ZrO2全瓷牙冠材料的半燒結(jié)成型工藝與技術的研究.pdf

1、氧化鋯陶瓷材料以其高硬度、高強度、高耐磨性、一定韌性和良好的生物相容性,在齒科修復中有很大的應用前景。但是由于其高硬度、高強度特點使得難于進行機械加工,因而限制了其應用。本文提出了一種半燒結(jié)成型加工工藝,即首先對陶瓷材料在低于燒結(jié)溫度下進行燒結(jié)得到燒結(jié)預制體,然后對其進行機械加工,最后在燒結(jié)溫度下進行燒結(jié),精確控制其收縮率,得到最終陶瓷燒結(jié)體。這樣在很大程度上可使氧化鋯陶瓷在牙科修復中得到廣泛使用。本文以3mol％Y2O3-ZrO2為原

2、料,以乙醇為溶劑,采用注漿成型法制備氧化鋯坯體,分析了注漿工藝參數(shù)對氧化鋯漿料和素坯的影響,通過工藝優(yōu)化,得出最佳工藝：漿料的粘合劑體系含量為3wt%,固含量為45wt%,攪拌時間為3h,干燥條件為室溫自然干燥。在氧化鋯注漿成型工藝的基礎上,研究了燒結(jié)工藝對氧化鋯坯體物理性能、機械力學性能和半燒結(jié)加工性能的影響。結(jié)果表明：(1)隨著燒結(jié)溫度的提高,氧化鋯陶瓷坯體的水平和垂直方向收縮率不斷增大,密度逐漸增大,顯氣孔率不斷減小,維氏硬度和斷

3、裂韌性呈增加趨勢。當最終的燒結(jié)溫度為1500℃,氧化鋯陶瓷水平方向總收縮率為29.1%,垂直方向總收縮率為20.4%,相對密度達到96.1%,顯氣孔率降到了0.9%,顯微形貌表明晶粒均勻,晶界清晰,沒有晶粒的二次長大,其維氏硬度為1048 Kgf·mm-2,斷裂韌性為4.24 MPa·m1/2,完全滿足齒科材料的力學要求。(2)隨著燒結(jié)溫度的提高,氧化鋯陶瓷的可加工性逐漸降低。當燒結(jié)溫度為1300℃時,磨削加工的磨損率已經(jīng)降低到了0.1

4、3mg·mm-2,表明已難加工。機械加工余量控制在6%之內(nèi),確定出1200℃和1250℃為較理想的半燒結(jié)溫度。(3)回歸分析了氧化鋯陶瓷的維氏硬度、斷裂韌性分別與磨損率之間的定量關系,結(jié)論表明：維氏硬度和磨損率呈線性回歸,即y=7.634-0.014x,以及斷裂韌性與磨損率為指數(shù)回歸,即y=17.534e-2.04x,而且回歸性都比較顯著,對氧化鋯陶瓷機械加工精確控制具有一定的指導意義。在半燒結(jié)加工基礎上,研究了二次燒結(jié)對氧化鋯陶瓷性能

5、的影響。結(jié)果表明：二次燒結(jié)后,氧化鋯陶瓷的相對密度和顯孔率都降低,同時維氏硬度和斷裂韌性也都降低。相對密度下降到1200℃/1500℃(半燒結(jié)溫度為1200℃,最終燒結(jié)溫度為1500℃,下同)二次燒結(jié)的94.7%及1250℃/1500℃的95.2%；顯孔率下降到1200℃/1500℃的0.7%及1250℃/1500℃的0.6%：維氏硬度下降到1200℃/1500℃的936Kgf·mm-2及1250℃/1500℃的953 Kgf·mm-2