷包括如下原料：氧化锆细粉、Zr粉、Nb粉和增韧金属粉，其中，所述增韧金属粉选自Cu粉、Ag粉、Al粉、Mg粉、Ti粉、Ta粉或Ga粉中的至少一种。本发明提供的氧化锆基金属复合陶瓷通过Zr粉提高Nb粉及增韧金属粉氧化锆陶瓷表面的润湿性，通过Nb粉提高氧化锆陶瓷的生物活性，并通过增韧金属粉与Zr粉及Nb粉协同配合提高氧化锆陶瓷的韧性，使得制备得到的氧化锆基金属复合陶瓷不仅具有优异的韧性和生物活性，而且具有优异的抗水热老化性能，同时稳定性佳，能够有效拓宽氧化锆陶瓷的应用领域。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其是涉及一种氧化锆基金属复合陶瓷及制备方法、氧化锆生物陶瓷假体及应用。

背景技术

氧化锆陶瓷由于具有高温导电性、低的热导率、高强度、良好的热稳定性、耐磨性耐腐蚀性等优点，被广泛应用于固体氧化物燃料电池、功能陶瓷、生物陶瓷、氧传感器、高温隔热材料等领域。

但是现有的氧化锆陶瓷也存在一定的缺点，例如：氧化锆陶瓷韧性不足、易相变，相变过程会由四方相变为单斜相，导致陶瓷基体产生3～5％的体积膨胀，大大影响氧化锆陶瓷的性能，严重时更会导致陶瓷基体破坏，且陶瓷发生破坏时，会产生应力集中加速相变，因此氧化锆陶瓷的稳定性较差。由于上述缺点的存在，严重限制了氧化锆陶瓷的应用领域，特别是在对力学稳定性、物相稳定性以及抗水热老化性能均有一定要求的医用植入假体领域中，现有氧化锆陶瓷难以满足要求。

因此，研究开发出一种韧性佳，稳定性强，同时具有优异的抗水热老化性能的氧化锆陶瓷，以满足医用植入假体的性能要求，变得十分必要和迫切。

发明内容

本发明的目的之一在于提供采用金属粉增韧氧化锆陶瓷，以提高氧化锆陶瓷的韧性，拓宽氧化锆陶瓷的应用领域。

本发明提供的氧化锆基金属复合陶瓷，包括如下原料：氧化锆细粉、Zr粉、Nb粉和增韧金属粉，其中，所述增韧金属粉选自Cu粉、Ag粉、Al粉、Mg粉、Ti粉、Ta粉或Ga粉中的至少一种。

进一步的，以氧化锆细粉为重量基准计，所述Zr粉的用量为0.1-10wt％，所述Nb粉的用量为0.1-5wt％，所述增韧金属粉的用量为0.1-8wt％。

进一步，以氧化锆细粉为重量基准计，所述Zr粉的用量为2-8wt％，所述Nb粉的用量为1-3wt％，所述增韧金属粉的用量为2-6wt％；

优选地，以氧化锆细粉为重量基准计，所述Zr粉的用量为5wt％，所述Nb粉的用量为3wt％，所述增韧金属粉的用量为5wt％。

进一步的，所述氧化锆细粉为3Y-TZP；

优选地，所述氧化锆细粉纯度≥99.9wt％；

优选地，所述氧化锆细粉粒径≤10μm。

进一步的，所述Zr粉纯度≥99.9wt％，粒径≤100μm；

优选地，所述Nb粉纯度≥99.9wt％，粒径≤100μm；

所述增韧金属粉纯度≥99.9wt％，粒径≤100μm。

本发明的目的之二在于提供上述氧化锆基金属复合陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

将氧化锆细粉、Zr粉、Nb粉和增韧金属粉混合后，依次进行研磨、喷雾干燥、冷等静压成型、预烧结、高温热等静压烧结和退火处理，得到氧化锆基金属复合陶瓷。

进一步的，所述冷等静压成型的压力为150-500MPa；

优选地，预烧结的温度为1150-1550℃，保温时间为1-10h；