[發(fā)明專利]由以Y2O3穩(wěn)定化的氧化鋯制成的陶瓷燒結(jié)成型體和由以Y2O3穩(wěn)定化的氧化鋯制成的陶瓷燒結(jié)成型體的制造方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201380012066.6 | 申請日： | 2013-03-01 |
| 公開（公告）號： | CN104159870B | 公開（公告）日： | 2018-02-27 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 馬丁納·約翰內(nèi)斯;延斯·施奈德 | 申請（專利權(quán)）人： | 弗朗霍夫應用科學研究促進協(xié)會 |
| 主分類號： | C04B35/486 | 分類號： | C04B35/486;C04B35/488;C04B35/626;C04B35/645 |
| 代理公司： | 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司11219 | 代理人： | 李楠,安翔 |
| 地址： | 德國*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | sub 穩(wěn)定 氧化鋯 制成 陶瓷 燒結(jié) 成型 制造 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種由以Y2O3穩(wěn)定化的氧化鋯制成的陶瓷燒結(jié)成型體和由以Y2O3穩(wěn)定化的氧化鋯制成的陶瓷燒結(jié)成型體的制造方法，如其一般性地由等人(2003,Journal of Materials Research18,2415-2426)的公開文獻所公知的那樣。
背景技術(shù)
氧化鋯(ZrO2)是一種陶瓷，其例如作為耐火陶瓷、作為技術(shù)陶瓷使用并且使用在修復學中。氧化鋯的晶體結(jié)構(gòu)參考對晶體學領(lǐng)域常見通常采用的晶系分類。這些晶系例如在Hahn,T.(1983:International Table for Christallography,Reidel,Dordrecht)下列出。
四方穩(wěn)定氧化鋯(以下簡稱為TZP)屬于市場上最堅固的高性能陶瓷。TZP陶瓷例如用在機械制造中，用作生物陶瓷，并且用于家居用品。
為了穩(wěn)定四方相，以微小的濃度摻雜特定的金屬氧化物，譬如Y2O3(氧化釔)、CaO(氧化鈣)、MgO(氧化鎂)或CeO2(氧化鈰)。最高強度通過摻雜3摩爾％Y2O3的氧化鋯實現(xiàn)。因此其還被稱作3Y-TZP。四方相在這種材料中是亞穩(wěn)定的，也就是說，其不是熱力學穩(wěn)定的，但是其中，轉(zhuǎn)變到單斜晶相是動力學上受抑制的。在室溫下，在沒有外部影響的情況下，這種相變在有限時間內(nèi)不會發(fā)生。
3Y-TZP的強度和其他Y-TZP的強度歸因于所謂的相變增韌。在此，在機械應力的作用下，四方相在發(fā)生材料斷裂之前轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本?相。在此，消耗了斷裂能量并且在材料中誘發(fā)了壓應力。這些壓應力可以抵抗進一步的裂紋擴展。因此，材料的強度取決于四方相的熱力學不穩(wěn)定性，或者導致相變的參數(shù)。
然而，四方相的不穩(wěn)定性不只是對材料性能起積極作用。在潮濕環(huán)境下，例如在水中或者在帶有飽和水蒸氣的空氣中，在<100℃的情況下就已經(jīng)自發(fā)地發(fā)生相變。在這種情況下，四方相自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本唷＿@種過程被稱為“水熱老化”或者稱為“老化(aging)”或“低溫降解(low temperature degradation)”。在此，水熱老化取決于溫度以及水分子在環(huán)境氣氛中的濃度。
水熱老化總是在材料的表面上開始，并且以相對恒定的速度前進到材料的體積中。首先，近表面區(qū)域受到侵入，據(jù)此提高了粗糙度并且降低了材料硬度。特別地，在帶有拋光表面的構(gòu)件的情況下或者在磨損對的情況下，通過水熱老化導致巨大的經(jīng)濟損失。明顯地降低了這些構(gòu)件的使用壽命。對于帶有高的體積/表面積比例的構(gòu)件，水熱老化對構(gòu)件強度沒有明顯作用，然而特別是對于構(gòu)件表面滿足特殊功能的構(gòu)件，會造成災難性的故障。
在由3Y-TZP制成的牙齒修復物中，由于美學原因，材料的半透明性起著重要的作用。因此，力求制造不僅帶有高半透明性而且?guī)в懈叩乃疅崮涂剐缘摹⒂?Y-TZP制成的例如冠架或橋架。在過去，這些要求只能有限地彼此統(tǒng)一。
在過去十年中，為了提高3Y-TZP的水熱穩(wěn)定性做出了很大的努力。這在原則上可以通過提高材料的穩(wěn)定劑含量、使穩(wěn)定劑在材料基質(zhì)中均勻分布、通過減小粒徑以及通過加入≥0.25重量％的Al2O3實現(xiàn)。在此，穩(wěn)定劑含量的增加導致機械特性的劣化。根據(jù)制造商說明，加入Al2O3導致了水熱穩(wěn)定性的提高，然而據(jù)此，由于散射現(xiàn)象大幅降低了陶瓷的半透明性。
已知的是，當粒徑處于臨界值以下時，可以穩(wěn)定四方相。給出的臨界粒徑為：360nm(等人，2003)、370nm(Chen等人，1989:Journal of Materials Science 24(2):453-456)、400nm(Tsukuma等人，1984:Science and technology of zirconia11:382-390)。其他作者報道了：由他們制備的帶有200nm粒徑的TZP是對于老化不穩(wěn)定的(Kern等人，2011，Journal of Ceramic Science and Technology 2(3):147–154)。
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