多层氮化硅陶瓷植入物及其制作方法技术

本申请公开一种多层氮化硅陶瓷植入物及其制备方法，包括核体以及包裹在核体外的壳体；核体包括以下组分：氮化硅，烧结助剂，第一添加剂；壳体包括以下组分：氮化硅，烧结助剂，低温助剂，第二添加剂；其中，第一添加剂包括碳化铬，第二添加剂包括金刚石颗粒、立方氮化硼颗粒、氮化钛颗粒中的一种或多种；烧结助剂包括稀土氧化物，低温助剂包括氧化硼、氧化铜、氧化铋、氧化钒中的一种或多种；本申请通过高硬度的壳体和高断裂韧度的核体配合形成了外硬内韧的氮化硅陶瓷植入物，同时满足了在作为骨科植入物使用时的耐磨性和断裂韧度的要求。科植入物使用时的耐磨性和断裂韧度的要求。科植入物使用时的耐磨性和断裂韧度的要求。

【技术实现步骤摘要】
多层氮化硅陶瓷植入物及其制作方法


[0001]本申请涉及氮化硅陶瓷
，特别是涉及一种多层氮化硅陶瓷植入物及其制作方法。

技术介绍

[0002]氮化硅陶瓷具有高强度、高硬度、高韧性等优异的力学性能，以及耐腐蚀、抗氧化、抗热震等多重化学和热力学稳定性，被誉为结构陶瓷的全能冠军。同时，氮化硅陶瓷由于具有优异的耐磨损性能和生物安全性，也逐渐被用作髋关节球头等骨科植入物。
[0003]氮化硅陶瓷以α
‑
Si3N4或β
‑
Si3N4为主晶相，根据晶相不同，氮化硅陶瓷的硬度和韧度不同，氮化硅陶瓷在作为骨科植入物材料时，应当具有尽可能高的韧度来抵抗裂纹及降低相应破坏的风险，同时还需要具有尽可能高的硬度，从而提高氮化硅陶瓷植入物的耐磨性。而传统氮化硅陶瓷无法同时满足骨科植入物的硬度和韧度要求。

技术实现思路

[0004]本申请主要解决的技术问题是提供一种多层氮化硅陶瓷植入物及其制作方法，以解决现有技术中存在的氮化硅陶瓷无法同时满足骨科植入物的硬度和韧度要求的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种多层氮化硅陶瓷植入物，包括核体以及包裹在所述核体外的壳体；
[0006]所述核体包括以下重量份组分：70～80重量份氮化硅，5～10重量份烧结助剂，5～10重量份第一添加剂；
[0007]所述壳体包括以下重量份组分：70～80重量份氮化硅，5～10重量份烧结助剂，5～10重量份低温助剂，5～10重量份第二添加剂；
[0008]其中，所述第一添加剂包括碳化铬，所述第二添加剂包括金刚石颗粒、立方氮化硼颗粒、氮化钛颗粒中的一种或多种；所述烧结助剂包括稀土氧化物，所述低温助剂包括氧化硼、氧化铜、氧化铋、氧化钒中的一种或多种；
[0009]所述核体包括由中心至外围依次设置的若干分层，所述第一添加剂在所述若干分层中的质量分数由内至外逐渐减小，使得所述核体的断裂韧度由内至外呈梯度降低。
[0010]在一个实施方式中，所述烧结助剂包括氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钐中的至少两种。
[0011]在一个实施方式中，所述核体与所述壳体之间还设有缓冲层，所述缓冲层包括如下重量份组分：70～80重量份氮化硅，5～10重量份烧结助剂。
[0012]为了解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种多层氮化硅陶瓷植入物的制备方法，包括：
[0013]提供第一原料和第二原料，所述第一原料包括70～80重量份氮化硅，5～10重量份烧结助剂，5～10重量份第一添加剂；所述第二原料包括70～80重量份氮化硅，5～10重量份
烧结助剂，5～10重量份低温助剂，5～10重量份第二添加剂；其中，所述第一添加剂包括碳化铬，所述第二添加剂包括金刚石颗粒、立方氮化硼颗粒、氮化钛颗粒中的一种或多种；所述烧结助剂包括稀土氧化物，所述低温助剂包括氧化硼、氧化铜、氧化铋、氧化钒中的一种或多种；
[0014]取第一原料进行成型处理，得到第一胚体；
[0015]对所述第一胚体进行一次烧结处理，得到第一烧结件；
[0016]取第二原料在所述第一烧结件表面进行成型处理，得到第二胚体；
[0017]对所述第二胚体进行二次烧结处理，得到第二烧结件；
[0018]对所述第二烧结件进行后处理，即得。
[0019]在一个实施方式中，所述提供第一原料和第二原料包括：
[0020]取氮化硅、烧结助剂、第一添加剂，按质量比称重混合后，依次进行球磨处理、造粒处理和干燥得到第一原料；
[0021]取氮化硅、烧结助剂、低温助剂和第二添加剂，按质量比称重混合后，依次进行球磨处理、造粒处理和干燥得到第二原料。
[0022]在一个实施方式中，所述提供第一原料包括：
[0023]取氮化硅、烧结助剂、第一添加剂，按质量比称重混合，重复若干次得到若干组合物，若干所述组合物的所述第一添加剂的质量分数不同，对若干所述组合物分别进行球磨处理、造粒处理和干燥得到若干第一原料。
[0024]在一个实施方式中，所述取第一原料进行成型处理包括：
[0025]取第一添加剂质量分数最高的所述第一原料作为最内层预压成型，之后取第一添加剂质量分数第二高的所述第一原料包裹在最内层表面预压成型，以此类推，直至第一添加剂质量分数最低的所述第一原料包裹在最外侧预压成型，得到第一胚体。
[0026]优选的，若干所述组合物中的一个组合物的所述第一添加剂的质量分数为0。
[0027]在一个实施方式中，所述对所述第一胚体进行一次烧结处理包括：在惰性气体保护下，对所述第一胚体进行气压烧结，烧结的温度为1700～2500℃，烧结的时间为3～48小时；之后再对第一胚体进行热等静压处理，处理的温度为1500～2400℃，压力为100～300MPa，时间为3～48小时。
[0028]在一个实施方式中，所述对所述第二胚体进行二次烧结处理包括：在惰性气体保护下，对所述第二胚体进行热压烧结，烧结的温度为1300～1500℃，烧结的时间为3～48小时；之后再对第二胚体进行热等静压处理，处理的温度为1100～1400℃，压力为100～300MPa，时间为3～48小时。
[0029]在一个实施方式中，所述对所述第二烧结件进行后处理包括：对所述第二烧结件进行清洗和表面抛光处理。
[0030]在一个实施方式中，所述取第二原料在所述第一烧结件表面进行成型处理的步骤之前还包括：
[0031]对所述第一烧结件表面进行糙化处理；
[0032]优选的，所述糙化处理为金刚石研磨或碳化硅喷砂。
[0033]区别于现有技术情况，本申请的有益效果是：
[0034]本申请的多层氮化硅陶瓷植入物的壳体内添加有低温助剂和第二添加剂，有效提
高了壳体硬度；核体内添加有第一添加剂碳化铬，有效提高了核体断裂韧度；通过高硬度的壳体和高断裂韧度的核体配合形成了外硬内韧的氮化硅陶瓷植入物，同时满足了氮化硅陶瓷植入物在作为骨科植入物使用时的耐磨性和断裂韧度的要求；
[0035]本申请的多层氮化硅陶瓷植入物的核体为多层结构，且核体的断裂韧度由中心至外围呈梯度降低，有效降低了核体外围与壳体之间的断裂韧度差，保证整体结构的均匀性。
附图说明
[0036]图1是本申请多层氮化硅陶瓷植入物一实施方式的结构示意图；
[0037]图2是本申请多层氮化硅陶瓷植入物另一实施方式的结构示意图；
[0038]图3是本申请多层氮化硅陶瓷植入物又一实施方式的结构示意图；
[0039]图4是本申请多层氮化硅陶瓷植入物的制备方法一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
[0040]请参阅图1，图1是本申请多层氮化硅陶瓷植入物一实施方式的结构示意图。
[0041]本申请提供一种多层氮化硅陶瓷植入物，包括核体100以及包裹在核体外的壳体200。
[0042本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层氮化硅陶瓷植入物，其特征在于，包括核体以及包裹在所述核体外的壳体；所述核体包括以下重量份组分：70～80重量份氮化硅，5～10重量份烧结助剂，5～10重量份第一添加剂；所述壳体包括以下重量份组分：70～80重量份氮化硅，5～10重量份烧结助剂，5～10重量份低温助剂，5～10重量份第二添加剂；其中，所述第一添加剂包括碳化铬，所述第二添加剂包括金刚石颗粒、立方氮化硼颗粒、氮化钛颗粒中的一种或多种；所述烧结助剂包括稀土氧化物，所述低温助剂包括氧化硼、氧化铜、氧化铋、氧化钒中的一种或多种；所述核体包括由中心至外围依次设置的若干分层，所述第一添加剂在所述若干分层中的质量分数由内至外逐渐减小，使得所述核体的断裂韧度由内至外呈梯度降低。2.根据权利要求1所述的多层氮化硅陶瓷植入物，其特征在于，所述烧结助剂包括氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钐中的至少两种。3.根据权利要求1所述的多层氮化硅陶瓷植入物，其特征在于，所述核体与所述壳体之间还设有缓冲层，所述缓冲层包括如下重量份组分：70～80重量份氮化硅，5～10重量份烧结助剂。4.一种多层氮化硅陶瓷植入物的制备方法，其特征在于，包括：提供第一原料和第二原料，所述第一原料包括70～80重量份氮化硅，5～10重量份烧结助剂，5～10重量份第一添加剂；所述第二原料包括70～80重量份氮化硅，5～10重量份烧结助剂，5～10重量份低温助剂，5～10重量份第二添加剂；其中，所述第一添加剂包括碳化铬，所述第二添加剂包括金刚石颗粒、立方氮化硼颗粒、氮化钛颗粒中的一种或多种；所述烧结助剂包括稀土氧化物，所述低温助剂包括氧化硼、氧化铜、氧化铋、氧化钒中的一种或多种；取第一原料进行成型处理，得到第一胚体；对所述第一胚体进行一次烧结处理，得到第一烧结件；取第二原料在所述第一烧结件表面进行成型处理，得到第二胚体；对所述第二胚体进行二次烧结处理，得到第二烧结件；对所述第二烧结件进行后处理，即得。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述提供第一原料和第二原料包括：取氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾金根，
申请(专利权)人：苏州玄陶商务咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：