本发明专利技术涉及骨植入假体用氧化锆基复合陶瓷及由其制备的骨植入假体。所述骨植入假体用氧化锆基复合陶瓷的化学成分由93.00-95.40wt％的ZrO2、4.50-6.00wt％的Y2O3、0.05-0.50wt％Al2O3、0.05～0.50wt％Nb2O5组成，其中Y2O3、Al2O3和Nb2O5是ZrO2的稳定剂；和，所述复合陶瓷在室温的晶相结构由90～100vol％的四方相氧化锆和0～10vol％的单斜相氧化锆组成。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及骨植入假体用氧化锆基复合陶瓷及由其制备的骨植入假体。所述骨植入假体用氧化锆基复合陶瓷的化学成分由93.00-95.40wt％的ZrO2、4.50-6.00wt％的Y2O3、0.05-0.50wt％Al2O3、0.05～0.50wt％Nb2O5组成，其中Y2O3、Al2O3和Nb2O5是ZrO2的稳定剂；和，所述复合陶瓷在室温的晶相结构由90～100vol％的四方相氧化锆和0～10vol％的单斜相氧化锆组成。【专利说明】骨植入假体用氧化锆基复合陶瓷及由其制备的骨植入假体
本专利技术涉及骨植入假体用氧化锆基复合陶瓷，进一步涉及由该氧化锆基复合陶瓷 制备的骨植入假体。
技术介绍
采用人工假体来替换受损的关节（包括髋关节、膝关节、肘关节、腕关节或踝关 节）已经成为临床上治疗关节疾病的首要选择。目前，临床上用来替换受损髋关节或膝关 节的人工假体有金属对聚乙烯型、金属对金属型和陶瓷对聚乙烯型和陶瓷对陶瓷型。其中， 陶瓷对聚乙烯型和陶瓷对陶瓷型由于显著降低的磨损量而得到越来越普通的应用。采用的 陶瓷材料主要是氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、和氧化铝-氧化锆复合陶瓷。 氧化锆陶瓷有三种晶相：单斜相、四方相和立方相。当四方相转变为单斜相时，不 仅伴随着能量的消耗，而且伴随着3-5%的体积膨胀。体积膨胀会导致压应力的产生。这种 能量消耗和形成压应力的协同作用，有效地阻碍了裂纹的扩展，从而显著提高了氧化锆陶 瓷的断裂韧性，使得四方相氧化锆陶瓷获得了 "陶瓷钢"的美誉。 纯的氧化锆在1170°C以下时以单斜相存在，在1170?2370°C时以四方相形式存 在，高于2370°C时以立方相形式存在。所以，人们为了在室温获得四方相氧化锆陶瓷，往往 在氧化锆陶瓷中添加稳定剂，使得四方相能够保持到室温。常见的稳定剂有Y 203、Ce02、Mg0 等。 随着科技的发展，人们进一步发现，现有的四方相氧化锆陶瓷在100?400°C的水 热环境下，会自发地转变成单斜相。这种自发相变不仅会导致氧化锆陶瓷中出现亚微米裂 纹，而且由于相变伴随的3-5%的体积变化，会导致氧化锆陶瓷的表面粗糙度发生改变。这 一现象限制了四方相氧化锆陶瓷的进一步应用。 为了解决这一问题，本专利技术创造性地采用多种稳定剂的组合并合理控制组合中各 种稳定剂的含量，极大地减少了氧化锆陶瓷在水热环境下的自发相变（四方相转变为单斜 相），从而显著改善了氧化锆陶瓷的长期使用性能。
技术实现思路
本专利技术涉及骨植入假体用氧化锆基复合陶瓷，所述复合陶瓷的化学成分由 93. 00-95. 40wt % 的 Zr02、4. 50-6. OOwt % 的 Υ203、0· 05-0. 50wt % Α1203、0· 05 ?0· 50wt % Nb205组成，其中Y203、A120 3和Nb205是Zr02的稳定剂；和，所述复合陶瓷在室温的晶相结构 由90?lOOvol%的四方相氧化锆和0?lOvol%的单斜相氧化锆组成。 根据本专利技术的实施方案，本专利技术的骨植入假体用氧化锆基复合陶瓷的晶粒度 < 0. 5微米，优选< 0. 4微米。 本专利技术进一步涉及骨植入假体用氧化锆基复合陶瓷的制备方法，包括：1)采用共 沉淀法制备Zr0 2和稳定剂的复合粉末，粉末粒度小于100纳米，优选小于60纳米；2)将 1)中得到的复合粉末进行造粒，得到粒度为50-100微米的粉末；3)将2)中得到的粉末在 20-100MPa的单向压力下压制，得到一次坯体；4)将3)中得到的成型体在200-280MPa压力 下冷等静压成型，得到二次坯体；5)将4)中冷等静压成型后的二次坯体放入空气气氛的烧 结炉中，在1350-1500°C烧结1-5小时。 本专利技术还涉及由骨植入假体用氧化锆基复合陶瓷制备的骨植入假体，包括髋关节 假体、膝关节假体、肘关节假体、腕关节假体和踝关节假体等等。 本专利技术的氧化锆基复合陶瓷也可以用于其它工业用途。 在自然界中，铪（Hf)和锆元素是以固溶体的形式存在，难以分离，所以在本申请 中，"氧化锆（Zr0 2) "中含有< 5wt%氧化铪。 在本申请中，"水热处理"是指在高压釜中在134±2°C的温度、0. 2MPa的压力下暴 露于水蒸气中，具体可以参见ISO 13356的第4. 8小节。 在本申请中，"ν〇1 % "是指体积百分比，"wt% "是指质量百分比。 在本申请中，采用X射线衍射分析（简称为"XRD"，Cuka，30KV，15mA)来确定晶相 含量。所以，得到的晶相含量是指XRD分析中X射线所穿透的表层中的晶相含量。 在本申请中，室温是指_20°C?40°C。 【具体实施方式】 通过以下实施例进一步具体地阐述本专利技术，但本专利技术不限于这些实施例。 实施例 la 制备 Zr02/Y203/Al203/Nb 205 复合粉体 Zr02/Y203/Al203/Nb 205复合粉体采用共沉淀法制备。具体而言，将浓度15wt% 的ZrOCl2. 8H20水溶液、浓度为20wt %的YC13溶液、浓度为25wt %的A1C13溶液和浓度 为50被％的（順4)3.2!120溶液，按照21'02:￥20 3 :六1203 :恥205的质量比为 94. 60 : 4.80 : 0.50 : 0.10的比例混合。加热至75°C，在不断搅拌下逐滴加入氨水至pH 为8. 5,生成白色胶体沉淀。过滤出白色胶体沉淀物，用去离子水洗涤至滤液中检测不出氯 离子。于50°C真空干燥后，以100°C/小时的速率升温至800°C煅烧2小时。即得到平均粒 度为20纳米的Zr0 2-Y203_A1203-Nb 205复合粉体。 实施例 lb 制备 Zr02/Y203/Al203/Nb 205 复合粉体 Zr02/Y203/Al203/Nb 205复合粉体采用共沉淀法制备。具体而言，将浓度15wt% 的ZrOCl2. 8H20水溶液、浓度为20wt %的YC13溶液、浓度为25wt %的A1C13溶液和浓度 为50被％的（順4)3.2!120溶液，按照21'02:￥20 3 :六1203 :恥205的质量比为 94. 20 : 5.20 : 0.40 : 0.20的比例混合。加热至75°C，在不断搅拌下逐滴加入氨水至pH 为8. 5,生成白色胶体沉淀。过滤出白色胶体沉淀物，用去离子水洗涤至滤液中检测不出氯 离子。于50°C真空干燥后，以100°C/小时的速率升温至800°C煅烧2小时。即得到平均粒 度为20纳米的Zr0 2-Y203_A1203-Nb 205复合粉体。 实施例 lc 制备 Zr02/Y203/Al203/Nb 205 复合粉体 Zr02/Y203/Al203/Nb 205复合粉体采用共沉淀法制备。具体而言，将浓度15wt% 的ZrOCl2. 8H20水溶液、浓度为20wt %的YC13溶液、浓度为25wt %的A1C13溶液和浓度 为50被％的（順4)3.2!120溶液，按照21'02:￥20 3 :六1203 :恥205的质量比为 93. 90 : 5.50 : 0.30 : 0本文档来自技高网...
【技术保护点】
骨植入假体用氧化锆基复合陶瓷，所述复合陶瓷的化学成分由93.00‑95.40wt％的ZrO2、4.50‑6.00wt％的Y2O3、0.05‑0.50wt％Al2O3、0.05～0.50wt％Nb2O5组成，其中Y2O3、Al2O3和Nb2O5是ZrO2的稳定剂；和，所述复合陶瓷在室温的晶相结构由90～100vol％的四方相氧化锆和0～10vol％的单斜相氧化锆组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹小刚，田杰谟，张琳，
申请(专利权)人：北京固圣生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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