專利名稱：一種氧化鋯體表面處理方法和氧化鋯飾瓷復(fù)合材料及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物體表面處理方法，尤其一種為提高表面結(jié)合強(qiáng)度對(duì)于氧化鋯體的表面處理方法。本發(fā)明還提供氧化鋯飾瓷復(fù)合材料及其制作方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中用氧化鋯作為修復(fù)體，在牙科等行業(yè)使用。氧化鋯(Zr02)是一種具有高強(qiáng)度、高硬度、極高耐磨性及耐化學(xué)腐蝕性等優(yōu)良物化性能的材料。氧化釔局部穩(wěn)定性氧化鋯(Y-PSZ)在室溫下有超過IGPa的彎曲強(qiáng)度與超過15Mpa的斷裂韌性。氧化鋯體在使用中也正是由于其具有的表面惰性，在與其它材料的結(jié)合方面存在技術(shù)難度。例如，在牙科領(lǐng)域中，氧化鋯修復(fù)體需要通過粘接劑與牙面結(jié)合，在修復(fù)體表面還要結(jié)合飾瓷，增加美學(xué)效果。而作為氧化鋯修復(fù)體，表面的穩(wěn)定性使其與粘接劑之間難以產(chǎn)生很好的化學(xué)與機(jī)械固位，難以建立持久穩(wěn)定的粘接；與其上的飾瓷的結(jié)合牢固度也不牢固，常常發(fā)生飾瓷脫落的情況。為了提高氧化鋯的結(jié)合強(qiáng)度，現(xiàn)有技術(shù)中有使用氫氟酸作酸蝕和用硅烷偶聯(lián)劑處理的做法，但對(duì)于提高氧化鋯的粘接強(qiáng)度幾乎不起作用?，F(xiàn)有技術(shù)中還有噴砂、新型表面處理劑、熱酸蝕方法，但其都存在一些缺點(diǎn)，如噴砂以及使用新型的粘接劑并不能有效的提高粘接力或者耐受老化；熱酸蝕不能很好的控制被酸蝕的范圍。使用氧化鋯體在牙科領(lǐng)域做修復(fù)體，需要在氧化鋯體表面燒結(jié)飾瓷?，F(xiàn)有技術(shù)中是直接在氧化鋯上燒結(jié)飾瓷，或者將氧化鋯體表面通過噴砂處理后燒結(jié)飾瓷。這樣得到的修復(fù)體，飾瓷的結(jié)合強(qiáng)度不高，飾瓷很容易發(fā)上開裂或脫落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以有效提高氧化鋯體表面與粘接劑或飾面陶瓷層的結(jié)合強(qiáng)度且處理過程簡(jiǎn)單方便的氧化鋯體表面處理方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種氧化鋯飾瓷復(fù)合材料及其制作方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的

一種氧化鋯體表面處理方法是其步驟為步驟1 在氧化鋯體的待處理表面融附玻璃陶瓷層首先將玻璃陶瓷粉加溶劑調(diào)成糊狀，均勻地涂敷在氧化鋯體的待處理表面；然后將涂敷陶瓷粉的氧化鋯體進(jìn)行干燥，之后，對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)，使得陶瓷粉融附在氧化鋯表面上；步驟2:氧化鋯體的酸蝕將燒結(jié)有玻璃陶瓷層的氧化鋯體放入氫氟酸溶液中，使得其表面的陶瓷層被全部酸蝕掉，而露出氧化鋯基底。一種氧化鋯飾瓷復(fù)合材料的制作方法，其步驟為
步驟1 在氧化鋯體的待處理表面融附玻璃陶瓷層首先將玻璃陶瓷粉加溶劑調(diào)成糊狀，均勻地涂敷在氧化鋯體的待處理表面；然后將涂敷陶瓷粉的氧化鋯體進(jìn)行干燥，之后，對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)，使得陶瓷粉融附在氧化鋯表面上；步驟2 氧化鋯體的酸蝕將燒結(jié)有玻璃陶瓷層的氧化鋯體放入氫氟酸溶液中，使得其表面的陶瓷層被全部酸蝕掉，而露出氧化鋯基底；步驟3 在氧化鋯體的處理表面上燒結(jié)飾瓷。在上述兩個(gè)方法中，用于融附玻璃陶瓷層用的陶瓷粉選用小于或等于與氧化鋯的熱膨脹系數(shù)接近的玻璃陶瓷。所述陶瓷粉最好是選用與氧化鋯的熱膨脹系數(shù)接近的玻璃陶瓷。所述陶瓷粉選用熱膨脹系數(shù)為9. 5-10. 5X 10_6mm/k的玻璃陶瓷。例如可以是IPS. E Max zirliner陶瓷。燒結(jié)的溫度和時(shí)間根據(jù)所選用的陶瓷種類不同而各異。在步驟1中，采用數(shù)次涂敷瓷粉和數(shù)次燒結(jié)的方法，所述涂敷瓷粉的次數(shù)為1-2 次，所述燒結(jié)過程的次數(shù)為1-4次。例如，在燒結(jié)了一層玻璃陶瓷的氧化鋯體的玻璃陶瓷表面再涂敷一層陶瓷粉，再進(jìn)行1-3次燒結(jié)；或者，在步驟1中，該燒結(jié)過程重復(fù)1-3次，即將一次燒結(jié)后的氧化鋯體再燒結(jié)1-3次， 而涂敷陶瓷粉則涂敷一次。每次燒結(jié)時(shí)的方法可以是一樣的。多次燒結(jié)中，在開始的一次到兩次涂敷陶瓷粉。在氧化鋯表面燒結(jié)融附一層玻璃陶瓷層，使得該層玻璃陶瓷融入氧化鋯表面，然后，再通過酸蝕將該玻璃陶瓷層全部酸蝕掉，繼而使氧化鋯體表面變的粗糙。而通過二次涂敷陶瓷粉再燒結(jié)或單純的再燒結(jié)，可以使得陶瓷粉在氧化鋯表面分布更加均勻，玻璃陶瓷更加深入到氧化鋯的晶格中，從而使得經(jīng)過酸蝕后氧化鋯體表面的粗糙程度更大。而多次的燒結(jié)，增加材料的老化程度，也可以提高氧化鋯表面的粗糙度。所述氫氟酸溶液為體積濃度10%的氫氟酸溶液，酸蝕時(shí)間為15分鐘或以上。在步驟1中，涂敷瓷粉厚度為氧化鋯體表面的涂粉量是1. 5-3mg/mm2，均勻涂布。在步驟2中，氧化鋯體放入氫氟酸溶液中，在超聲振蕩中進(jìn)行所述酸蝕過程。一種氧化鋯飾瓷復(fù)合材料，包括氧化鋯基體，在該氧化鋯基體的設(shè)定表面上燒結(jié)飾瓷層，與所述飾瓷層結(jié)合的氧化鋯基體表面是經(jīng)過上述處理方法處理過的表面。本發(fā)明提供的氧化鋯體表面處理方法簡(jiǎn)單方便，但是，卻可以在氧化鋯體表面形成的粗糙表面的粗糙度使得氧化鋯這樣惰性的材料與膠粘劑有很好的結(jié)合、與飾瓷的結(jié)合強(qiáng)度也能夠大幅度提高。在氧化鋯體表面設(shè)置飾瓷層中，也可以先對(duì)于氧化鋯基體進(jìn)行所述的表面處理方法，得到的氧化鋯飾瓷復(fù)合材料，飾瓷與氧化鋯的結(jié)合強(qiáng)度得到很大提升。 本發(fā)明為在例如牙科等領(lǐng)域使用氧化鋯這種性能優(yōu)越的材料作為修補(bǔ)材料起到推動(dòng)作用。


圖1為氧化鋯體經(jīng)融附玻璃陶瓷后加10% HF酸蝕后SEM觀察(X 10000)圖。圖2為氧化鋯體經(jīng)50 μ m的氧化鋁顆粒噴砂后SEM觀察(X 10000)圖。
圖3為氧化鋯體經(jīng)50 μ m的氧化鋁顆粒噴砂再融附酸蝕后SEM觀察(XlOOOO)圖。圖4為鑄瓷經(jīng)HF酸凝膠酸蝕后SEM觀察(X 10000)圖。圖5為圖1至圖4 所示的四種材料剪切強(qiáng)度均值圖。圖6為對(duì)于設(shè)置飾瓷的氧化鋯飾瓷復(fù)合材料進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)的示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 本發(fā)明提供的氧化鋯體表面處理方法分為兩個(gè)步驟。步驟1 在氧化鋯體的待處理表面融附玻璃陶瓷層首先將玻璃陶瓷粉加溶劑調(diào)成糊狀，均勻地涂敷在氧化鋯體的待處理表面；然后將涂敷玻璃陶瓷粉的氧化鋯體進(jìn)行干燥，之后，對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)，使得玻璃陶瓷粉融附在氧化鋯表面上；步驟2 氧化鋯體的酸蝕將燒結(jié)有玻璃陶瓷層的氧化鋯體放入氫氟酸溶液中，使得其表面的玻璃陶瓷層被全部酸蝕掉，而露出氧化鋯基底。具體的方法是將IPS. E Max zirliner瓷粉和純凈水以0. 2g/0. Iml的比例混成均勻糊狀，均勻涂在氧化鋯體表面，在德國(guó)VITA全瓷特殊專用烤瓷爐中按照以下程序燒結(jié)預(yù)干燥6min ；燒結(jié)起始溫度403°C，以40°C /min速度升溫，終末溫度960°C，在該溫度下持續(xù)lmin，之后自然冷卻至室溫。該燒結(jié)過程重復(fù)兩次。即在燒結(jié)了一層玻璃陶瓷的氧化鋯體的玻璃陶瓷表面再涂敷一層陶瓷粉，再進(jìn)行一次燒結(jié)。兩次燒結(jié)的方法可以是一樣的。且兩次涂敷的瓷粉的情況也是一樣的?！阃糠蟠煞鄣牧靠梢允鞘沟醚趸啽砻嫔洗煞哿繛?mg/mm2，均勻涂敷。將融附玻璃陶瓷層的氧化鋯體放入體積濃度為10%的氫氟酸溶液中，在超聲振蕩下酸蝕15min，然后取出。高壓水沖洗Imin ；最后干燥。通過上述方法處理的氧化鋯體的表面粗糙程度如圖1所示。在上述方法中，步驟1中的二次燒結(jié)，也可以是一次涂敷瓷粉，兩次燒結(jié)，即將一次燒結(jié)后的氧化鋯體再燒結(jié)一次，燒結(jié)的條件相同。分次涂敷瓷粉，可以提高瓷粉在氧化鋯體表面的潤(rùn)濕性，使瓷粉分布更加均勻。再燒結(jié)，可以促進(jìn)氧化鋯體的老化，對(duì)于融附陶瓷的作用更明顯。從試驗(yàn)也可以看出，其粘附力明顯得到提高。燒結(jié)次數(shù)最多可以是4次。為了作對(duì)比試驗(yàn)，另外，通過其他兩種方法處理氧化鋯體。其一，氧化鋯體通過50 μ m的氧化鋁顆粒噴砂處理，其表面粗糙度如圖2所示。其二，氧化鋯體經(jīng)50 μ m的氧化鋁顆粒噴砂再融附酸蝕，其中融附酸蝕的方法與前述方法相同。該氧化鋯體表面粗糙度如圖3所示。另外，還提供一個(gè)對(duì)照例將制作好的鑄瓷體50 μ m的氧化鋁顆粒噴砂處理后，采用氫氟酸凝膠(登士柏美國(guó))酸蝕lmin，高壓蒸汽水下沖洗lmin，干燥。該鑄瓷體表面粗糙度如圖4所示。
從上述圖片可知，對(duì)于單純氧化鋯體做融附玻璃陶瓷酸蝕、單純噴砂和噴砂加融附玻璃陶瓷酸蝕三種處理方法，從直觀的粗糙度上看，圖1所示的采用本發(fā)明提供的單純氧化鋯體做融附玻璃陶瓷酸蝕處理方法得到的氧化鋯體的粗糙度最接近現(xiàn)有成熟的鑄瓷體的粗糙度。但是，氧化鋯的本體性能大大優(yōu)于鑄瓷體。另外，單純噴砂處理的氧化鋯體的粗糙度較差。對(duì)前面三種所述方法處理的氧化鋯體和對(duì)照組的鑄瓷共計(jì)四組試件進(jìn)行粘接強(qiáng)度測(cè)試。測(cè)試過程 將試件粘接到樹脂試件上。所用的粘接劑為Superbond C&B(超級(jí)粘接劑)(Sim Medical, Moriyama City, Japan)(尚美德，守山市，日本)按照粘結(jié)劑提供廠家給出的使用說明將粘接劑涂于四組試件的粘接面，然后將四組試件輕放在樹脂試件粘接面上，使用垂直加壓器垂直向加載IKg的壓力20秒，清除試件邊緣多余粘接劑。室溫純水中放置24h備用。將每組中1/2的試件(試件件數(shù)η = 10)進(jìn)行冷熱循環(huán)老化處理，在冷熱循環(huán)老化試驗(yàn)機(jī)(TC-501-F蘇州威爾實(shí)驗(yàn)用品有限公司)中進(jìn)行10000個(gè)周期5°C _55°C冷熱循環(huán)老化。一個(gè)周期包括5°C中15秒，間隔2秒，55°C中15秒，再間隔2秒。冷熱循環(huán)后試件置于室溫純水中待用。對(duì)試件進(jìn)行剪切強(qiáng)度測(cè)試將試件固定在萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的剪切強(qiáng)度測(cè)試量具中，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)參照IS011405(2003)，分別錄入試件的實(shí)測(cè)變長(zhǎng)，選擇IOOOKg為最大剪切載荷，以lmm/min的速度沿粘接面平行方向加載，直至粘接面斷裂，試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)計(jì)算出剪切強(qiáng)度值(Mpa)。用掃瞄電鏡、體式顯微鏡(SZTP ；Olympus,日本)觀測(cè)剪切斷裂模式。如此得到如下表1和表2的數(shù)據(jù)且同時(shí)參考圖5。表14組冷熱循環(huán)前后的粘接強(qiáng)度(MPa χ 士 s)
Ial樣本量未經(jīng)過冷熱循環(huán)冷熱循環(huán)后
鑄瓷對(duì)照 2031. 30(2.9)32. 19(3.9)
Sb 組2024. 76(2.8) a24.45(3.9)b
Fu 組2029.08(5.8)28. 50(3. 7) a
Sb-Fu 組 2028.67(7.2)25.41(2.0)bc注Sb 單純氧化鋁噴砂組；Fu 單純?nèi)诟讲Ａ沾山M；Sb-Fu 氧化鋁噴砂后融附玻璃陶瓷組。a對(duì)照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0. 05) ；b對(duì)照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0. 01)； c冷熱循環(huán)前后比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0. 05)。
表24組試件粘接界面破壞模式統(tǒng)計(jì)(個(gè))
權(quán)利要求
1.一種氧化鋯體表面處理方法，其特征在于其步驟為步驟1 在氧化鋯體的待處理表面融附玻璃陶瓷層首先將玻璃陶瓷粉加溶劑調(diào)成糊狀，均勻地涂敷在氧化鋯體的待處理表面；然后將涂敷陶瓷粉的氧化鋯體進(jìn)行干燥，之后，對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)，使得陶瓷粉融附在氧化鋯表面上；步驟2 氧化鋯體的酸蝕將燒結(jié)有玻璃陶瓷層的氧化鋯體放入氫氟酸溶液中，使得其表面的陶瓷層被全部酸蝕掉，而露出氧化鋯基底。
2.一種在氧化鋯體表面設(shè)置飾瓷的方法，其特征在于其步驟為步驟1 在氧化鋯體的待處理表面融附玻璃陶瓷層首先將玻璃陶瓷粉加溶劑調(diào)成糊狀，均勻地涂敷在氧化鋯體的待處理表面；然后將涂敷陶瓷粉的氧化鋯體進(jìn)行干燥，之后，對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)，使得陶瓷粉融附在氧化鋯表面上；步驟2 氧化鋯體的酸蝕將燒結(jié)有玻璃陶瓷層的氧化鋯體放入氫氟酸溶液中，使得其表面的陶瓷層被全部酸蝕掉，而露出氧化鋯基底；步驟3 在氧化鋯體的處理表面上燒結(jié)飾瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述陶瓷粉選用小于或等于氧化鋯的熱膨脹系數(shù)的玻璃陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述陶瓷粉選用熱膨脹系數(shù)為 9. 5-10. 5XlO^mm/k 的玻璃陶瓷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在步驟1中，采用數(shù)次涂敷瓷粉和數(shù)次燒結(jié)的方法，所述涂敷瓷粉的次數(shù)為1-2次，所述燒結(jié)過程的次數(shù)為1-4次。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于即在燒結(jié)了一層玻璃陶瓷的氧化鋯體的玻璃陶瓷表面再涂敷一層陶瓷粉，再進(jìn)行1-3次燒結(jié)；或者，在步驟1中，該燒結(jié)過程重復(fù)1-3次，即將一次燒結(jié)后的氧化鋯體再燒結(jié)1-3次，而涂敷陶瓷粉則只是在首次燒結(jié)之前，涂敷一次。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氧化鋯體表面處理方法，其特征在于重復(fù)燒結(jié)的方法是一樣的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋯體表面處理方法，其特征在于所述氫氟酸溶液為體積濃度10%的氫氟酸溶液，酸蝕時(shí)間為15分鐘或以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋯體表面處理方法，其特征在于在步驟1中，涂敷瓷粉厚度為氧化鋯體表面的涂粉量是1. 5-3mg/mm2，均勻涂布。
10.一種氧化鋯飾瓷復(fù)合材料，包括氧化鋯基體，在該氧化鋯基體的設(shè)定表面上燒結(jié)飾瓷層，其特征在于，與所述飾瓷層結(jié)合的氧化鋯基體表面是經(jīng)過如權(quán)利要求2至9之一的處理方法處理過的表面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氧化鋯體表面處理方法，其步驟為步驟1是在氧化鋯體的待處理表面融附陶瓷層，步驟2是將燒結(jié)有陶瓷層的氧化鋯體放入氫氟酸溶液中，使得其表面的陶瓷層被腐蝕掉，而露出氧化鋯基底。本發(fā)明還提高氧化鋯飾瓷復(fù)合材料及制作方法，在氧化鋯上燒結(jié)飾瓷之前，對(duì)氧化鋯表面進(jìn)行如上方法的處理。本發(fā)明提供的氧化鋯體表面處理方法，簡(jiǎn)單方便，形成的粗糙表面可使得氧化鋯這樣堅(jiān)硬的材料與膠粘劑有很好的結(jié)合、對(duì)于飾瓷的結(jié)合強(qiáng)度也能夠大幅度提高。
文檔編號(hào)C04B41/80GK102432337SQ20111025143
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者姜婷, 陳超 申請(qǐng)人:姜婷, 陳超