一种梯度透明性氧化锆牙科陶瓷及其制备方法

摘要

本发明公开了属于牙科用陶瓷制备技术领域的一种梯度透明性氧化锆牙科陶瓷及其制备方法。原料是由2-5种具有不同烧结透明性的氧化锆陶瓷粉混合而成。烧结后的氧化锆陶瓷从底端到顶端透明度逐渐增大，且包含5～11种不同透明度的瓷层。其制备方法包括制备混合粉体、干压成型、冷等静压成型、预烧结、坯体修复五个步骤。本发明制备方法简单易行，所制得的牙科氧化锆全瓷材料的透明度分布特征与天然牙齿相仿，改善了氧化锆全瓷修复体的美观性。

说明书

技术领域

本发明属于牙科用陶瓷制备技术领域，特别涉及一种梯度透明性氧化锆牙科陶瓷及其制备方法。 

背景技术

氧化锆陶瓷作为口腔全瓷修复材料，在生物相容性、化学稳定性、抗弯曲强度和色泽等方面均具有与天然牙相近的特性，使其被推荐作为匹配天然牙的修复材料。目前制备的牙科氧化锆陶瓷修复材料虽然颜色和强度均满足临床要求，但大多具有单一透明度，不能满足天然牙透明度的分布特征。

申请公布号为CN 102228408 A，名称为“牙科用透光性渐变氧化锆材料及制备工艺”的中国专利，公布了一种牙科用透光性渐变氧化锆材料及制备工艺，是一种用于牙科修复全瓷牙的氧化锆瓷块的口腔材料。由3Y-TZP 与（4~6）Y-PSZ两种原料按质量比4:1 ~ 2:1制备而成。该种牙科用透光性渐变氧化锆材料虽能满足牙科前牙切端对材料透光性的要求，但只包含两种不同透光性瓷层，透光性渐变效果不明显，不能更好地满足天然牙面从牙体的切1/3到颈1/3半透明性逐渐下降的特征。

    因此，制备一种透光性渐变效果明显，满足天然牙透明度分布特征的牙科氧化锆陶瓷修复材料，将大大增加牙科氧化锆陶瓷的美观效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种梯度透明性氧化锆牙科陶瓷及其制备方法，其特征在于，所述梯度透明性氧化锆牙科陶瓷为按质量分数比由Y₂O₃5.0～13.5，Al₂O₃0.25～0.5，Na₂O≤0.01，SiO₂≤0.02，Fe₂O₃≤0.01，其余为 ZrO₂配比组成2-5种牙科氧化锆陶瓷混合粉体A、B、C、D和E，该2-5种牙科氧化锆陶瓷混合粉体A、B、C、D和E按不同质量分数比混合叠加而成梯度透明性氧化锆牙科陶瓷；其烧结透明性为A>B>C>D>E。

所述混合粉体A、B、C、D和E的一种以上，按不同质量分数比按照烧结透明性由低到高的顺序先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，得到5-11种不同透明度瓷层的梯度透明性氧化锆牙科陶瓷。 

.一种梯度透明性氧化锆牙科陶瓷的制备方法，包括如下步骤：混合粉体制备、干压成型、冷等静压成型、预烧结和坯体修复；具体步骤如下：

（1）混合粉体制备，按质量分数比由Y₂O₃5.0～13.5，Al₂O₃0.25～0.5，Na₂O≤0.01，SiO₂≤0.02，Fe₂O₃≤0.01，其余为 ZrO₂配比组成的2-5种牙科氧化锆陶瓷混合粉体A、B、C、D和E； 

（2）将混合粉体A、B、C、D和E的一种以上按照烧结透明性由低到高的顺序先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，其压强为3-28MPa，保压时间5-30s，得到5-11种不同透明度瓷层的梯度透明性氧化锆牙科陶瓷片；

（3）将干压成型的牙科氧化锆陶瓷片再冷等静压成型，其压强为10-20MPa，保压时间60-200s；

（4）预烧结的烧结温度为350-1010℃，保温时间90-120min，得到梯度透明性氧化锆牙科陶瓷，其烧结透明性为A>B>C>D>E； 

（5）坯体修复包括将预烧结后的氧化锆陶瓷进行尺寸修整、抛光、清洁，得到梯度透明性氧化锆牙科陶瓷。

所述梯度透明性氧化锆牙科陶瓷片中相邻瓷层的烧结透明性高的与烧结透明性低的A陶瓷粉体质量分数差值小于等于10％，表示为A_Y-A_X≤10%，其中Y层比X层的烧结透明性高。

本发明有益效果是制备出的梯度透明性氧化锆牙科陶瓷具有从底端到顶端透明度逐渐增大，包含5-11种不同透明度的瓷层，使得透明度自然过渡，接近于天然牙齿的透明度分布特征。制备工艺简单，效果稳定，容易操作。 

具体实施方式

本发明提供一种梯度透明性氧化锆牙科陶瓷及其制备方法。下面将结合实施例进一步说明本发明。

由Y₂O₃5.0～13.5，Al₂O₃0.25～0.5，Na₂O≤0.01，SiO₂≤0.02，Fe₂O₃≤0.01，其余为 ZrO₂配比组成5种牙科氧化锆陶瓷混合粉体A、B、C、D和E，烧结透明性A>B>C>D>E，5种牙科氧化锆陶瓷混合粉体组成成分如下： 

A：Y₂O₃13.5，Al₂O₃0.25，Na₂O≤0.01，SiO₂≤0.02，Fe₂O₃≤0.01，其余为 ZrO₂。

B：Y₂O₃10.5，Al₂O₃0.3， Na₂O≤0.01，SiO₂≤0.02，Fe₂O₃≤0.01，其余为 ZrO₂。

C：Y₂O₃8.5，Al₂O₃0.4，Na₂O≤0.01，SiO₂≤0.02，Fe₂O₃≤0.01，其余为 ZrO₂。

D：Y₂O₃6.5，Al₂O₃0.5，Na₂O≤0.01，SiO₂≤0.02，Fe₂O₃≤0.01，其余为 ZrO₂。

E：Y₂O₃5.0，Al₂O₃0.5，Na₂O≤0.01，SiO₂≤0.02，Fe₂O₃≤0.01，其余为 ZrO₂。

实施例1

将粉体A与B分别按质量分数比例：2 0% ：8 0%；30% ：70%；40% ：60%； 50% ：50%和6 0% ：4 0% 混合均匀，得到5种混合粉体，其中A_Y30%-A_X20%=10%。按上述顺序将5种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力3MPa，保压时间30s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强10MPa，保压时间100s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度350℃，保温时间90min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例2

将粉体A与C分别按质量分数比例：0 ：100%；8% ：92%；16% ：84%；24% ：76%；32% ：68%和40% ：60%混合均匀，得到6种混合粉体，其中A_Y8% -A_X0=8%。按上述顺序将6种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力10MPa，保压时间25s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强14MPa，保压时间60s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度500℃，保温时间100min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例3

将粉体A与D分别按质量分数比例：0 ：100%，6% ：94%，12% ：88%，18% ：82%，24% ：76%，30% ：70%和36% ：64%混合均匀，得到7种混合粉体，其中A_Y6%-A_X0 =6%。按上述顺序将7种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力15MPa，保压时间20s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强16MPa，保压时间150s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度700℃，保温时间110min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例4

将粉体A与E分别按质量分数比例：20% ：80%，24% ：76%，28% ：72%，32% ：68%，36% ：64%，40% ：60%，44% ：56%和48% ：52%混合均匀，得到8种混合粉体，其中A_Y24%-A_X20%=4%。按上述顺序将8种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力20MPa，保压时间10s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强18MPa，保压时间180s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度900℃，保温时间115min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例5

将粉体A、B、C分别按质量分数比例：24% ：38%：38%，30% ：35%：35%，36% ：32%：32%，42% ：29%：29%，48% ：26%：26%，54% ：23%：23%，60% ：20%：20%，66% ：17%：17%和72% ：14%：14%混合均匀，得到9种混合粉体，其中A_Y30%-A_X24%=6%。按上述顺序将9种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力28MPa，保压时间5s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强20MPa，保压时间200s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度1010℃，保温时间120min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例6

将粉体A、B、D分别按质量分数比例：0 ：50%：50%，8% ：46%：46%，16% ：42%：42%，24% ：38%：38%，32% ：34%：34%，40% ：30%：30%，48% ：26%：26%，56% ：22%：22%，64% ：18%：18%和72% ：14%：14%混合均匀，得到10种混合粉体，其中A_Y8% -A_X0=8%。按上述顺序将10种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力3MPa，保压时间25s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强20MPa，保压时间150s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度500℃，保温时间100min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例7

将粉体A、B、E分别按质量分数比例：0 ：50%：50%，10% ：45%：45%，2 0% ：40%：40%，30% ：35%：35%， 40% ：30%：30%， 50% ：25%：25%，6 0% ：20%：20%，7 0% ：15%：15%，80% ：10%：10%，90 % ：5%：5%和100%：0：0混合均匀，得到11种混合粉体，其中A_Y10%-A_X0=10%。按上述顺序将11种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力10Mpa，保压时间10s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强16Mpa，保压时间100s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度700℃，保温时间115min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例8

将粉体A、C、D分别按质量分数比例：40% ：30%：30%，44% ：28%：28%，48% ：26%：26%，52% ：24%：24%，56% ：22%：22%，60% ：20%：20%，64% ：18%：18%； 68% ：16%：16%，72% ：14%：14%和76% ：12%：12%混合均匀，得到10种混合粉体，其中A_Y44%-A_X40%=4%。按上述顺序将10种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力15MPa，保压时间30s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强14MPa，保压时间60s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度1010℃，保温时间110min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例9

将粉体A、C、E分别按质量分数比例：16% ：42%：42%，24% ：38%：38%，32% ：34%：34%，40% ：30%：30%，48% ：26%：26%，56% ：22%：22%，64% ：18%：18%，72% ：14%：14%和80% ：10%：10%混合均匀，得到9种混合粉体，其中A_Y24%-A_X16%=8%。按上述顺序将9种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力20MPa，保压时间5s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强18MPa，保压时间200s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度350℃，保温时间90min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例10

将粉体A、D、E分别按质量分数比例：54% ：23%：23%，60% ：20%：20%，66% ：17%：17%，72% ：14%：14%，78% ：11%：11%，84% ：8%：8%，90% ：5%：5%和96% ：2%：2%混合均匀，得到8种混合粉体，其中A_Y60%-A_X54%=6%。按上述顺序将8种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力28MPa，保压时间20s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强10MPa，保压时间180s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度900℃，保温时间120min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例11

将粉体A：B：C：D分别按质量分数比例：20% ：30%：30%：20%，30% ：25%：25%：20%，40% ：25%：25%：10%，50% ：20%：20%：10%，6 0% ：15%：15%：10%，7 0% ：10%：10%：10%和80% ：8%： 8%：4%混合均匀，得到7种混合粉体，其中A_Y30%-A_X20% =10%。按上述顺序将7种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力3MPa，保压时间10s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强16MPa，保压时间100s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度500℃，保温时间100min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例12

将粉体A：B：C：E分别按质量分数比例：0 ：40%：40%：20%，4% ：40%：40%：16%，8% ：35%：35%：22%，12% ：35%：35%：18%，16% ：35%：35%：14%和20% ：35%：35%：10%混合均匀，得到6种混合粉体，其中A_Y4% -A_X0=4%。按上述顺序将6种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力10MPa，保压时间20s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强18MPa，保压时间150s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度700℃，保温时间90min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例13

将粉体A：B：D：E分别按质量分数比例：54% ：20%：20%：6%，60% ：15%：15%：10%，66% ：15%：15%：4%，72% ：10%：10%：8%和78% ：8%：8%： 6%混合均匀，得到5种混合粉体，其中A_Y60%-A_X54%=6%。按上述顺序将5种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力15MPa，保压时间5s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强10MPa，保压时间60s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度350℃，保温时间120min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例14

将粉体A：C：D：E分别按质量分数比例：24% ：30%：30%：16%，32% ：30%：30%：8%，40% ：25%：25%：10%，48% ：20%：20%：12%，56% ：20%：20%：4%，64% ：15%：15%：6%，72% ：8%：8%：2%，80% ：8%：8%：4%，86% ：5%：5%：4%，94% ：2%：2%：2%和100%：0：0：0混合均匀，得到11种混合粉体，其中A_Y32% -A_X24%=8%。按上述顺序将11种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力20MPa，保压时间30s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强20MPa，保压时间180s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度1010℃，保温时间110min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。

实施例15

将粉体A：B：C：D：E分别按质量分数比例：16% ：31%：31%：11%：11%，24% ：22%：22%：20%：12%，32% ：23%：23%：11%：11%，40% ：20%：20%：10%：10%，48% ：16%：16%：10%：10%，56% ：12%：12%：10%：10%，64% ：12%：12%：6%：6%，72% ：9%：9%：5%：5%和80% ：6%：6%：4%：4%混合均匀，得到9种混合粉体，其中A_Y24%-A_X16%=8%。按上述顺序将9种混合粉体先后加入成型模内分层叠加，进行干压成型，干压成型压力28MPa，保压时间25s。然后进行冷等静压成型，冷等静压压强14MPa，保压时间200s。将成型坯料取出，放入烧结炉中烧结，烧结温度900℃，保温时间115min。最后进行坯体修复，获得具有透明度渐变特征的牙科氧化锆素烧陶瓷。