本發(fā)明屬于生物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈷鉻烤瓷義齒的電泳沉積-微波燒結(jié)復合加工方法。

背景技術(shù)：

牙科烤瓷材料自臨床應用以來，由于其良好的生物相容性、耐磨耐腐蝕性以及色澤自然逼真等優(yōu)點，已成為治療牙缺失的最主要方法。牙科鈷鉻合金由于其不含對人體有害的鎳元素與鈹元素，不易過敏，已被廣泛用到口腔領(lǐng)域。牙科鈷鉻合金烤瓷牙相比鎳鉻烤瓷牙，耐腐蝕性更高、生物相容性更好，不易出現(xiàn)黑色牙齦或者牙齦出血的現(xiàn)象，安全可靠且價格較低，逐漸替代鎳鉻合金烤瓷牙成為非貴金屬烤瓷的首選。

牙科鈷鉻合金烤瓷瓷層有遮色瓷、體瓷和釉質(zhì)瓷等，目前其制作的一般流程為人工刷涂瓷粉構(gòu)筑瓷層，并經(jīng)燒結(jié)熔覆在金屬基底表面。在金屬基底上制備涂層的方法主要有涂覆-燒結(jié)法、等離子噴涂法和電泳沉積燒結(jié)法等。涂覆-燒結(jié)法作為一種傳統(tǒng)的制備瓷層的工藝，具有工藝簡單，成本低廉等優(yōu)點；缺點是手工涂覆復現(xiàn)性差，涂層厚度難以控制，易造成表面瓷層不均勻，難于實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)等。等離子噴涂工藝的優(yōu)點是不會改變基體全局的熱處理性質(zhì)，零件無變形；高溫度的等離子焰流，可將各種噴涂材料加熱到熔融狀態(tài)，從而制備得到多種性能的噴涂層；其工藝穩(wěn)定，涂層質(zhì)量高。缺點是等離子噴涂設(shè)備昂貴，難以在復雜的金屬基底上實現(xiàn)瓷層尺寸的精度控制。

電泳沉積工藝是一種非線性涂層工藝，可以在形狀復雜的基體上制備出均勻涂層。電泳沉積是電泳和沉積兩個過程的綜合，配合調(diào)節(jié)沉積電壓，可實現(xiàn)不同成分的顆粒在基體上先后沉積或共同沉積，從而獲得組成和孔結(jié)構(gòu)呈梯度變化的涂層坯體。其優(yōu)點是操作方便、工藝過程易于控制；所需設(shè)備簡單、工藝成本低；可連續(xù)生產(chǎn)，又可間歇操作；料液可循環(huán)利用，無污染物排放；可通過控制工藝參數(shù)在較大范圍內(nèi)控制涂層的組成、厚度和微觀結(jié)構(gòu)，在多層材料的制備方面具有獨特的優(yōu)勢。另外，電泳沉積可避免采用高溫涂敷引起的相變和脆裂。因牙齒形狀特殊，將該工藝結(jié)合微波燒結(jié)工藝或常規(guī)燒結(jié)工藝，可實現(xiàn)金屬烤瓷義齒的規(guī)模生產(chǎn)。

由電泳沉積所制得的涂層僅為較緊密堆積的坯體，涂層與基體結(jié)合強度很低，通過微波燒結(jié)可增強涂層與基體的結(jié)合，同時也使坯體本身致密化。梯度涂層中無明顯的界面，從而使熱應力得到了緩和，提高了涂層的結(jié)合強度和穩(wěn)定性。這是其它涂覆工藝結(jié)合熱處理所不能比擬的。

專利CN1834306提出了一種在鈦或鈦合金表面電泳沉積羥基磷灰石涂層的制備方法，以質(zhì)子型的正丁醇和非質(zhì)子型的氯仿混合溶劑為分散介質(zhì)，添加少量的三乙醇胺加速HAp顆粒的荷電過程，在醫(yī)用鈦或鈦合金表面電泳沉積HAp涂層，該工藝具有穩(wěn)定性高、沉積時間短、工藝簡單和結(jié)合強度高等特點。

微波燒結(jié)是近年來發(fā)展迅速的一種材料制備手段，是利用微波的特殊波段與材料的基本細微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生的熱量、材料的介質(zhì)損耗使材料整體加熱至燒結(jié)溫度，從而實現(xiàn)致密化的快速燒結(jié)方法，比傳統(tǒng)方法省電30％～70％。微波加熱時，能量是在分子水平上通過電磁場傳導給材料，具有整體加熱、加熱效率高、安全無污染等優(yōu)點。與常規(guī)燒結(jié)相比，微波燒結(jié)具有燒結(jié)溫度低、保溫時間短、加熱均勻等特點，可以有效抑制合金的晶粒長大，細化合金的顯微組織，并且可避免由于熱梯度導致的熱應力，改善材料的加熱效果，從而改善燒結(jié)體的性能。

Microwave synthesis of advanced dental ceramic–alloy materials （Materials Letters, 2004, 58: 2679-2683.）將常規(guī)燒結(jié)技術(shù)與微波燒結(jié)加工Ni-Cr合金烤瓷進行了對比，發(fā)現(xiàn)微波燒結(jié)技術(shù)可在一定程度上提高Ni-Cr合金烤瓷材料的金瓷結(jié)合強度。黃朝（華中科技大學碩士論文，2013）等將電泳沉積與微波合成相結(jié)合，在醫(yī)用 Ti6Al4V 表面成功制備了致密化的亞微米級 HA 涂層。Microwave hybrid fast sintering of porcelain bodies [Journal of Materials Processing Technology, 2007, 190(1-3): 223-229.]將微波燒結(jié)與傳統(tǒng)燒結(jié)結(jié)合起來用于制備瓷塊，并對比了微波燒結(jié)與常規(guī)燒結(jié)所制備的瓷塊的性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微波燒結(jié)所制備瓷塊的性能等于或優(yōu)于常規(guī)燒結(jié)所制備的瓷塊。

目前尚未有采用電泳沉積與微波燒結(jié)相結(jié)合的方法加工常規(guī)金屬烤瓷義齒（特別是鈷鉻烤瓷義齒）的報道，將電泳沉積-微波燒結(jié)復合加工技術(shù)引入鈷鉻烤瓷義齒制備過程具有重要的應用意義。與傳統(tǒng)手工涂覆-燒結(jié)法相比，電泳沉積法制備的涂層厚度更加均勻，通過控制沉積工藝參數(shù)可精確控制所獲得的瓷層厚度。另外，結(jié)合微波燒結(jié)加工鎳鉻烤瓷義齒，微波燒結(jié)是一種活化燒結(jié)過程，具有增強離子電導的效應，可促進燒結(jié)致密化，改善被燒結(jié)材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能；同時，由于微波的體積加熱，可實現(xiàn)材料中大區(qū)域的零梯度均勻加熱，使烤瓷義齒內(nèi)部熱應力減少，從而減少開裂、變形傾向，可提高烤瓷義齒的均勻性和界面結(jié)合強度；此外，微波還具有加熱效率高、升溫速度快、安全、衛(wèi)生、無污染等特點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

解決的技術(shù)問題： 本發(fā)明的目的是解決烤瓷義齒加工過度依賴人工涂覆、重復性差的技術(shù)問題，提供一種鈷鉻烤瓷義齒的電泳沉積-微波燒結(jié)復合加工方法，該方法操作方便、工藝過程易于控制；料液可循環(huán)利用，無污染物排放；所需設(shè)備簡單、工藝成本低，可連續(xù)生產(chǎn)。

技術(shù)方案： 一種鈷鉻烤瓷義齒的電泳沉積-微波燒結(jié)復合加工方法，先采用電泳沉積將烤瓷粉沉積在牙科鈷鉻合金基底材料表面形成瓷層，再采用微波燒結(jié)將瓷層熔覆，即可制得鈷鉻烤瓷義齒。

進一步地，所述牙科鈷鉻合金基底材料為鈷鉻合金、鈷鉻鉬合金、鈷鉻鎢合金或鈷鉻鉬鎢合金中的一種。

進一步地，所述烤瓷粉為維他（VITA）瓷粉、則武（Noritake）瓷粉、松風（SHOFU）瓷粉、賀利式（Heraeus）瓷粉、義獲嘉（IVOCLAR）瓷粉或登士柏（Dentsply）瓷粉中的一種。

進一步地，在電泳沉積中，陽極是經(jīng)過噴砂預處理的牙科鈷鉻合金基底材料，陰極是鉑片或石墨電極，電泳液體是將烤瓷粉和三乙醇胺加至有機溶劑和水混合的分散介質(zhì)中制得。

進一步地，所述分散介質(zhì)中有機溶劑和水的體積比為10:90～90:10，有機溶劑為乙醇、甲醇、丙酮、丙醇或異丙醇中的一種。

進一步地，在電泳液體中金屬烤瓷粉的濃度為5g/L～200g/L，三乙醇胺的濃度為2g/L～20g/L。

進一步地，所述電泳沉積的具體參數(shù)為：電壓10V～120V、時間30s～20min、電極間的距離1cm～5cm。

進一步地，所述微波燒結(jié)是以50℃/min的升溫速率升溫至900℃～1000℃，保溫1min～5min后自然冷卻到室溫即可。

有益效果： 本發(fā)明提供的牙科鈷鉻合金烤瓷的電泳沉積-微波燒結(jié)復合加工方法操作方便、工藝過程易于控制；料液可循環(huán)利用，無污染物排放；所需設(shè)備簡單、工藝成本低，可連續(xù)生產(chǎn)。

具體實施方式

下面通過實施例詳述本發(fā)明。

實施例1

I．將70mL的乙醇和30mL水進行混合，分別加入0.5g的三乙醇胺和2.0g的維他（VITA VMK 95）瓷粉進行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．牙科鈷鉻合金基底冠用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈷鉻合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓60V，電極間的距離2 cm，電泳沉積時間15分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

III.采用微波加熱的方法，將沉積好的牙科鈷鉻合金烤瓷放入微波加熱爐中，以50℃/min的升溫速率升溫至930℃，并保溫2分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。

實施例2

I．將60mL的甲醇和40mL水進行混合，分別加入0.3g的三乙醇胺和1.5g的維他（VITA VMK 95）瓷粉進行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．牙科鈷鉻鉬合金基底冠用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈷鉻鉬合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓80V，電極間的距離3 cm，電泳沉積時間20分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

III.采用微波加熱的方法，將沉積好的牙科鈷鉻鉬合金烤瓷放入微波加熱爐中，以50℃/min的升溫速率升溫至930℃，并保溫3分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。

實施例3

I．將50mL的丙醇和50mL水進行混合，分別加入0.8g的三乙醇胺和3.0g的松風（SHOFU，Vintage Halo）瓷粉進行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．牙科鈷鉻鎢合金基底冠用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈷鉻鎢合金基底冠作為陽極，鉑片或石墨電極為陰極，電泳沉積電壓30V，電極間的距離1 cm，電泳沉積時間10分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

III.采用微波加熱的方法，將沉積好的牙科鈷鉻鎢合金烤瓷放入微波加熱爐中，以50℃/min的升溫速率升溫至900℃，并保溫3分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。

實施例4

I．將40mL的丙酮和60mL水進行混合，分別加入1.2 g的三乙醇胺和5.0g的賀利式（HeraCeram）瓷粉進行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．牙科鈷鉻合金基底冠用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈷鉻合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓60V，電極間的距離1.5 cm，電泳沉積時間12分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

III.采用微波加熱的方法，將沉積好的牙科鈷鉻合金烤瓷放入微波加熱爐中，以50℃/min的升溫速率升溫至950℃，并保溫4分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。

實施例5

I．將30mL的異丙醇和70mL水進行混合，分別加入1.8g的三乙醇胺和10.0g的義獲嘉（IVOCLAR IPS Classic）瓷粉進行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．牙科鈷鉻鉬合金基底冠用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈷鉻鉬合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓20V，電極間的距離1.5 cm，電泳沉積時間15分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

III.采用微波加熱的方法，將沉積好的牙科鈷鉻鉬合金烤瓷放入微波加熱爐中，以50℃/min的升溫速率升溫至950℃，并保溫3分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。

實施例6

I．將20mL的乙醇和80mL水進行混合，分別加入0.6g的三乙醇胺和4.0g的登士柏（ceramco喜美樂）瓷粉進行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．牙科鈷鉻合金基底冠瓷粉用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈷鉻合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓20V，電極間的距離1 cm，電泳沉積時間20分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

III.采用微波加熱的方法，將沉積好的牙科鈷鉻合金烤瓷放入微波加熱爐中，以50℃/min的升溫速率升溫至950℃，并保溫4分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。

實施例7

I．將45mL的乙醇和55mL水進行混合，分別加入0.2g的三乙醇胺和1.0g的維他（VITA VMK 95）瓷粉進行分散，經(jīng)磁力攪拌、超聲波振蕩制備成懸浮液。

II．牙科鈷鉻鎢合金基底冠用砂紙打磨并經(jīng)過噴砂預處理后，用丙酮、去離子水、乙醇分別超聲清洗，干燥備用。在電泳沉積體系中牙科鈷鉻鎢合金基底冠作為陽極，鉑片電極為陰極，電泳沉積電壓15V，電極間的距離1 cm，電泳沉積時間20分鐘。待沉積完畢后，取出試樣置于電熱鼓風干燥箱中，于60℃干燥8h。

III.采用微波加熱的方法，將沉積好的牙科鈷鉻鎢合金烤瓷放入微波加熱爐中，以50℃/min的升溫速率升溫至930℃，并保溫3分鐘；處理完后于爐中自然冷卻到室溫。

本發(fā)明提供的牙科鈷鉻合金烤瓷的電泳沉積-微波燒結(jié)復合加工方法操作方便、工藝過程易于控制；料液可循環(huán)利用，無污染物排放；所需設(shè)備簡單、工藝成本低，可連續(xù)生產(chǎn)。