CZ298538B6 - Vodná suspenze oxidových smesí pro prípravu keramických vrstev definované drsnosti metodou nástriku - Google Patents
Vodná suspenze oxidových smesí pro prípravu keramických vrstev definované drsnosti metodou nástriku Download PDFInfo
- Publication number
- CZ298538B6 CZ298538B6 CZ20032794A CZ20032794A CZ298538B6 CZ 298538 B6 CZ298538 B6 CZ 298538B6 CZ 20032794 A CZ20032794 A CZ 20032794A CZ 20032794 A CZ20032794 A CZ 20032794A CZ 298538 B6 CZ298538 B6 CZ 298538B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- suspension
- aqueous suspension
- zro
- oxide mixture
- roughness
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005507 spraying Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 claims description 3
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 claims description 3
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 abstract 1
- RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N zinc;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Zn+2] RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 11
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000003462 bioceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
Abstract
Vodná suspenze oxidových smesí pro prípravu keramických vrstev definované drsnosti metodou nástrikuobsahuje základní vodnou suspenzi tvorenou oxidovou smesí na bázi oxidu zirkonicitého a oxidu hlinitého o složení pevné fáze 10 % hmotn. až 50 % hmotn. Al.sub.2.n.O.sub.3.n. a 90 % až 50 % hmotn. ZrO.sub.2.n.. Hrubé cástice specifické velikosti jsouvolené dle požadované drsnosti materiálu, jejichžchemické složení je tvoreno bud cistým ZrO.sub.2.n., nebo smesí Al.sub.2.n.O.sub.3.n.-ZrO.sub.2.n. ve stejném pomerném hmotnostním zastoupení jako v základní suspenzi, a dále je suspenze tvorena organickými aditivy modifikujícími její reologické vlastnosti.
Description
Vynález se týká přípravy keramických vrstev definované drsnosti metodou nástřiku vodných suspenzí oxidových směsí na bázi ZrO2 na keramickou matrici. Tato metoda a materiály mohou být využity jak při přípravě bio-kompatibilních povrchů u bioinertních keramických materiálů pro chirurgické implantace, tak při výrobě inženýrské keramiky specifických vlastností.
Dosavadní stav techniky
Nejsou známy práce, kde by tato metodika byla vědecky publikována. Při dosavadní přípravě vrstev na pracovišti Vysoké školy chemicko-technologické - Ústavu skla a keramiky byly tyto vrstvy uvedenou metodikou připravovány v rámci řešení grantu MPO č. FB - CV 64/98 „Umělé náhrady skeletámího systému člověka z bioinertních a bioaktivních materiálů nové generace“ ze suspenzí obsahujících A12O3 suspenze tvořené čistou směsí nebo čistou směsí ZrO2, nebylo však dosaženo normovaných mechanických vlastností povrchově upravených materiálů (norma ISO 13356: 1997 (E)). Keramické materiály na bázi Al2O3-ZrO2 (tzv. ATZ keramika) vyznačují se zvýšenými hodnotami mechanických vlastností jsou běžně používány (RU 2142442 C2, KR 9612722), ale využití tohoto složení keramických suspenzí pro přípravu vrstev normovaných mechanických vlastností a definované drsnosti (tj. obsahující částice v rozsahu 0,6 až 250 pm) na zirkoničité keramické matrici nebylo dosud publikováno.
Podstata vynálezu
Podstatou vynálezu je zlepšení, resp. dosažení normovaných mechanických vlastností keramických materiálů s nanesenou vrstvou definované drsnosti v rozsahu Ra~5-30 (Hodnota drsnosti dle DIN EN ISO 4287) v závislosti na velikosti použitých hrubých částic. Zlepšení je dosaženo změnou chemického složení směsí používaných pro přípravu vlastních suspenzí pro nástřik. Změna spočívá v použití základní vodné suspenze o složení pevné fáze o obsahu 10 % hmotn. až 50 % hmotn. čistého oxidu hlinitého A12O3 a 90 % hmotn. až 50 % hmotn. oxidu zirkoničitého ZrO2. Použití základní vodné suspenze uvedeného složení vede ke zlepšení mechanických vlastností povrchově upravených materiálů a povrchově upravený materiál vykazuje normované hodnoty mechanických vlastností, tj. biaxiální ohybové pevnosti vyšší než 500 MPa (hodnota 500 MPa je normovaná hodnota ISO 9656, resp. ISO 13356).
Pro přípravu keramických vrstev definované drsnosti na keramické matrici je využit proces nástřiku vodné suspenze oxidových směsí tlakovým vzduchem. Na tepelně upravenou keramickou matrici je tlakovým vzduchem nastříknuta vrstva ze suspenze a takto upravená matrice je dále podrobena tepelnému zpracování na konečnou teplotu danou charakterem materiálu použitým pro přípravu matrice i vrstev. Běžně používaná teplota tepelného zpracování je nad 1000 °C, v závislosti na typu použitého materiálu.
Vodné suspenze použité po nástřik vrstev mají obecné složení:
- základní suspenze - vodná suspenze submikronových oxidových prášků ztekucená optimálním množstsvím deflokulantu,
- hrubé částice - částice o specifické velikosti dle požadované drsnosti materiálu, dále jen hrubé částice. Materiál použitý pro přípravu hrubých částic je tvořen buď čistým ZrO2 nebo směsí A12O3 - ZrO2 ve stejném hmotnostním zastoupení jako v základní suspenzi; obsah a velikosti hrubých částic (řádově desítky a stovky pm) určuje drsnost připraveného povlaku,
- organická aditiva: (deflokulant a plniva), zajišťují požadované reologické vlastnosti suspenzí.
-1 CZ 298538 B6
Pokud se pro přípravu zirkoničitých vrstev na ziskoničité matrici použije pro přípravu suspenze pouze materiál na bázi ZrO2, nesplňují takto upravené materiály normované hodnoty mechanických vlastností (biaxiální pevnost minimálně 500 MPa). Tuto nevýhodu odstraňuje příprava suspenze z oxidových prášků na bázi směsí Al2O3-ZrO2, kdy se dosáhne u povrchově upravených keramických materiálů normované hodnoty biaxiální pevnosti (na základě využití transformačního zpevnění ZrO2 pomocí A12O3).
Příklad složení suspenze pro nástřik vrstev o definované drsnosti cca Ra~14, kdy matrice s nanesenou vrstvou splňuje po tepelné úpravě (tj. výpalu) požadované hodnoty mechanických vlastností, resp. hodnoty biaxiální ohybové pevnosti vyšší než 500 MPa.
Složení navržené suspenze je pak následující:
I. základní suspenze - vodná suspenze oxidové směsi Al2O3-ZrO2 s částicemi submikronové velikosti (tj. velikost částic kolem nebo menší než 1 pm), obsah A12O3 ve směsi se pohybuje v rozsahu 10% hmotn. až 50% hmotn. na úkor hmotnostního zastoupení ZrO2, tj. poměrně zastoupení oxidů ZrO2/Al2O3 = (90 % hmotn. až 50 % hmotn)/(10 % hmotn. až 50 % hmotn.)
II. hrubé částice - jsou připraveny sítováním polydisperzní směsi ZrO2 nebo Al2O3-ZrO2 (buď čisté ZrO2, nebo směsi A12O3), tj. proséváním nylonovými síty 250pm a 50 pm. Při přípravě hrubých části je nutné dodržovat interval poměrného zastoupení oxidů: ZrO2/Al2O3 je rovno (100 % hmotn. až 50 % hmotn.)/(0 % hmotn. až 50 % hmotn.), obsah ZrO2 se ve směsi může pohybovat v rozsahu od 100 % hmotn. do 50 % hmotn., lze ho tedy postupně nahradit až polovinou hmotnostního zastoupení oxidem hlinitým, AI2O3. Výhodné se jeví použití chemického složení hrubých částic shodné s materiálem matrice, pokud je tvořena keramikou na bázi čistého ZrO2 nebo směsi Al2O3-ZrO2 nebo chemického složení shodného s chemickým složením základní suspenze pokud je matrice tvořena z čistého A12O3.
III. organická aditiva:
deflokulant (regulace mezičásticových interakcí v základní suspenzi), v hmotnostním zastoupení v závislosti na obsahu pevné fáze v suspenzi.
plnivo (na bázi polysacharidů, modifikované celulózy nebo kyseliny hyaluronové). Hmotnostní obsah přidaných plniv se mění v závislosti na obsahu základní suspenze a hrubých částic, v rozsahu 9 % hmotn. až 13 % hmotn.
Příklady provedení vynálezu
Pro dosažení vrstvy drsnosti cca Ra ~ 14 - 17 je poměr základních komponent v konečné suspenzi (tj. suspenzi pro nástřik) následující:
I. Základní suspenze: cca 77 % hmotn. pevné fáze v suspenzi (jako stabilizátor použit Dolapix CE 64 fy. Zschimmer Schwarz, GmbH, Germany maximální 1,5 % hmotn., počítáno na obsah pevné fáze v suspenzi). Základní suspenze se použije 85 % hmotn.
II. Hrubé částice: Obsah hrubých částic ZrO2 v konečné suspenzi činí cca 9,1 % hmotn. Při změně drsnosti je nutné měnit jak interval velikosti „hrubých částic“, tak i hmotnostní zastoupení částic v suspenzi.
III. Organická aditiva: 5,9 % hmotn. plniva na bázi polysacharidů, (popř. kyseliny hyaluronové nebo modifikované celulózy).
Průmyslová využitelnost
Povrchová úprava keramických materiálů s pokrytím hladkého povrchu keramického materiálu keramickou vrstvou definované drsnosti. Tato vrstva je nanesena metodou nástřiku keramické
-2CZ 298538 B6 suspenze tlakovým vzduchem. Proces nástřiku rozhoduje o charakteru vrstvy (výška, bezdefektní spojení s matricí atd.), složení vodných suspenzí rozhoduje jak o charakteru vrstvy, tak i o mechanických vlastnostech povrchově upraveného keramického materiálu. Povrchově upravené keramické materiály lze využít:
- v oblasti medicínské- příprava bioinemích keramických implantátů na bázi ZrO2, resp. AIO3, kde povrchová úprava kotvících povrchů vede k lepšímu ukotvení implantátu a až k dosažení tzv. bezcementové fixace (prorůstání tkání nebo nerovností povrchově upraveného implantátu, dosažení morfologické fixace). Takto upravené materiály splňují normované hodnoty mechanických vlastností.
- v oboru inženýrské konstrukční keramiky (např. spojování keramiky s kovem atd.).
Claims (2)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Vodná suspenze oxidových směsí pro přípravu keramických vrstev definované drsnosti metodou nástřiku, vyznačující se tím, že obsahuje základní vodnou suspenzi tvořenou oxidovou směsí na bázi oxidu zirkoničitého a oxidu hlinitého o složení pevné fáze 10% hmotn. až 50 % hmotn. AI2O3 a 90 % až 50 % hmotn. ZrO2, a hrubé částice specifické velikosti volené dle požadované drsnosti materiálu, jejichž chemické složení je tvořeno buď čistým ZrO2, nebo směsí Al2O3-ZrO2 ve stejném poměrném hmotnostním zastoupení jako v základní suspenzi, a dále je suspenze tvořena organickými aditivy modifikujícími její reologické vlastnosti.
- 2. Vodná suspenze oxidových směsí podle nároku 1, vyznačující se tím, že hrubými částicemi se rozumí částice o velikosti 250 pm a 50 pm a organickými aditivy jsou deflokulant a dále plniva na bázi polysacharidů, modifikované celulózy nebo kyseliny hyaluronové, přičemž hmotnostní obsah přidaných plniv se mění v závislosti na obsahu základní suspenze v rozmezí 5 % hmotn. až 7 % hmotn. a hrubých částic v rozsahu 9 % hmotn. až 13 % hmotn.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20032794A CZ298538B6 (cs) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | Vodná suspenze oxidových smesí pro prípravu keramických vrstev definované drsnosti metodou nástriku |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20032794A CZ298538B6 (cs) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | Vodná suspenze oxidových smesí pro prípravu keramických vrstev definované drsnosti metodou nástriku |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20032794A3 CZ20032794A3 (cs) | 2006-05-17 |
| CZ298538B6 true CZ298538B6 (cs) | 2007-10-31 |
Family
ID=36973030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20032794A CZ298538B6 (cs) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | Vodná suspenze oxidových smesí pro prípravu keramických vrstev definované drsnosti metodou nástriku |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ298538B6 (cs) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960007377B1 (ko) * | 1993-11-09 | 1996-05-31 | 포항종합제철 주식회사 | 지금(地金)부착이 방지되는 전로 취련용 랜스의 제조방법 |
| CZ341595A3 (en) * | 1994-12-20 | 1996-07-17 | Cesiwid Elektrowaerme Gmbh | Abrasion-resistant protective layer against oxidation of bodies made of silicon carbide |
| KR960012722B1 (ko) * | 1994-01-31 | 1996-09-24 | 금호석유화학 주식회사 | 알루미나-지르코니아 복합 분체의 제조방법 |
| RU2142442C1 (ru) * | 1996-04-09 | 1999-12-10 | АО "Снегиревские огнеупоры" | Сырьевая смесь для огнеупорных материалов |
-
2003
- 2003-10-14 CZ CZ20032794A patent/CZ298538B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960007377B1 (ko) * | 1993-11-09 | 1996-05-31 | 포항종합제철 주식회사 | 지금(地金)부착이 방지되는 전로 취련용 랜스의 제조방법 |
| KR960012722B1 (ko) * | 1994-01-31 | 1996-09-24 | 금호석유화학 주식회사 | 알루미나-지르코니아 복합 분체의 제조방법 |
| CZ341595A3 (en) * | 1994-12-20 | 1996-07-17 | Cesiwid Elektrowaerme Gmbh | Abrasion-resistant protective layer against oxidation of bodies made of silicon carbide |
| RU2142442C1 (ru) * | 1996-04-09 | 1999-12-10 | АО "Снегиревские огнеупоры" | Сырьевая смесь для огнеупорных материалов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ20032794A3 (cs) | 2006-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gutknecht et al. | Key role of processing to avoid low temperature ageing in alumina zirconia composites for orthopaedic application | |
| AU746771B2 (en) | Implant element | |
| Dehestani et al. | Phase stability and mechanical properties of zirconia and zirconia composites | |
| Tancred et al. | A quantitative study of the sintering and mechanical properties of hydroxyapatite/phosphate glass composites | |
| Garcia et al. | Thermally sprayed wollastonite and wollastonite-diopside compositions as new modulated bioactive coatings for metal implants | |
| Hu et al. | Comparison of hydroxyapatite ceramics and hydroxyapatite/borosilicate glass composites prepared by slip casting | |
| CZ20023898A3 (cs) | Materiál pro biologické a lékařské účely | |
| Lee et al. | Evaluation of shear bond strength between dual cure resin cement and zirconia ceramic after thermocycling treatment | |
| Li et al. | Evaluation of the mechanical properties of hot isostatically pressed titania and titania-calcium phosphate composites | |
| Seesala et al. | A novel functional gradient hydroxyapatite coating for zirconia-based implants | |
| EP2211920B1 (en) | Biocompatible material and uses thereof | |
| Ning et al. | Mechanical performances and microstructural characteristics of plasma-sprayed bio-functionally gradient HA–ZrO2–Ti coatings | |
| Yang et al. | Influence of nano-ZrO2 additive on the bending strength and fracture toughness of fluoro-silicic mica glass–ceramics | |
| Sakthiabirami et al. | Tailoring interfacial interaction through glass fusion in glass/zinc-hydroxyapatite composite coatings on glass-infiltrated zirconia | |
| Xie et al. | Bioconductivity and mechanical properties of plasma-sprayed dicalcium silicate/zirconia composite coating | |
| Ewais et al. | Combined effect of magnesia and zirconia on the bioactivity of calcium silicate ceramics at C\S ratio less than unity | |
| Palmero | Zirconia‐based composites for biomedical applications | |
| Kamboj et al. | Bioinert ceramics scaffolds for bone tissue engineering by laser-based powder bed fusion: a preliminary review | |
| CZ298538B6 (cs) | Vodná suspenze oxidových smesí pro prípravu keramických vrstev definované drsnosti metodou nástriku | |
| de Paula Miranda et al. | Microstructure and flexural strength of the Y: TZP/BG composite | |
| Dapporto et al. | Composite calcium phosphate/titania scaffolds in bone tissue engineering | |
| KR100294008B1 (ko) | 생체이식용 세라믹 소결 복합체 제조방법 | |
| Pazarlıoğlu | Hydroxyapatite/cerium oxide composites: Sintering, microstructural, mechanical and invitro bioactivity properties | |
| Gunduz et al. | Effect of yttria-doping on mechanical properties of bovine hydroxyapatite (BHA) | |
| He et al. | Enhanced bioactivity and hydrothermal aging resistance of Y‐TZP ceramics for dental implant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20131014 |