一种氮化硅植入物及其制备方法技术

本发明专利技术属于氮化硅材料制备技术领域，具体地说涉及一种氮化硅植入物及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将氮化硅粉末

【技术实现步骤摘要】
一种氮化硅植入物及其制备方法


[0001]本专利技术属于氮化硅材料制备
，具体地说涉及一种氮化硅植入物及其制备方法
。

技术介绍

[0002]近些年来，伤残
、
缺陷等问题引起的修复重建一直是生物医疗方面的一项难题，生物植入物移植伴随着排斥及感染的问题，对其来源
、
术者操作及术后管理要求较高，同时，对其尺寸精度也提出了更高的要求
。
而氮化硅材料具有断裂韧性高
、
抗压强度与人体骨骼相似的特点，可以满足种植物的基本力学要求，并且具有良好的生物相容性
、
力学性能和骨结合性，氮化硅植入物成为越来越多人研究的热点
。
[0003]使用现有技术制备出的氮化硅植入物普遍存在结构单一
、
缺陷多的问题，因此专利技术人想到通过熔融沉积打印技术解决结构单一的问题，但是由于熔融沉积打印技术对陶瓷喂料的要求较高，导致打印得到的氮化硅植入物坯体层间的结合强度差，极易出现开裂或分层现象，力学性能较差
。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术设计了一种氮化硅植入物的制备方法，包括以下步骤：
[0005]将氮化硅粉末
、
烧结助剂与乙醇混合，干燥处理后得到陶瓷配方粉；
[0006]将所述陶瓷配方粉与组合物混合，得到混合物；所述组合物包括有机玻璃
、
聚苯乙烯
、
高密度聚乙烯
、
微晶蜡粉和分散剂；<br/>[0007]将所述混合物冷却造粒，得到陶瓷喂料；
[0008]通过熔融沉积打印设备对陶瓷喂料进行打印，得到氮化硅植入物坯体；
[0009]对氮化硅植入物坯体进行排胶和烧结处理，得到氮化硅植入物
。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：有机玻璃熔融软化温度为
140
～
160℃
，高密度聚乙烯熔融软化温度
125
～
135℃
，聚苯乙烯熔融软化温度
80
～
100℃
，微晶蜡粉熔融温度
65
～
75℃
，组合物中的各组分温度分布取向梯度分明，熔融温度范围广，高温粘度大，能够获得高固相含量的氮化硅陶瓷喂料，各组分相互协同有利于提高对陶瓷配方粉的沾染力，在后续熔融沉积打印过程中，能够提高粉体之间的粘结力度，进而提高坯体的层间结合力，缓解或避免坯体发生开裂的现象，使得制备得到的氮化硅植入物结构多样化
、
气孔缺陷少
、
密度高
、
变形量小，具有良好的综合性能
。
[0011]优选的，按重量份数计，所述氮化硅粉末为
85
～
95
份，所述烧结助剂为5～
15
份；所述氮化硅粉末的粒径为
0.5
～2μ
m。
[0012]优选的，所述烧结助剂包括氧化钇
、
氧化镱
、
氧化铝中的任意一种或几种
。
[0013]优选的，所述干燥处理的干燥温度为
60
～
80℃
，干燥时间不低于
24h
；干燥处理后过
60
目筛，得到陶瓷配方粉
。
[0014]优选的，按重量份数计，所述混合物中陶瓷配方粉为
70
～
82
份，组合物为
18
～
30
份；
[0015]所述陶瓷配方粉与组合物的混合方式为密炼混合，密炼温度为
180
～
210℃
，密炼时间不低于
4h。
[0016]优选的，按重量份数计，所述组合物中有机玻璃为
35
～
50
份，聚苯乙烯为
10
～
20
份，高密度聚乙烯为
10
～
15
份，微晶蜡粉为
10
～
15
份，分散剂为3～
10
份
。
[0017]本优选方案的有益效果为：有机玻璃主要起到骨架支撑作用，防止坯体在成型过程中产生变形；聚苯乙烯和高密度聚乙烯起坯体增强作用，防止坯体碎裂和缺损；微晶蜡粉作为润滑剂，用于润湿陶瓷粉体，增加粉体与组合物的沾染能力；分散剂可避免粉料团聚，导致组合物和陶瓷配方粉的包裹不均匀
。
因此，本技术方案中各组分相互协同
、
共同作用
、
缺一不可，若组合物中的各组分配比超出本技术方案的范围，容易导致组合物无法完全包裹陶瓷配方粉，或者导致坯体破裂产生分层，严重影响坯体强度
。
[0018]优选的，所述分散剂包括硬脂酸
、
油酸
、
羧基硬脂酸中的任意一种或多种
。
[0019]优选的，所述熔融沉积打印设备的打印参数包括：
[0020]喷嘴直径为
0.3
～
0.8mm
，切片厚度为
0.2
～
0.5mm
，打印流量为
80
～
130
％
f
，打印速度为
80
～
150
％
v
，打印温度为
150
～
180℃。
[0021]本优选方案的有益效果为：通过设置打印参数调控其打印熔融粘度，与陶瓷喂料的配方体系相结合，能够提高打印得到的坯体层间结合强度，增加层间结合力，有利于制备得到结构多样化且力学性能良好的氮化硅植入物
。
[0022]优选的，所述排胶处理包括：
[0023]第一阶段：以
5℃/h
的升温速率，从室温升温至
210
～
230℃
，保温2～
5h
；
[0024]第二阶段：以
10℃/h
的升温速率，从第一阶段的保温温度升至
600
～
700℃
，保温3～
6h。
[0025]本优选方案的有益效果为：在第一阶段进行塑基低温成份排塑处理，在第二阶段进行塑基高温成份排塑处理
。
[0026]优选的，所述烧结处理包括：
[0027]第一阶段：以
180
～
240℃/h
的升温速率，在3～
5MPa
的压力下，从室温升至
1400
～
1500℃
，保温1～
3h
；
[0028]第二阶段：以
150
～
180℃/h
的升温速率，在5～
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氮化硅植入物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氮化硅粉末
、
烧结助剂与乙醇混合，干燥处理后得到陶瓷配方粉；将所述陶瓷配方粉与组合物混合，得到混合物；所述组合物包括有机玻璃
、
聚苯乙烯
、
高密度聚乙烯
、
微晶蜡粉和分散剂；将所述混合物冷却造粒，得到陶瓷喂料；通过熔融沉积打印设备对陶瓷喂料进行打印，得到氮化硅植入物坯体；对氮化硅植入物坯体进行排胶和烧结处理，得到氮化硅植入物
。2.
根据权利要求1所述的氮化硅植入物的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述氮化硅粉末为
85
～
95
份，所述烧结助剂为5～
15
份；所述氮化硅粉末的粒径为
0.5
～2μ
m。3.
根据权利要求1所述的氮化硅植入物的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂包括氧化钇
、
氧化镱
、
氧化铝中的任意一种或几种；所述干燥处理的干燥温度为
60
～
80℃
，干燥时间不低于
24h
；干燥处理后过
60
目筛，得到陶瓷配方粉
。4.
根据权利要求1所述的氮化硅植入物的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述混合物中陶瓷配方粉为
70
～
82
份，组合物为
18
～
30
份；所述陶瓷配方粉与组合物的混合方式为密炼混合，密炼温度为
180
～
210℃
，密炼时间不低于
4h。5.
根据权利要求1所述的氮化硅植入物的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述组合物中有机玻璃为
35
～
50
份，聚苯乙烯为
10
～
20
份，高密度聚乙烯为
10
～
15
份，微晶蜡粉为
10
～
15
份，分...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伶，徐先豹，王营营，毕鲁南，王晓东，王伟伟，王飞，
申请(专利权)人：山东工业陶瓷研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：