一种高熵陶瓷彩色托槽的制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷托槽技术领域，具体涉及一种高熵陶瓷彩色托槽的制备方法。

背景技术

托槽是牙齿固定矫治时要用到的重要部件，一般用粘结剂直接粘接于牙冠表面，弓丝通过托槽而对牙施以各种类型的矫治力。目前常见的托槽由不锈钢、生物陶瓷或复合树脂制成，其主要作用在于固定弓丝，从而使弓丝更好的发挥作用，传递矫治力，以此控制牙齿三维的移动，达到正畸矫治的目的。

陶瓷托槽主要是氧化铝及氧化锆，其中氧化铝使用较多。现有的陶瓷托槽可以通过控制陶瓷的组成成分和加工工艺生产出白色、牙色及半透明的陶瓷托槽，若再加上由玻璃纤维制成的弓丝则外观更为理想。陶瓷托槽还具有良好的生物相容性、抗张度及与牙釉质的粘结强度等机械性能，都明显优于不锈钢托槽。但是目前的陶瓷托槽整体硬度并不是很理想，易碎，而且陶瓷托槽与粘结剂界面处也容易发生断裂，断裂后粘结剂大部分残留在牙齿表面。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，提供一种高熵陶瓷彩色托槽的制备方法，制作出的高熵陶瓷托槽具有高强度、高硬度、高耐磨耐腐蚀性的特性，同时具有紊流状的彩色靓丽外观。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种高熵陶瓷彩色托槽的制备方法，包括以下步骤，

S1、准备至少三种颜色的陶瓷基粉，分别加入30％的水，再分别加入1％～2％重量比的聚丙烯酸铵作为分散剂打开分子团聚，形成不同颜色的陶瓷基粉混合物；

S2、将不同颜色的陶瓷基粉混合物分别砂磨成D50为200nm，D90为250nm颗粒的浆料；

S3、将以上浆料分别用喷雾造粒塔造粒，得到直径为15μm～30μm的团聚颗粒；

S4、在以上团聚颗粒中分别加入15％～25％的PVA，经分别密炼、造粒形成直径2.5～3.5mm的注射颗粒分存；

S5、使用全方位球磨机以≤30转/分钟的转速将上述不同颜色的注射颗粒混合均匀；

S6、将混合均匀后的注射颗粒通过螺杆式注塑机配合托槽模具，高压注射形成托槽。

优选的，所述陶瓷基粉包括蓝色基粉、黄色基粉、红色基粉和氧化铝，所述蓝色基粉为以等摩尔配比的氧化锆和氧化钴的混合物，所述黄色基粉为以等摩尔配比的氧化锆和氧化镨的混合物，所述红色基粉为以等摩尔配比的氧化锆和氧化铈的混合物。

优选的，所述螺杆式注塑机在工作时对注射颗粒进行渐次加热，将注射颗粒融化至流动状并注入托槽模具内。

优选的，还包括步骤S7、将托槽模具内高压注射形成的托槽经排胶、烧结成型，得到外观颜色为紊流状的高熵陶瓷彩色托槽成品。

优选的，所述步骤S7中排胶、烧结成型的方法为，将生坯置于有排气孔烧结炉，将设备常温开至排胶温度150℃，然后保温并将PVA缓慢排出，最后将温度提升至烧结结晶温度进行烧结。

本发明的有益效果是：本发明的一种高熵陶瓷彩色托槽的制备方法，陶瓷基粉包括蓝色基粉、黄色基粉、红色基粉和氧化铝，蓝色基粉为以等摩尔配比的氧化锆和氧化钴的混合物，黄色基粉为以等摩尔配比的氧化锆和氧化镨的混合物，红色基粉为以等摩尔配比的氧化锆和氧化铈的混合物，通过砂磨、造粒等工序后，再使用螺杆式紧密注塑机配合模具，经过排胶、烧结形成高熵陶瓷彩色托槽，其具有高熵陶瓷高强度、高硬度、高耐磨耐腐蚀性的特性，同时具有紊流状的彩色靓丽外观。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合实施方式对本发明创造作进一步的详细说明。

一种高熵陶瓷彩色托槽的制备方法，包括以下步骤，

S1、准备至少三种颜色的陶瓷基粉，分别加入30％的水，再分别加入1％～2％重量比的聚丙烯酸铵作为分散剂打开分子团聚，形成不同颜色的陶瓷基粉混合物。陶瓷基粉的颜色和种类数量根据最终产品形态的需求进行调整。作为优选方案，陶瓷基粉包括蓝色基粉、黄色基粉、红色基粉和氧化铝，所述蓝色基粉为以等摩尔配比的氧化锆和氧化钴的混合物，所述黄色基粉为以等摩尔配比的氧化锆和氧化镨的混合物，所述红色基粉为以等摩尔配比的氧化锆和氧化铈的混合物，氧化铝为白色。

20世纪90年代末中国台湾清华大学叶均蔚教授提出了高熵的概念，并将其定义为元素种类≥5，没有主导元素，并且所有元素的含量在5％～35％之间。而高熵合金是由五种以上的元素组元按照等原子比或接近于等原子比进行合金化得到的一种合金。高熵合金具有一些传统合金所无法比拟的优异性能，如高强度、高硬度、高耐磨耐腐蚀性。已经报道的典型高熵合金有以CoCrCuFeNi为代表的面心立方固溶体结构的合金和以AlCoCrFeNi为代表的体心立方固溶体结构的合金。

到现在为止，人们对高熵材料的研究主要集中于金属材料领域，在非金属材料领域却知之甚少。其实，陶瓷粉末经过烧结也能形成高混合熵稳定的固溶体，高熵陶瓷具有高熔点、高硬度、良好的导电性和介电性、较好的耐蚀性、良好的生物相容性等，在超高温材料、生物医学和功能材料等领域的发展值得展望。

步骤S1中的陶瓷基粉就是采用三种以上的氧化锆粉料以等摩尔配比制成，通过该陶瓷基粉制成的高熵陶瓷彩色托槽具有高熵陶瓷的优点，同时又具有不规则紊流状的彩色外观。

S2、将不同颜色的陶瓷基粉混合物分别砂磨成D50为200nm，D90为250nm颗粒的浆料；

S3、将以上浆料分别用喷雾造粒塔造粒，得到直径为15μm～30μm的团聚颗粒；

S4、在以上团聚颗粒中分别加入15％～25％的PVA，经分别密炼、造粒形成直径2.5～3.5mm的注射颗粒分存；

S5、使用全方位球磨机以≤30转/分钟的转速将上述不同颜色的注射颗粒混合均匀；

S6、将混合均匀后的注射颗粒通过螺杆式注塑机配合托槽模具，高压注射形成托槽。所述螺杆式注塑机在工作时对注射颗粒进行渐次加热，加热温度依次为50℃、80℃、120℃和180℃，逐步提高注射颗粒的流动性，至注射颗粒完全融化后，将注射颗粒融化至流动状并注入托槽模具内。

S7、将托槽模具内高压注射形成的托槽经排胶、烧结成型，得到外观颜色为紊流状的高熵陶瓷彩色托槽成品。以上步骤一次性完成，即将生坯置于有排气孔烧结炉，将设备常温开至排胶温度150℃，然后保温并将PVA缓慢排出，最后将温度提升至烧结结晶温度进行烧结。由于生坯排胶完毕处于强度最弱状态，此过程中不移动产品，避免移动过程对高熵陶瓷彩色托槽造成物理损伤。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。