一種快速制備氧化鋯牙科修復(fù)體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種快速制備氧化鋯牙科修復(fù)體的方法，采用3D打印技術(shù)進(jìn)行成型，工藝簡單，快速方便，生產(chǎn)效率高，同時(shí)解決了傳統(tǒng)減法生產(chǎn)對原材料的嚴(yán)重浪費(fèi)問題。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高，齒科材料的應(yīng)用日益廣泛。氧化鋯陶瓷作為一種新型生物材料，具有很好的生物相容性、高強(qiáng)度、高韌性等特點(diǎn)，是一種新型的牙科修復(fù)材料。它可以在應(yīng)力誘導(dǎo)下發(fā)生相變而有增韌效果，被稱為韌性陶瓷，強(qiáng)度和韌性都高于氧化鋁，是目前力學(xué)性能最好的氧化物陶瓷材料，并且氧化鋯一般呈白色，性質(zhì)穩(wěn)定，具備作為牙科修復(fù)體材料的基本條件。近年來，氧化鋯陶瓷及氧化鋯復(fù)合陶瓷在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣，在口腔材料領(lǐng)域正展現(xiàn)出更為廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)在市面上的氧化鋯牙科修復(fù)體一般都是通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、激光掃描、再由計(jì)算機(jī)程序控制切削成型，然后燒結(jié)。這種傳統(tǒng)的制備方法屬于減法生產(chǎn)，是在原材料基礎(chǔ)上，去除多余部分，得到所需形狀。在數(shù)控切削的過程中，約95%的材料會被除掉，而去除掉的材料大都不能再次利用，造成原材料的嚴(yán)重浪費(fèi)。而且在切削的過程中，不可避免會產(chǎn)生很多微裂紋，最終影響到產(chǎn)品的強(qiáng)度及其他性能。
[0004]申請公告號為CN102028624B，名稱為“牙科用高透氧化鋯材料及制備工藝”和申請公告號為CN102579148A，名稱為“美學(xué)全氧化鋯修復(fù)體的制備方法”，以及申請公告號為CN103936416A，名稱為“一種牙科修復(fù)用氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷及其制備方法”和申請公告號為CN103550069A，名稱為“一種牙科修復(fù)用氧化鋯陶瓷材料及其制備方法”的中國專利，分別介紹了一種牙科氧化鋯陶瓷的制備方法，制得的牙科氧化鋯修復(fù)體性能優(yōu)異，但采用的都是傳統(tǒng)等靜壓方式成型，然后再進(jìn)行切削加工得到所需形狀的修復(fù)體，周期較長、過程繁雜、且原材料浪費(fèi)嚴(yán)重、成本較高。
[0005]3D打印技術(shù)，又稱3D打印快速成型技術(shù)或增材制造技術(shù)，它是指在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)物體的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)模型或計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)等數(shù)據(jù)，按照“分層制造、逐層疊加”的原理，通過材料的精確三維堆積，快速制造任意復(fù)雜形狀3D物體的新型數(shù)字化成型技術(shù)。
[0006]目前應(yīng)用較多的3D打印技術(shù)主要包括光固化快速成型(SLA)、熔融沉積成型(FDM)、選擇性激光燒結(jié)(SLS)和三維噴印(3DP)等。光固化成型(SLA)主要使用光敏樹脂為材料，通過紫外光或者其他光源照射凝固成型，逐層固化，最終得到完整的產(chǎn)品。其成型速度快、原型精度高，成品表面光滑，非常適合制作精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原型。熔融沉積成型(FDM)是采用熱熔噴頭，使得熔融狀態(tài)的材料按計(jì)算機(jī)控制的路徑擠出、沉積，并凝固成型，經(jīng)過逐層沉積、凝固，最后除去支撐材料，得到所需的三維產(chǎn)品。成型機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、無環(huán)境污染。選擇性激光燒結(jié)(SLS)是采用激光有選擇地分層燒結(jié)固體粉末，并使燒結(jié)成型的固化層層層疊加生成所需形狀的零件。用于該技術(shù)的原料可以是塑料、蠟粉、金屬粉和陶瓷粉等。激光燒結(jié)的成品精度好、強(qiáng)度高、加工速度快，且無需使用支撐材料。三維噴印(3DP)是在基底表面鋪上薄層粉末原料，然后通過計(jì)算機(jī)CAD模型控制噴頭按照指定路徑將液態(tài)粘結(jié)劑噴在粉末的設(shè)定區(qū)域，該層粉末粘結(jié)后上下移動操作臺，并在粘結(jié)層表面鋪上新的薄層粉末，通過逐層粘結(jié)，最后除去未粘結(jié)的粉末原料，獲得三維原型材料。成型速度快、無需支撐結(jié)構(gòu)，而且能夠輸出彩色打印產(chǎn)品，這是目前其他技術(shù)都比較難以實(shí)現(xiàn)的。
[0007]申請公告號為CN103963138A，名稱為“一種用3D打印成型衛(wèi)生陶瓷的方法”的中國專利公開了一種3D打印成型衛(wèi)生陶瓷的方法，采用干粉式3D打印機(jī)和噴墨式3D打印機(jī)來打印成品衛(wèi)生陶瓷，解決了衛(wèi)生陶瓷成型周期長、成型過程繁雜、模具制作復(fù)雜的問題。但其只定位于日用陶瓷，不適于對機(jī)械性能和生物性能及美觀性要求都較高的牙科修復(fù)體的制備。
[0008]申請公告號為CN103817767A，名稱為“應(yīng)用3D打印技術(shù)的陶瓷產(chǎn)品制作方法”的中國專利提供了一種應(yīng)用3D打印技術(shù)制備陶瓷的方法，工藝簡單，生產(chǎn)效率高，成品率高。但其采用激光燒結(jié)快速成型技術(shù)，技術(shù)難度較大，制造和維護(hù)成本較高。
[0009]區(qū)別于傳統(tǒng)的減法生產(chǎn)，3D打印技術(shù)屬于加法生產(chǎn)，無需原胚和模具，就能直接根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，通過增加材料的方法生成任何形狀的物體，簡化產(chǎn)品的制造程序，縮短產(chǎn)品的研制周期，提高效率并降低成本，被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)，具有極大的發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提出一種快速制備氧化鋯牙科修復(fù)體的方法。本發(fā)明用于氧化鋯牙科修復(fù)體的制備，工藝簡單，快速方便，生產(chǎn)效率高，同時(shí)解決了傳統(tǒng)減法生產(chǎn)對原材料的浪費(fèi)問題。
[0011]本發(fā)明的目的是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0012]—種快速制備氧化鋯牙科修復(fù)體的方法，包括如下步驟:
[0013](I)原料稱量:按照一定數(shù)量將所用原料稱好；
[0014](2)研磨:將原料、ZrO2球按比例加入球磨機(jī)；研磨一定時(shí)間；卸出；
[0015](3)陳腐:將研磨好的料漿在適宜的溫度范圍內(nèi)攪拌陳腐數(shù)小時(shí)；
[0016](4)脫水:將料漿部分脫水至適宜的含水率，成為具有較高粘度的料漿；
[0017](5)成型:通過拍照式光學(xué)掃描或者X射線放射掃描(CT)獲得牙科修復(fù)體的原始三維數(shù)據(jù)，考慮到燒結(jié)收縮，需將原始三維數(shù)據(jù)適當(dāng)放大，然后利用Minics或Geomagic、Imagewarel 1.0等軟件重建三維模型，并輸入到3D打印機(jī)終端，以脫水后的料漿為原料打印成型；
[0018](6)干燥:按照制定好的干燥曲線對坯體進(jìn)行干燥制得坯體；
[0019](7)染色或者預(yù)染色:如果素坯為白色，則需放在染色液中浸泡(30-100)秒或者用毛刷蘸取染色液刷(1-3)遍，也可根據(jù)牙科技工的經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)?shù)脑黾踊蛘呖s短時(shí)間/遍數(shù)，然后放在加熱燈下烘干；染色液可以使用我公司研制的配套氧化鋯素坯染色液，其成分為氧化鐵、氧化鈰、氧化鉺等的溶液；如果上述料漿中添加了一定量的色料，如氧化鐵、氧化鉺或者氧化鈰等，則不需染色；
[0020](8)燒結(jié):將染好色的坯體放入高溫爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為(1350-1600) V，優(yōu)選為(1450-1550) °C，保溫時(shí)間(2-3)小時(shí)，升溫速率為(5_10) °C /分鐘，得到燒結(jié)好的牙科修復(fù)體坯體；
[0021](9)上釉或上瓷:根據(jù)患者比色，選擇牙科技工室常用的氧化鋯配套瓷粉(如VITA、義獲嘉、松風(fēng)等公司的氧化鋯瓷粉)進(jìn)行上釉或者上瓷，然后在烤瓷爐中燒結(jié)，最后得到高性能的牙科氧化鋯修復(fù)體。
[0022]步驟I所用原料有氧化鋯粉末、粘結(jié)劑、去離子水。
[0023]所述的氧化鋯粉末為納米氧化鋯，優(yōu)選為氧化釔、氧化鈰、氧化鎂或者2種/3種的混合穩(wěn)定的納米氧化鋯，比如氧化釔可以是3摩爾，也可以是3摩爾和8摩爾的混合料。
[0024]所述粘結(jié)劑為光敏樹脂(環(huán)氧樹脂丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯等)、熱固性樹脂(酚醛樹脂、脲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、有機(jī)硅等)、無機(jī)類(過氧類引發(fā)劑如過硫酸銨和催化劑如四甲基乙二胺、石膏、水玻璃等)中的一種或幾種。
[0025]步驟2所述研磨時(shí)間為(8-50)h，優(yōu)選為(10-36)h ;料球比為(I: 1-1: 5)，優(yōu)選為(I: 1-1: 3) O
[0026]步驟3所述陳腐溫度為(20-55) V，優(yōu)選為(25_45) V，所述時(shí)間為(8_60) h，優(yōu)選為(10-50)ho
[0027]步驟4所述含水率為(15-45) %，優(yōu)選為(20-35) %。
[0028]步驟5所述3D打印機(jī)為噴墨式3D陶瓷打印機(jī)。
[0029]步驟6所述干燥方式為室溫或(20-55) °C干燥，時(shí)間為(10-50) h，優(yōu)選為(12-4