骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷及由其制備的骨植入假體制造技術

本發明專利技術涉及骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷及由其制備的骨植入假體。該氧化鋯基復合陶瓷包含如下成分：60-95mol％的ZrO2、1-20mol％的ZrC、和1-12mol％的一種或多種穩定劑，其中所述穩定劑選自由Y2O3、Al2O3、CaO、MgO和CeO2所組成的組。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷，進一步涉及有該氧化鋯基復合陶瓷制備的骨植入假體。
技術介紹
采用人工假體來替換受損的髖關節或膝關節已經成為臨床上治療髖關節疾病和膝關節疾病的首要選擇。目前，臨床上用來替換受損髖關節或膝關節的人工假體有金屬對聚乙烯型、金屬對金屬型和陶瓷對聚乙烯型和陶瓷對陶瓷型。其中，陶瓷對聚乙烯型和陶瓷對陶瓷型由于顯著降低的磨損量而得到越來越普通的應用。采用的陶瓷材料主要如下三種氧化招陶瓷、氧化招-氧化錯復合陶瓷、和氧化錯陶瓷。本專利技術提供了新的用來制備骨植入假體的氧化鋯基復合陶瓷。
技術實現思路
本專利技術涉及骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷，包含如下成分60-95mol %的Zr02、2-20mol%的ZrCJP 2_12mol %的一種或多種穩定劑，其中所述穩定劑選自由Y203、A1203、CaO, MgO和CeO2所組成的組。根據本專利技術的一個實施方案，本專利技術的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷由如下成分組成78-93mol%的Zr02、5_20mol %的ZrCjP 2_12mol %的一種或多種穩定劑，其中所述穩定劑選自由Y203、A1203、CaO, MgO和CeO2所組成的組。根據本專利技術的又一 個實施方案，本專利技術的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷由如下成分組成85-93mol %的Zr02、5_13mol %的ZrCjP 2_5mol %的Y2O3所組成。根據本專利技術的又一個實施方案，本專利技術的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷由如下成分組成87-91mol%的 Zr02、7-10mol % 的 ZrCjP 2_4mol % 的 Y2O3 所組成。根據本專利技術的又一個實施方案，本專利技術的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷由如下成分組成78-91mol% 的 Zr02、5-20mol% 的 ZrC、l_3mol% 的 Y203、3_9mol % 的 CeO20 根據本專利技術的又一個實施方案，本專利技術的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷由如下成分組成78-91mol% 的 Zr02、5-10mol% 的 ZrC、l_3mol% 的 Y203、3_9mol % 的 Ce02。根據本專利技術的實施方案，本專利技術的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷由如下成分組成78-89mol%的Zr02、5-1OmoI %的ZrC、l-3mol %的Y203、5-9mol %的Ce02。根據本專利技術的實施方案，本專利技術的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷由如下成分組成78-85mol%的Zr02、7-10mol %的ZrC、l-3mol %的Y203、7-9mol %的CeO2。根據本專利技術的實施方案，本專利技術的骨植入假體用氧化錯基復合陶瓷由如下成分組成80_84mol %的Zr02、8_10mol %的ZrC、l_3mol %的Y203、7-9mol% 的 CeO2。根據本專利技術的實施方案，本專利技術的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷的晶粒度< 5微米，優選< 4微米。根據本專利技術的實施方案，ZrC均勻分散在本專利技術的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷中，不僅提高了氧化鋯基復合陶瓷的力學性能，也進一步改善了氧化鋯基復合陶瓷的抗時效性。本專利技術進一步涉及骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷的制備方法，包括1)采用共沉淀法或濕化學法制備ZrO2和穩定劑的復合粉末，粉末粒度小于100納米，優選小于60納米；2)將I)中得到的復合粉末和粒度小于100納米，優選小于50納米，的ZrC粉末在去離子水中球磨混合1-48小時后，烘干；3)將2)中得到的粉末在20-100MPa的壓力下在單向壓力下壓制，得到一次坯體；4)將3)中得到的成型體在200-280MPa壓力下冷等靜壓成型，得到二次坯體；5)將4)中冷等靜壓成型后的二次坯體放入Ar氣保護的燒結爐中，在1350-1500°C燒結 1-5 小時。本專利技術還涉及由骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷制備的骨植入假體。本專利技術的氧化鋯基復合陶瓷也可以用于其它工業用途。具體實施例方式通過以下實施例進一步具體地闡述本專利技術，但本專利技術不限于這些實施例。實施例1制備Zr02/Y203復合粉體將濃度15wt%的ZrOCl2. 8H20水溶液和濃度為20wt%的YCl3按照ZrO2 Y2O3的摩爾比為1: 0.02的比例混合。加熱至65°C，在不斷攪拌下逐滴加入氨水至pH為8. 5，生成白色膠體沉淀。過濾出白色膠體沉淀物，用去離子水洗滌至濾液中檢測不出氯離子。于50°C真空干燥后，以100°C /小時的速率升溫至800°C煅燒2小時。即得到平均粒度為20納米的ZrO2-Zmol1^ Y2O3復合粉體。實施例2a制備制備Zr02/Y203/Ce02復合粉體將濃度15wt^^^Zr0Cl2. 8H20水溶液、濃度為15wt %的CeCl4水溶液和濃度為20被％的YCl3按照ZrO2 Y2O3 CeO2的摩爾比為1: 0. 02 : 0.04的比例混合。加熱至75°C，在不斷攪拌下逐滴加入氨水至pH為8. 8，生成膠體沉淀。過濾出膠體沉淀，用去離子水洗滌至濾液中檢測不出氯離子。于50°C真空干燥后，以100°C /小時的速率升溫至800°C煅燒2小時。即得到平均粒度為50納米的Zr02-2mol% Y2O3^mol% CeO2的復合粉體。實施例2b制備制備Zr02/Y203/Ce02復合粉體將濃度15wt^^^Zr0Cl2. 8H20水溶液、濃度為15wt %的CeCl4水溶液和濃度為20被％的YCl3按照ZrO2 Y2O3 CeO2的摩爾比為1: 0. 02 : 0.08的比例混合。加熱至75°C，在不斷攪拌下逐滴加入氨水至pH為8. 8，生成膠體沉淀。過濾出膠體沉淀，用去離子水洗滌至濾液中檢測不出氯離子。于50°C真空干燥后，以100°C /小時的速率升溫至800°C煅燒2小時。即得到平均粒度為55納米的Zr02-2mol% Y203_8mol% CeO2的復合粉體。實施例3制備ZrO2-Y2O3-ZrC復合陶瓷將實施例1制備的Zr02/Y203復合粉體和平均粒度為30納米的ZrC按照94mol %(Zr02/Y203) 6mol% (ZrC)的比例在去離子水中球磨混合并且進行噴霧造粒，獲得粒度為60微米的顆粒。再經50MPa壓力下干壓成型，接著 經250MPa冷等靜成型后，然后在Ar氣保護的高溫爐中以:TC /分的速率升溫至1400°C并保溫2小時。以1°C /分的速率冷卻后得到ZrO2-Y2O3-ZrC復合陶瓷。X射線衍射分析該復合陶瓷的晶體結構為四方相，在SEM分析該復合陶瓷的晶粒度為0. 35 Um0在力學試驗機進行三點抗彎強度和斷裂韌性測試，抗彎強度為1180MPa，斷裂韌性為11. 8MPa. ml/2。該復合陶瓷經0. 2MPa的壓力于水蒸汽134°C水熱處理5小時，其抗彎強度為1120MPa，韌性為11. 2MPa.ml/2，單斜相含量為4. 2%，主晶體結構仍為四方相。具有良好的抗時效性。實施例4a制備ZrO2-Y2O3-CeO2-ZrC復合陶瓷將實施例2a制備的Zr02/Y203/Ce02復合粉體和平均粒度為30納米的ZrC按照94mol% (Zr02/Y203/Ce02) 6mol% (ZrC)的比例在去離子水中濕法混合并且進行本文檔來自技高網...

【技術保護點】
骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷，包含如下成分：68?95mol％的ZrO2、2?20mol％的ZrC、和2?12mol％的一種或多種穩定劑，其中所述穩定劑選自由Y2O3、Al2O3、CaO、MgO和CeO2所組成的組。

【技術特征摘要】
1.骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷，包含如下成分68-95mol%的Zr02、2-20mol%的ZrCJP 2-12mol %的一種或多種穩定劑，其中所述穩定劑選自由Y203、Al203、Ca0、Mg0和CeO2所組成的組。2.根據權利要求1的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷，由如下成分組成78-93mol%的Zr02、5-20mol %的ZrCjP 2_12mol %的一種或多種穩定劑，其中所述穩定劑選自由Y203、A1203、CaO, MgO和CeO2所組成的組。3.根據權利要求1的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷，由如下成分組成85-93mol%的 Zr02、5-13mol % 的 ZrC 和 2_5mol % 的 Y2O3。4.根據權利要求3的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷，由如下成分組成87-91mol%的 ZrO2、7-1Omo I % 的 ZrC 和 2_4mol % 的 Y2O3。5.根據權利要求2的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷，由如下成分組成78-91mol%的 ZrO2、5-1Omo I % 的 ZrC、l_3mol % 的 Y2O3 和 3_9mol % 的 CeO2。6.根據權利要求5的骨植入假體用氧化鋯基復合陶瓷，由如下成分組成78-89mol%的 ZrO2、5-1Omo I ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田杰謨，張琳，曹小剛，
申請(專利權)人：北京固圣生物科技有限公司，
類型：發明
國別省市：