[发明专利]一种用于3D打印义齿的金属基陶瓷复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种用于3D打印义齿的金属基陶瓷复合材料的制备方法，是向可溶性锆盐中添加稳定剂和分散剂聚乙二醇制成盐溶液，再在盐溶液中添加金属基体粉末，使用增力搅拌器搅拌至金属基体分散均匀，再添加沉淀剂至溶液pH为3～10，并混合均匀，得混合溶胶；将混合溶胶经过滤、水洗、醇洗后放入高压釜中，加入乙醇溶液并转移至微波仪器中反应后，将产物离心分离，反复水洗、醇洗后真空干燥，筛选得到金属基陶瓷粉末；本发明的产物金属基陶瓷复合材料具有较优的金瓷结合强度，不仅符合SLM技术的打印要求，还使得制成的义齿具有良好的力学性能和生物相容性。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种用于3D打印义齿的金属基陶瓷复合材料的制备方法。

背景技术

目前，3D打印在口腔修复领域主要用于桩核的制作、全瓷冠的制作、可摘局部义齿的制作、全口义齿的制作等，应用于口腔修复领域的技术主要有：光固化立体成形(SLA)、熔融沉积成型(FDM)、选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、微流挤出陶瓷浆料技术、喷墨印刷技术。

SLM是利用高能量激光束加热、熔融粉末，经冷却凝固成型，通过选择性激光熔化技术直接制作金属内冠，具有致密度高、材料利用率高、周期短、全自动化生产等特点，尤其是既可实现个性化定制有颗实现规模化快速生产，但由于陶瓷材料熔点高，所需激光功率高，能耗大，成型过程中易产生较大内应力，导致陶瓷零件机械性能差，所以寻找一种机械性能良好，适用于SLM技术打印义齿的材料具有良好的应用前景和研究价值。

临床上常用的生物医用金属材料主要以合金材料为主，主要有不锈钢、钴铬合金、钛合金，这也是目前SLM技术中研究最多的医用合金材料，并且也是利用SLM技术制备医用义齿使用最多的材料；Co-Cr 合金因具有优异的生物相容性及良好的力学性能，而被广泛用于激光 3D打印内冠，但与Co-Cr合金热膨胀系数匹配的瓷粉种类很少，所以在Co-Cr合金表面烤瓷制成义齿后容易出现裂纹或崩瓷，同时Co-Cr 合金的特性，冠边缘的密合性较钛合金和不锈钢差等问题，限制了 Co-Cr合金在义齿方面的推广与应用；由于合金材料直接关系到SLM 成型技术的效果，以及医用义齿的力学性能、生物相容性等，所以对于合金材料的改性研究成为热点，专利号CN201911003936.9公开了一种铝合金复合粉末的制备方法，包括如下步骤：(1)将基体材料和表面改性材料进行球磨混合处理；其中，基体材料为微米级金属粉末，表面改性材料为金属陶瓷材料；(2)将步骤(1)所得混合物进行等离子体球化处理，得铝合金复合粉末，由于该粉末具有良好的流动性、分散性以及在SLM成型过程中吸收激光能量，所以粉末在SLM成型领域具有广泛的应用前景；专利号CN201910332175.5公开了一种钛基氧化锆复合材料医疗植入体及其3D打印制备方法，涉及金属激光选区熔化(SLM)技术领域，该方法包括将纳米ZrO₂陶瓷粉体与预设粉末混合，得到纳米ZrO₂粉末包覆预设粉末的均匀复合粉末；预设粉末与纳米 ZrO₂陶瓷粉体在能量振荡下混合，用于打破纳米ZrO₂陶瓷粉体间的范德华力；将均匀复合粉末与钛合金粉末混合后进行3D打印；专利号CN201710450204.9公开了一种制备齿科3D打印钴基陶瓷复合粉末的方法，按照Al₂O₃与医用钴铬合金的质量比为0.05～0.2∶1，向铝溶胶中加入医用钴铬合金粉末，分散均匀得到凝胶，再将凝胶干燥得到 AlOOH包覆钴铬合金前驱体，400～500℃煅烧前躯体得到Al₂O₃包覆钴铬合金的钴基陶瓷复合粉末原料；将得到的钴基陶瓷复合粉末原料球磨、真空干燥后，筛选得到粒径20～55μm的钴基陶瓷复合粉末，制备的复合粉末在3D打印激光熔化过程中，陶瓷相与金属基体界面结合强度高，润湿性好，制备的3D打印成型件不仅热膨胀系数低，而且拉伸性能较好。但上述材料对于SLM成型的效果仍不能满足要求，并且制备材料的方法适用范围窄，仅针对部分特殊合金材料，如铝合金、钴铬合金等，而对于镍合金、钛合金、镁合金、铜合金等其他合金粉末的成型性差。

发明内容