[發明專利]陶瓷材料的燒結控制方法

在審

• 申請號: 201910474967.6
• 申請日: 2019-06-03
• 公開（公告）號: CN110590381A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 林宗立;林致揚;陳龍怡;陳家潔
• 申請（專利權）人: 睿健邦生醫股份有限公司
• 主分類號: C04B35/64
• 分類號: C04B35/64;C04B38/06;C04B38/00
• 代理公司: 11239 北京天平專利商標代理有限公司
• 代理人: 孫剛

本發明提供一種陶瓷材料的燒結控制方法。此方法包含有下列步驟：S1:制備含有一致孔材料的一致孔劑；S2:混合致孔劑與一陶瓷材料并形成一生坯；S3:于一無氧環境中以一第一溫度燒結生坯以形成一陶瓷粗胚；以及S4:于一含氧環境中以一第二溫度燒結陶瓷粗胚以形成一陶瓷物件。其中，第一溫度高于第二溫度。當致孔材料為一碳基材料，第二溫度介于300℃至600℃，且孔隙率可達到30％至70％。藉此方法，陶瓷物件的硬度與致密度被提高，且得以準確調控陶瓷物件的孔隙率以及孔洞的形狀和尺寸。

技術領域

本發明提供一種陶瓷材料的燒結控制方法，尤其是一種多階段式燒結以控制陶瓷材料孔隙率及孔隙尺寸的方法。

背景技術

陶瓷工程是使用無機非金屬材料制造物體的科學技術。近年來，陶瓷材料廣泛的利用在材料工程、電子工程、化學工程以及機械工程中。由于通常陶瓷非常耐熱，可以用于很多金屬和高分子聚合物無法勝任的應用，例如采礦、航天、生醫、精煉、食品和化學工廠、電子行業、工業輸電、以及光波導傳輸等等。

配合不同的產業，陶瓷的規格與特性有不同的需求。在生醫領域中，若要發展人骨的替代植入物，就必須拿捏植入物的孔隙率。孔隙率對植入物和周圍組織之間物理和化學相互作用，具有顯著影響。孔隙率增加了細胞相互作用的可用表面積，例如：影響植入物在植入部位處的機械集成、以及植入物再吸收的速率。優選植入物的孔隙率是復制天然組織。例如：在節段性(segmental)骨缺損中，高度多孔的中心部分(模擬小梁骨)被更強的和更少孔的外殼(模擬皮質骨)包圍，以提供結構支撐。

然而，在陶瓷的燒結過程中，由于溫度影響分子排列的變化，孔隙率會成為一個難以準確控制的因素，影響了燒結物品質的不確定性。若要準確調整孔隙率，業界普遍使用低溫制程，而犧牲了陶瓷材料的機械強度。因此，業界亟需一種新的陶瓷燒結技術，可以準確的控制孔隙率及孔徑尺寸，又能夠以足夠的高溫燒出高強度與高致密度的陶瓷。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種陶瓷材料的燒結控制方法，其能克服現有技術的缺陷，提高致密性與機械強度，還可避免了高溫燒結后損失的孔隙率。

為實現上述目的，本發明公開了一種陶瓷材料的燒結控制方法，其特征在于包含有下列步驟：

S1:制備含有一致孔材料的一致孔劑；

S2:混合該致孔劑與一陶瓷漿料并形成一生坯；

S3:于一無氧環境中以一第一溫度燒結該生坯以形成一陶瓷粗胚；以及

S4:于一含氧環境中以一第二溫度燒結該陶瓷粗胚以形成一陶瓷物件；

其中，該第二溫度低于該第一溫度。

其中，于步驟S1中，該致孔材料為一碳基材料、一礦石、一鹽、一天然纖維或一高分子聚合物，該碳基材料為碳纖維、奈米碳管、石墨烯或膨脹石墨。

其中，于步驟S1中，該碳基材料的形狀為球形、板形、不規則形、長條形或立方體。

其中，于步驟S1中，該致孔材料的尺寸為50nm至400μm。

其中，于步驟S2中，進一步包含有以下子步驟：

S21:依一預定比例混合該致孔劑與該陶瓷漿料以形成一混合原料；以及

S22:利用積層制造技術列印該混合原料以形成該生坯。

其中，于步驟S21中，該致孔劑占該混合原料的預定比例為10％至50％。

其中，于步驟S3中，進一步包含有以下子步驟：

S31:通入一安定氣體至一預定環境中以形成該無氧環境；以及

S32:于該無氧環境中以第一溫度燒結該生坯以形成該陶瓷粗胚。