用于牙科氧化鋯陶瓷后期燒結(jié)的微波熱等靜壓燒結(jié)爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種牙科氧化鋯陶瓷的燒結(jié)設(shè)備，具體是一種用于牙科氧化鋯陶瓷后期燒結(jié)的微波熱等靜壓燒結(jié)爐。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋯全瓷牙具有堅(jiān)固耐磨、外表色澤逼真、生物相容性好等多種優(yōu)點(diǎn)，且不含金屬，對牙齦無刺激，不會引起牙齦返青現(xiàn)象，不會過敏，所以氧化鋯全瓷牙修復(fù)是國際牙齒美容修復(fù)的流行趨勢，也是當(dāng)前國際牙科市場的熱點(diǎn)。
[0003]當(dāng)前牙科燒結(jié)氧化鋯陶瓷的工藝流程是先把氧化鋯粉和添加劑充分密煉后，經(jīng)冷等靜壓10MPa壓緊成塊或棒，然后加熱脫脂，預(yù)燒至900?1000°C，再用計(jì)算機(jī)CAD/CAM自動化設(shè)備精加工素坯，最后再通過平壓高溫?zé)Y(jié)1500°C成為陶瓷產(chǎn)品。
[0004]牙科氧化鋯陶瓷的燒結(jié)工藝主要有平壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、氣壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)和微波燒結(jié)等，其中熱等靜壓燒結(jié)效果最好，還能燒結(jié)形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，但熱等靜壓燒結(jié)設(shè)備昂貴，使用和維護(hù)費(fèi)用都很高。而平壓燒結(jié)最簡單省事，設(shè)備也不貴，但其燒結(jié)出的陶瓷脆性大。
[0005]國內(nèi)目前牙科氧化鋯陶瓷平壓燒結(jié)技術(shù)較好的有愛爾創(chuàng)公司的發(fā)明專利(CN102028624B)產(chǎn)品，其抗彎強(qiáng)度為450?550Mpa，斷裂韌性為9?1Mpa.m1/2。而清華大學(xué)與北京口腔醫(yī)院開發(fā)的不透明陶瓷牙粧發(fā)明專利(CN1489987A)產(chǎn)品，其抗彎強(qiáng)度為600Mpa，斷裂韌性為13Mpa*m1/2。這些產(chǎn)品用做牙冠和牙粧性能尚可，要做前牙較細(xì)種植體或兩段式全瓷種植體，可靠性差，斷裂時想取出都困難。
[0006]在空氣中平壓燒結(jié)，當(dāng)氧化鋯中CeO2含量為12%時，燒結(jié)出的產(chǎn)品抗彎強(qiáng)度為700?800Mpa，斷裂韌性為9.5?1Mpa.ηι1/2。據(jù)資料記載，國外研宄人員Tsukuma等人用鈰氧化鋯產(chǎn)品12Ce-TZP素坯經(jīng)1400°C平壓燒結(jié)后，再于溫度1500°C，氣壓200Mpa下熱等靜壓燒結(jié)2小時，其產(chǎn)品的斷裂韌性可達(dá)30Mpa.πι1/2，且不存在力學(xué)退化現(xiàn)象。而用釔氧化鋯產(chǎn)品3Υ-ΤΖΡ素坯在溫度1500°C，氣壓200Mpa，熱等靜壓燒結(jié)2小時，其產(chǎn)品的斷裂韌性可達(dá) 18Mpa.m1/2o
[0007]另據(jù)清華大學(xué)教授謝志鵬對高強(qiáng)度氧化物陶瓷的研宄，氧化物陶瓷在氧化氣氛中進(jìn)行熱等靜壓(HIP)處理，性能優(yōu)于惰性氣氛中熱等靜壓處理，同樣是熱等靜壓處理，氧化氣氛處理使釔氧化鋯產(chǎn)品Y-PSZ的彎曲強(qiáng)度由100Mpa提高到1500Mpa或者更高，而且氧化氣氛中燒結(jié)可使鈰氧化鋯產(chǎn)品Ce-TZP顏色由黑竭色變黃變淺，適合做牙種植體，可以使釔氧化鋯產(chǎn)品Y-TZP的透光度增加，適合做牙冠，美觀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種用于牙科氧化鋯陶瓷后期燒結(jié)的微波熱等靜壓燒結(jié)爐，用此燒結(jié)爐對平壓燒結(jié)出來的牙科氧化鋯陶瓷進(jìn)行后期二次燒結(jié)，既可以大幅節(jié)約產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，又可以使產(chǎn)品性能滿足牙科應(yīng)用的需求。
[0009]本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下:
一種用于牙科氧化鋯陶瓷后期燒結(jié)的微波熱等靜壓燒結(jié)爐，其特征是:包括上蓋、塞子和爐體，其中塞子塞入爐體的上方，上蓋從上方扣緊爐體并對塞子形成頂壓；
所述爐體的上部設(shè)有一個碳化硅制成的高壓缸體，高壓缸體頂面中心的缸孔為一個二級臺階孔，其中上階孔為塞座孔，下階孔為爐膛，高壓缸體的外側(cè)包裹有用石英纖維纏繞形成的下隔熱層，下隔熱層的外側(cè)還設(shè)有用鋼絲纏繞形成的防爆層，防爆層的外側(cè)設(shè)有用水冷銅管構(gòu)建成的冷卻層，冷卻層外側(cè)為爐體外殼，爐體的下部設(shè)有一個微波發(fā)生器，微波發(fā)生器位于高壓缸體的下方，其發(fā)射頭正對著高壓缸體的爐膛，高壓缸體防爆層底部對應(yīng)微波發(fā)生器發(fā)射頭的位置開有供微波通過的底孔，爐體外殼上部邊沿設(shè)有外螺牙或卡槽；
所述塞子為一個T形塞，其主體采用碳化硅制成，主體的塞帽部分的外側(cè)包裹有用石英纖維纏繞形成的上隔熱層，和爐體的下隔熱層相對應(yīng)，塞子的中部設(shè)有貫穿上下的高壓氣管和光學(xué)高溫計(jì)；
所述上蓋的蓋體內(nèi)側(cè)頂面通過螺桿連接有一個盤形壓力叩，螺桿上還套裝有壓簧，蓋體頂面和壓力叩頂面均開有供塞子的高壓氣管伸出的通孔，上蓋蓋體下部邊沿設(shè)有與爐體外殼相適配的內(nèi)螺牙或卡塊。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)更好的密封，所述塞子主體的塞體部分的外圓柱面和臺階面包裹有一層密封葉臘石。
[0011]為了防止微波泄露，所述爐體外殼與上蓋蓋體采用不銹鋼材料制成。
[0012]本發(fā)明的微波熱等靜壓燒結(jié)爐采用微波與熱氧氣壓聯(lián)合使用的方式對平壓燒結(jié)出來的牙科氧化鋯陶瓷進(jìn)行后期二次燒結(jié)，高溫高壓燒結(jié)可以有效消除平壓燒結(jié)產(chǎn)品的殘余孔隙度，增加其致密度，并消除其的內(nèi)部應(yīng)力，可以很好地提高牙科陶瓷的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性，使產(chǎn)品性能滿足牙科應(yīng)用的需求。由于微波燒結(jié)是通過微波電磁場與材料介質(zhì)相互作用自身發(fā)熱，沒有外熱源，所以升溫塊，加熱均勻。氧化鋯在室溫下對微波吸收很小，只有加熱到高于臨界點(diǎn)溫度后才對微波有強(qiáng)烈的吸收作用，而碳化硅在室溫下就吸收微波產(chǎn)生發(fā)熱，且碳化硅耐高溫，因此用碳化硅制成的高壓缸體和塞子來構(gòu)建爐膛，可以有效地對爐膛內(nèi)的牙科氧化鋯陶瓷進(jìn)行預(yù)加熱，直至其溫度高于臨界點(diǎn)并自身吸收微波發(fā)熱。另外石英纖維對微波具有很好的透過性，無發(fā)熱，采用石英纖維做為爐體的隔熱層既可以隔熱，又可以和鋼絲纏繞形成的防爆層聯(lián)合防爆。水冷銅管構(gòu)建的冷卻層主要是起到散熱降溫的作用。本微波熱等靜壓燒結(jié)爐使用材料簡單，價格低廉，維護(hù)費(fèi)用少，容易批量化生產(chǎn)，可以普及到縣一級專業(yè)牙科。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明微波熱等靜壓燒結(jié)爐的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為上蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為塞子的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為爐體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1_上蓋，2-塞子，3-爐體，4-牙科氧化鋯陶瓷，5-石英纖維布，6-通孔，7-螺桿，8-壓簧，9-壓力叩，10-蓋體，11-內(nèi)螺牙，12-高壓氣管，13-光學(xué)高溫計(jì)，14-塞子主體，15-上隔熱層，16-密封葉臘石，17-爐膛，18塞座孔，19-高壓缸體，20-下隔熱層，21-防爆層，22-外螺牙，23-冷卻層，24-底孔，25-微波發(fā)射器，26-爐體外殼，27-微波發(fā)射頭。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明的微波熱等靜壓燒結(jié)爐包括上蓋1、塞子2和爐體3，其中塞子2塞入爐體3的上方，上蓋I從上方扣緊爐體3并對塞子2形成頂壓。
[0020]如圖4所示，所述爐體3的上部設(shè)有一個碳化硅制成的高壓缸體19，高壓缸體19頂面中心的缸孔為一個二級臺階孔，其中上階孔為塞座孔18，下階孔為爐膛17，高壓缸體19的外側(cè)包裹有用石英纖維纏繞形成的下隔熱層20，下隔熱層20的外側(cè)還設(shè)有用鋼絲纏繞形成的防爆層21，防爆層2