一种钛表面改性以增强钛瓷结合强度的材料制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103074575A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103074575103074575A(43)申请公布日2013.05.01(21)申请号201210497508.8(22)申请日2012.11.29(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号申请人首都医科大学附属北京口腔医院(72)发明人李辉刘旭魏琪张祖太韦艳华丁宁孙日超(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人张慧(51)Int.Cl.C23C8/68(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图3页附图3页(54)发明名称一种钛表面改性以增强钛瓷结合强度的材料制备方法(57)摘要一种纯钛表面改性以增强钛瓷结合强度的材料制备方法，属于金属烤瓷修复体技术领域。选取硼源70-80%、催化剂10-15%、添加剂10-15%，制成复合硼化物，采用机械混合的方法摇匀；将纯钛试样包埋在上述复合硼化物中，选取Ar气保护气氛下，在850℃到1100℃下保温0-150分钟后冷却，冷却过程中，从保温温度到400℃过程中，冷却速度小于7℃/min，400℃后随炉冷却；冷却后去除试样表面残余的复合硼化物后进行烤瓷。在纯钛表面形成硼化物层既可保护钛在烤瓷时的氧化，又可形成化学结合的反应中间层。通过渗硼反应制备出的中间层，可以替代烤瓷粉当中的粘结瓷作用，提高钛瓷结合强度并减低成本。CN103074575ACN103745ACN103074575A权利要求书1/1页1.一种钛表面改性以增强钛瓷结合强度的材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）根据固相渗硼原理，选取渗硼源、催化剂、添加剂，其中、催化剂、添加剂中所占的质量百分比分别为：硼源70-80%、催化剂10-15%、添加剂10-15%，制成复合硼化物，采用机械混合的方法摇匀，其中渗硼源提供渗硼过程中B原子；催化剂促进渗硼反应；添加剂在加热时维持复合硼化物半熔融状态；（2）将纯钛试样包埋在上述复合硼化物中，选取Ar气保护气氛下，在850℃-1100℃下保温0-150分钟后冷却，冷却过程中，从保温温度到400℃过程中，冷却速度小于7℃/min，防止硼化物层由于冷却过快而从基体剥落，400℃后随炉冷却；(3)冷却后去除试样表面残余的复合硼化物后进行烤瓷。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在上述步骤（1）的渗硼源、催化剂、添加剂中还添加有还原剂石墨，还原剂石墨的加入量为渗硼源、催化剂、添加剂总质量的1-2%。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，以Na2B4O7和B4C作为硼源，KBF作为催化剂，SiC作为添加剂。4.根据权利要求3的方法，其特征在于，Na2B4O7和B4C的质量比为2:3-3:4。5.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在850℃-1100℃下保温50-150分钟后冷却。2CN103074575A说明书1/3页一种钛表面改性以增强钛瓷结合强度的材料制备方法技术领域[0001]本发明属于金属烤瓷修复体技术领域，涉及钛材表面改性的方法及钛瓷反应中间混合层的制备方法，可以减少钛材烤瓷流程，提高钛和烤瓷层的结合强度。背景技术[0002]金属钛及其合金具有质轻、良好的生物相容性和生物安全性以及远低于贵金属的价格而倍受关注，目前已广泛应用于口腔种植体、固定、活动义齿修复、全口义齿的基托、人工关节以及体内固定夹板等。然而口腔钛修复体特别是钛瓷修复体的应用却受到一定的限制，这是因为钛的化学性质比较活泼，对氧有极高的亲和力，在高温烤瓷过程中，钛表面容易形成疏松多孔、附着较差的氧化膜，影响钛瓷的界面结合，同时，由于氧的扩散而形成的脆性钛氧固溶相也很大程度上弱化了界面的结合，造成钛瓷结合强度偏低，在制备和使用过程中容易发生崩瓷剥落等现象。目前临床制备钛瓷修复体时必须采用先烤制一层很薄的粘结瓷，以改善界面结合。但是粘结瓷成本较高，制备工艺不易掌握，对操作人员要求很高。[0003]为了改善钛瓷界面的结合，目前主要采用表面粗化处理、化学处理等技术。钛表面粗化处理可增加钛表面粗糙度，提高钛-瓷结合面积，另外，采用化学处理可大幅度去除钛材表面的污染，但两种方法无法完全消除钛材表面氧化的问题。在钛表面制备涂中间层可以有效地隔绝钛与氧的接触，控制烤瓷过程中钛表面的过度氧化，从而改善钛-瓷结合强度。目前已经报道的中间层的制备方法有多种，如离子束沉积法、微弧氧化、离子注入、磁控溅射、溶胶-凝胶等。涂层的材料有如Au,Cr等的单质金属；有如SiO2，SiO2，SnO2等的氧化物；还有TiN,ZrSiN等氮化物。但是，这几种制备方法的工艺比较复杂，成本较高，很难大规模应用。本发明通过固相反应方法对钛材表面进行改性，