EA027824B1 - Ceramic material and method for production thereof - Google Patents
Ceramic material and method for production thereof Download PDFInfo
- Publication number
- EA027824B1 EA027824B1 EA201500154A EA201500154A EA027824B1 EA 027824 B1 EA027824 B1 EA 027824B1 EA 201500154 A EA201500154 A EA 201500154A EA 201500154 A EA201500154 A EA 201500154A EA 027824 B1 EA027824 B1 EA 027824B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- suspension
- microadditives
- ceramic material
- mixing
- additives
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dental Preparations (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно травматологии, ортопедии, нейрохирургии, стоматологии, и может быть использовано для изготовления имплантатов и элементов пар сопряжения искусственных суставов, а также в других областях промышленности, где требуется применение высокоизносостойких материалов.The invention relates to medicine, namely to traumatology, orthopedics, neurosurgery, dentistry, and can be used for the manufacture of implants and elements of pairs of joints of artificial joints, as well as in other industries where the use of highly wear-resistant materials is required.
Совершенствование материалов имплантатов, особенно элементов пар сопряжения искусственных суставов - основной фактор прогресса в этой области медицины. Как известно из экспериментального и длительного клинического опыта, появление продуктов износа материалов искусственных суставов и последующее развитие остеолиза рассматриваются как основная причина долговременных отказов искусственных суставов. Согласно современным представлениям каждый из современных биоматериалов искусственных суставов может быть в разной степени биотоксичным, биоинертным, биоактивным или биорезорбируемым.Improving the materials of implants, especially the elements of pairs of conjugation of artificial joints is the main factor of progress in this field of medicine. As is known from experimental and long-term clinical experience, the appearance of wear products of materials for artificial joints and the subsequent development of osteolysis are considered as the main cause of long-term failure of artificial joints. According to modern concepts, each of the modern biomaterials of artificial joints can be biotoxic, bioinert, bioactive or bioresorbable to varying degrees.
Ежегодно в мире имплантируется только эндопротезов тазобедренных суставов около 1 млн. Шарнирное сочленение эндопротеза образуют выпуклая сферическая поверхность головки, выполненной из металла или керамики, и сферическая же впадина ацетабулярной чашки, изготовленной в большинстве случаев из полиэтилена высокой молекулярной массы иНМХУРЕ. а также из металла или керамики. Замена металла керамикой почти на порядок уменьшает коэффициент трения и износ сочленения, значительно продлевая срок службы эндопротеза. Кроме того, если в шарнирном сочленении с металлической головкой продукт износа накапливается в области сочленения, то в шарнирном сочленении с керамикой продукты износа столь малы, что могут выводиться из организма естественным путем при условии высокого качества самой керамики и ее полированной поверхности.Annually only about 1 million endoprostheses of hip joints are implanted in the world. The hinged joint of the endoprosthesis is formed by the convex spherical surface of the head made of metal or ceramic, and the spherical cavity of the acetabular cup, made in most cases of high molecular weight polyethylene iNMHURE. as well as metal or ceramic. Replacing metal with ceramic almost an order of magnitude reduces the coefficient of friction and wear of the joint, significantly extending the life of the endoprosthesis. In addition, while in the articulation with a metal head, the wear product accumulates in the articulation region, in the articulation with ceramics, the wear products are so small that they can be naturally excreted if the ceramic itself and its polished surface are of high quality.
По данным исследований, степень воспалительных реакций от керамических частиц существенно менее выражена, чем даже от нормально функционирующей пары трения металл-металл и металлполиэтилен, к тому же у керамики нет выделения токсичных ионов за счет высокой коррозионной устойчивости (Вок I. МогГо1ощс сЬагас!ег1кбск оГ рсг1рго81НсИс йккиек Ггот 1йр ргок1Некек \νί11ι сегат1с-сегат1с соир1ек. А сотрагайуе 1нк1о1ощс ищекПдаПоп оГ 18 ге\акюп апб 30 аШорку сакек./Ι Вок, С. \УП1тапп//Лс1а ойораебюа 8сапбта\аса - 2001. Уо1. 72).According to studies, the degree of inflammatory reactions from ceramic particles is significantly less pronounced than even from a normally functioning metal-metal and metal-polyethylene friction pair; moreover, ceramics have no emission of toxic ions due to their high corrosion resistance (Wok I. MogGo1oschsbagas! Er1kbsk gG rsg1rgo81NsIs ykkiyek Ggot 1yr rgok1Nekek \ νί11ι segat1s-segat1s soyr1ek. And sotragayue 1nk1o1oshch searching for PdaPop og 18 ge \ akup apb 30 aShorku sakek./ Ι Wok, S. \ u.a.
Сравнительно высокой износостойкостью обладает керамическое шарнирное сочленение, компоненты которого изготовлены из Л12О3-керамики. Особенность алюмооксидной биокерамики по сравнению с другими видами корундовой керамики заключается в пониженном содержании примесей оксидов кремния и щелочных металлов, которые снижают биоинертность керамики. Широкие исследования показали, что имплантаты, изготовленные из биокерамики Л12О3, которая соответствует стандарту 18О 6474-81 или превышает его требования, имеют исключительно высокое сопротивление динамическим и ударным воздействиям, а также росту субкритических трещин |\УП1тап С. Сегатю СотропейкГог То1а1 Шр ЛпНгор1ак1у//Ог1Нораеб1ск 1п1. Е6.-1997.- 5, ν. 4. - Р. 110-115].The ceramic articulation, whose components are made of L1 2 O 3 ceramics, has a relatively high wear resistance. A feature of alumina bioceramics in comparison with other types of corundum ceramics is the low content of impurities of silicon oxides and alkali metals, which reduce the bioinertness of ceramics. Extensive studies have shown that implants made from bioceramics L1 2 O 3 , which meets or exceeds the 18O 6474-81 standard, have exceptionally high resistance to dynamic and impact impacts, as well as to the growth of subcritical cracks | \ UP1tap S. Segatu Sotropeykogog To1a1 Шр LpNgor1ak1u // Og1Noraeb1sk 1p1. E6.-1997.- 5, ν. 4. - R. 110-115].
Тем не менее, имеющиеся случаи разрушения головок из Л12О3, обусловленные недостаточной прочностью на изгиб Л12О3-керамики привело к развитию работ по созданию элементов пар сопряжения искусственных суставов из ΖιΟ2.Nevertheless, the existing cases of destruction of the heads from L1 2 O 3 due to the insufficient bending strength of the L1 2 O 3 ceramics led to the development of work on creating elements for pairing the joints of artificial joints from ΖιΟ 2 .
Керамика на основе тетрагонального диоксида циркония, стабилизированного оксидами иттрия или церия, по биосовместимости близка к корундовой керамике, но имеет более высокую прочность на изгиб (до 1200 ГПа) и трещиностойкость (до 15 МПа х м-1/2).Ceramics based on tetragonal zirconia stabilized with yttrium or cerium oxides are biocompatible similar to corundum ceramics, but have higher bending strength (up to 1200 GPa) and fracture toughness (up to 15 MPa x m -1/2 ).
Введение в матрицу Л12О3 добавки Υ-ΤΖΡ (до 40 вес.%) приводит к классу керамических материалов с увеличенной прочностью, известному как ΖΤΑ керамика (Хпсоша ТоидЬепеб А1ит1иа) - алюмооксидная керамика, упрочненная диоксидом циркония. Трещиностойкость ΖΤΑ была наивысшей при максимальном содержании тетрагонального ΖιΟ2.The introduction of Υ-добавки additives (up to 40 wt.%) Into the L1 2 O 3 matrix leads to a class of ceramic materials with increased strength, known as ΖΤΑ ceramics (Xpsosha Toidebep Alitia) - alumina ceramics reinforced with zirconia. Crack resistance ΖΤΑ was highest at the maximum content of tetragonal ΖιΟ 2 .
Проверено влияние добавки примерно 25% диоксида циркония к оксиду алюминия в процессе изготовления на достижение улучшенных показателей трещиностойкости, твердости, стабильности и химической инертности. Результаты свидетельствуют о том, что эта керамика имеет показатели прочности и трещиностойкости, превосходящие показатели оксида алюминия третьего поколения, используемого сегодня для протезирования тазобедренных суставов.The effect of the addition of approximately 25% zirconia to alumina during the manufacturing process on the achievement of improved crack resistance, hardness, stability and chemical inertness was verified. The results indicate that this ceramic has strength and fracture toughness indicators superior to those of third-generation alumina used today for hip joint prosthetics.
ΖΤΑ керамика была протестирована и показала положительный результат для несущих поверхностей при ортопедическом протезировании тазобедренных суставов [1пк1еу С.М., §1геюЬег К.М., №.χΙ Сепегабоп Сегатюк Вакебоп Ζ^^соп^а ТоидЬепеб ЛБишпаГог Шр 1опИ РгокЛекек//Кеу Епдшеегтд Ма1епа1к Уо18. 254-256 (2004)].ΖΤΑ ceramics was tested and showed a positive result for bearing surfaces during orthopedic prosthetics of the hip joints [1пк1еу С.М., §1geйёг К.М., №.χΙ Sepegabop Segatyuk Wakebop Ζ ^^ sop ^ a Toidiepeb LBishpaGog Shr 1opI Rgulek. Epscheegtd Ma1epa1k Uo18. 254-256 (2004)].
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что керамическим материалом и изготовлением имплантатов и элементов пар сопряжения искусственных суставов из него занимаются специалисты всего мира на протяжении 35 лет. Основные типы материалов уже созданы, сегодня в основном идут работы по улучшению качественных характеристик керамических материалов, полученных из сырья, широко представленного на рынке. Актуальной задачей является усовершенствование промышленных производственных процессов, определение оптимальных значений и величин каждого отдельно взятого технологического передела и их совокупности.From the foregoing, it can be concluded that specialists from all over the world have been engaged in ceramic material and in the manufacture of implants and elements for pairs of conjugation of artificial joints from it for 35 years. The main types of materials have already been created; today, mainly work is underway to improve the quality characteristics of ceramic materials obtained from raw materials widely available on the market. The urgent task is to improve industrial production processes, determining the optimal values and values of each individual technological conversion and their combination.
В качестве аналога керамического материала выбрано изобретение по патенту И8 5830816 Спеченная литая деталь (опубл. 03.11.1998 г.). В составе керамического материала присутствует (независи- 1 027824 мый пункт формулы)As an analogue of the ceramic material, the invention was selected according to the patent I8 5830816 Sintered cast part (publ. 03.11.1998). In the composition of the ceramic material is present (independent 1,027,824 claims)
60-98 об.% матричного материала, образованного из оксида алюминия/хрома;60-98 vol.% Matrix material formed from alumina / chromium;
2-40 об.% диоксида циркония, преимущественно в тетрагональной модификации; стабилизирующие оксиды: оксид церия, празеодима и тербия, и/или оксид иттрия, и другое.2-40 vol.% Zirconium dioxide, mainly in tetragonal modification; stabilizing oxides: cerium, praseodymium and terbium oxide, and / or yttrium oxide, and others.
К недостаткам предложенного материала можно отнести то, что в его составе присутствуют редкие дорогостоящие элементы. Кроме того, используются и радиоактивные элементы, влияние которых на организм человека до конца еще не изучено.The disadvantages of the proposed material include the fact that its composition contains rare expensive elements. In addition, radioactive elements are used, the effect of which on the human body has not yet been fully studied.
Способ, выбранный в качестве аналога, описан в патенте ΌΕ 19850366 А1 Спечённое формованное изделие, усиленное пластинами, заявлен 02.11.1998 г.The method selected as an analogue is described in patent No. 19850366 A1. Sintered molded product reinforced with plates, claimed 02.11.1998,
Способ заключается в следующем: водная суспензия, содержащая оксид алюминия, диоксид циркония, оксид хрома, тетрагональный оксид циркония, стабилизированные оксиды и по меньшей мере один оксид из группы щелочных оксидов, оксидов щёлочно-земельного металлов, СбО, РЬО, НдО, оксидов редкоземельных металлов и/или Ьа2О3 перемалывается с одновременным смешиванием. Значение рН суспензии доводят до 4-4,5. Далее добавляется мочевина и значение рН сдвигается до 9. Затем к помолотой смеси добавляется связующее вещество и смесь сушится распылением, из полученного пресспорошка проводят формование изделия (Сгиикбгрег - зеленые изделия), которые спекаются в стандартных условиях.The method consists in the following: an aqueous suspension containing alumina, zirconia, chromium oxide, tetragonal zirconia, stabilized oxides and at least one oxide from the group of alkaline oxides, alkaline earth metal oxides, SBO, PbO, NdO, rare earth metal oxides and / or ba 2 O 3 is ground with simultaneous mixing. The pH of the suspension is adjusted to 4-4.5. Then urea is added and the pH value is shifted to 9. Then, a binder is added to the ground mixture and the mixture is spray dried, the product is molded from the obtained powder (Sgiikbgreg - green products), which are sintered under standard conditions.
К недостаткам известного способа изготовления керамического материала относится использование таких элементов, как СбО, РЬО, НдО, которые относятся к группе высокотоксичных веществ. Кроме того, использование мочевины при обжиге керамических изделий может привести к повышенной пористости материала, что в свою очередь снижает показатель устойчивости к износу.The disadvantages of the known method of manufacturing a ceramic material include the use of elements such as SBO, PbO, NdO, which belong to the group of highly toxic substances. In addition, the use of urea for firing ceramic products can lead to increased porosity of the material, which in turn reduces the rate of resistance to wear.
В качестве прототипа выбрано техническое решение Керамический материал по заявке на изобретение И8 20100120605, опубл. 13.05.2010 г. Керамический материал включаетAs a prototype, the technical solution Ceramic material according to the application for the invention of I8 20100120605, publ. 05/13/2010 Ceramic material includes
72-82 мас.% А12О3;72-82 wt.% A1 2 O 3 ;
18-28 мас.% ΖιΌ2;18-28 wt.% ΖιΌ 2 ;
0-1 мас.% Сг2О3;0-1 wt.% Cr 2 About 3 ;
0-2мас.% διΌ;0-2 wt.% ΔιΌ;
0-6 мас.% Υ2Ο3;0-6 wt.% Υ 2 Ο 3 ;
0-0,5 мас.% ΤίΟ2;0-0.5 wt.% ΤίΟ 2 ;
0-0,5 мас.% МдО.0-0.5 wt.% MDO.
Способ получения данного материала включает в себя следующие операции: соединение основных порошковых компонентов материала с водой, добавление разжижителя для устранения седиментации, перемешивание полученной смеси, измельчение компонентов смеси до однородной дисперсности, добавление органического связующего, получение суспензии, приготовление из суспензии путем сушки распылением гранулированного порошка, увлажнение материала перед операцией прессования.The method of obtaining this material includes the following operations: combining the main powder components of the material with water, adding a diluent to eliminate sedimentation, mixing the resulting mixture, grinding the components of the mixture to a uniform dispersion, adding an organic binder, preparing a suspension, preparing from suspension by spray-drying granular powder moistening the material before the pressing operation.
К недостаткам известного материала и способа его изготовления относится то, что введение в качестве микродобавок оксида титана и оксида магния ухудшает прочностные характеристики материала, например прочность на изгиб, что, соответственно, отрицательно сказывается и на устойчивости данного материала к износу. Кроме того, для изготовления материала должно быть использовано не менее 5 микродобавок.The disadvantages of the known material and the method of its manufacture include the fact that the introduction of titanium oxide and magnesium oxide as microadditions worsens the strength characteristics of the material, for example, bending strength, which, accordingly, negatively affects the wear resistance of this material. In addition, at least 5 microadditives should be used for the manufacture of the material.
Целью изобретения является создание керамического материала, обладающего высокой устойчивостью к износу в условиях, характерных для элементов пар сопряжения искусственных суставов, и разработка способа промышленного получения такого материала на серийном промышленном оборудовании с использованием минимального количества компонентов из числа свободно продаваемых на рынке.The aim of the invention is the creation of a ceramic material with high wear resistance under conditions characteristic of the elements of the pair of joints of artificial joints, and the development of a method for the industrial production of such material on serial industrial equipment using a minimum number of components that are freely available on the market.
Поставленная цель достигается за счет того, что в керамический материал компоненты введены при следующем соотношении, мас.%: А12О3 - 73-75%; ΖγΌ2 - 23-25%; микродобавки не более 3%, при этом А12О3 находится в α-фазе, ΖγΌ2 очищен от анионов, а микродобавки использованы в виде комплексных солей.The goal is achieved due to the fact that the components are introduced into the ceramic material in the following ratio, wt.%: A1 2 O 3 - 73-75%; ΖγΌ 2 - 23-25%; microadditives no more than 3%, while A1 2 O 3 is in the α phase, ΖγΌ 2 is purified from anions, and microadditives are used in the form of complex salts.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известном способе получения керамического материала, заключающемся в смешивании основных порошковых компонентов материала с водой, добавлении разжижителя для устранения седиментации, перемешивании полученной смеси, измельчении компонентов смеси до однородной дисперсности, затем добавлении органического связующего и получении суспензии, приготовлении из суспензии путем сушки распылением порошка и увлажнении материала перед операцией прессования, смешанный с деионизованной водой порошок ΖγΌ2 предварительно очи- 2 027824 щают от анионов на ионообменном материале и 10% раствором аммиака корректируют рН полученной суспензии до значений 8,3-8,5, после добавления разжижителя медленно вводят Л120з, который находится в α-фазе, суспензию Λ1203/Ζτ02 переливают в бисерную мельницу, в которой продолжают перемешивание и помол, затем вводят в смесь микродобавки, в качестве микродобавок используют приготовленную суспензию комплексных солей УСгО3, 8γΖγ03, причем микродобавки вводят медленно, а в качестве органического связующего используют полиэтиленгликоль и поливиниловый спирт, максимальная температура при приготовлении гранулированного порошка должна быть не менее 230°С, далее материал перед операцией прессования увлажняют до 1,5-2,0%, кроме того, перемешивание проводят непрерывно в течение всего процесса получения керамического материала.This goal is achieved due to the fact that in the known method for producing ceramic material, which consists in mixing the main powder components of the material with water, adding a thinner to eliminate sedimentation, mixing the resulting mixture, grinding the mixture components to a uniform dispersion, then adding an organic binder and obtaining a suspension, preparation from suspension by spray drying of the powder and moistening the material before the pressing operation, mixed with deionized water according to шγΌ 2 powder is preliminarily cleaned from anions on the ion-exchange material and the pH of the resulting suspension is adjusted to 10–8.5 with ammonia by 10% ammonia solution; after addition of a diluent, L1 2 0z, which is in the α phase, is slowly added to the suspension Λ1 2 0 3 / Ζτ0 2 is poured into a bead mill, in which stirring and grinding are continued, then microadditives are introduced into the mixture, the prepared suspension of complex salts USGO 3 , 8γΖγ0 3 is used as microadditives, the microadditives are introduced slowly, and the organic binder is used polyethylene glycol and polyvinyl alcohol are cured, the maximum temperature during the preparation of granular powder should be at least 230 ° C, then the material is moistened to 1.5-2.0% before the pressing operation, in addition, mixing is carried out continuously throughout the entire process of obtaining ceramic material.
На чертеже представлена диаграмма испытания пары сопряжения в условиях ГОСТ Р 52640.The drawing shows a test chart of a pair of mates in the conditions of GOST R 52640.
Достижение поставленной цели иллюстрируется следующими примерами.Achieving this goal is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
Приготовить суспензию Ζγ02 следующим образом. Насыпать в емкость Ζγ02 в количестве 6 кг, налить деионизованой воды, размешать, измерить рН суспензии для определения необходимого количества ионообменного материала. Добавить ионообменный материал до получения рН 6 суспензии, оставить на 1,5 ч, после чего через фильтр 250 мкм и 25 мкм отделить ионообменный материал. Добавить 10% раствор аммиака до рН 8,3-8,5, дать отстояться суспензии. Измерить влажность, полученная суспензия должна иметь влажность 64-65%, для получения нужного значения добавить деионизованой воды или удалить ее излишки. Определить содержание Ζγ02, которое должно быть 5,52 кг после очистки.Prepare a suspension of Ζγ0 2 as follows. Pour 6 kg in a container Ζγ0 2 , pour deionized water, stir, measure the pH of the suspension to determine the required amount of ion-exchange material. Add ion-exchange material to obtain a pH of 6 suspension, leave for 1.5 hours, then separate the ion-exchange material through a filter of 250 μm and 25 μm. Add a 10% ammonia solution to a pH of 8.3–8.5 and allow the suspension to settle. To measure humidity, the resulting suspension should have a moisture content of 64-65%, add deionized water or remove excess water to obtain the desired value. Determine the content of Ζγ0 2 , which should be 5.52 kg after cleaning.
Приготовить суспензию Ζγ02/Ά1203 следующим образом. На 5,52 кг Ζγ02, что составляет 23 мас.% при постоянном перемешивании медленно ввести 18 кг А1203, находящийся в α-фазе, что составляет 75 мас.%, добавить разжижитель. Интенсивно перемешать в течение 30 мин. С помощью насоса перекачать суспензию Α1203/Ζγ02 в емкость бисерной мельницы. Включить перемешивание в емкости бисерной мельницы. Добавить медленно микродобавки в виде суспензии комплексной соли УСг03 и суспензии комплексной соли 8γΖγ03 в количестве 0,48 кг, что составляет 2 мас.%. Проводить перемешивание и помол получаемой суспензии в бисерной мельнице до получения дисперсности Ό50=300-400 нм. Перекачать суспензию из бисерной мельницы в передвижную емкость. Продолжить перемешивание в передвижной емкости. Добавить органические связующие, а именно поливиниловый спирт и полиэтиленгликоль. Провести процесс сушки распылением полученной суспензии Ζγ02/Α1203, выдерживая температурный режим в распылительном сушиле на входе не ниже 230°С. Полученный гранулированный порошок увлажнить до содержания в нем влаги 1,5±0,1%. После чего следует операция формования изделий.Prepare the suspension Ζγ0 2 / Ά1 2 0 3 as follows. At 5.52 kg Ζγ0 2 , which is 23 wt.% With constant stirring, slowly introduce 18 kg of A1 2 0 3 , which is in the α phase, which is 75 wt.%, Add a thinner. Stir vigorously for 30 minutes. Using the pump, pump the suspension Α1 2 0 3 / Ζγ0 2 into the tank of the bead mill. Turn on mixing in the bead mill container. Slowly add microadditives in the form of a suspension of the complex salt USg0 3 and a suspension of the complex salt 8γΖγ0 3 in an amount of 0.48 kg, which is 2 wt.%. Mix and grind the resulting suspension in a bead mill to obtain a dispersion of Ό 50 = 300-400 nm. Transfer the suspension from the bead mill to a mobile container. Continue mixing in a mobile container. Add organic binders, namely polyvinyl alcohol and polyethylene glycol. Carry out the spray drying process of the resulting suspension Ζγ0 2 / Α1 2 0 3 , maintaining the temperature in the spray dryer at the inlet at least 230 ° C. Moisten the obtained granular powder to a moisture content of 1.5 ± 0.1%. Then follows the operation of forming products.
Пример 2.Example 2
Насыпать в емкость Ζγ02 в количестве 6,48 кг, налить дионизованой воды, размешать, измерить рН суспензии для определения необходимого количества ионообменного материала. Добавить ионообменный материал до получения рН 6 суспензии. Затем через фильтр 250 мкм и 25 мкм отделить ионообменный материал. Налить 10% раствор аммиака до рН 8-8,1. Отстоять суспензию. Полученная суспензия должна иметь влажность 64-65%, для этого добавляем еще дионизованой воды или удаляем ее излишки. Определить содержание оксида циркония после очистки. На 6 кг оксида циркония, что составляет 25 мас.% при постоянном перемешивании медленно ввести 17,52 кг А1203, что составляет 73 мас.%, находящийся в α-фазе, добавить разжижитель. Интенсивно перемешать в течение 30 мин. С помощью насоса перекачать суспензию Α1203/Ζγ02 в емкость бисерной мельницы. Включить перемешивание в емкости бисерной мельницы. Добавить медленно микродобавки в виде суспензии комплексных солей УСг03 и 8γΖγ03 в количестве 0,48 кг, что составляет 2 мас.%. Проводить помол получаемой суспензии в бисерной мельнице до получения однородной дисперсности . Перекачать суспензию из бисерной мельницы в передвижную емкость. Продолжить перемешивание. Добавить органическое связующие, а именно поливиниловый спирт и полиэтиленгликоль. Провести операцию сушки распылением полученной суспензии, выдерживая температурный режим в распылительном сушиле на входе не ниже 230°С. Полученный гранулированный порошок увлажнить до содержания в нем влаги 1,5±0,1%. После чего следует операция формования образцов изделия.Pour 6.48 kg into the container Ζγ0 2 , pour in dionized water, stir, measure the pH of the suspension to determine the required amount of ion-exchange material. Add ion exchange material to obtain a pH of 6 suspension. Then through the filter 250 microns and 25 microns to separate the ion-exchange material. Pour a 10% ammonia solution to a pH of 8-8.1. Defend the suspension. The resulting suspension should have a moisture content of 64-65%, for this we add more dionized water or remove its excess. Determine the content of zirconium oxide after cleaning. For 6 kg of zirconium oxide, which is 25 wt.% With constant stirring, slowly add 17.52 kg of A1 2 0 3 , which is 73 wt.%, Located in the α-phase, add a thinner. Stir vigorously for 30 minutes. Using the pump, pump the suspension Α1 2 0 3 / Ζγ0 2 into the tank of the bead mill. Turn on mixing in the bead mill container. Slowly add microadditives in the form of a suspension of complex salts USg0 3 and 8γΖγ0 3 in the amount of 0.48 kg, which is 2 wt.%. Grind the resulting suspension in a bead mill to obtain uniform dispersion. Transfer the suspension from the bead mill to a mobile container. Continue mixing. Add organic binders, namely polyvinyl alcohol and polyethylene glycol. Carry out the spray drying operation of the resulting suspension, maintaining the temperature in the spray dryer at the inlet of at least 230 ° C. Moisten the obtained granular powder to a moisture content of 1.5 ± 0.1%. Then follows the operation of forming product samples.
Пример 3.Example 3
Насыпать в емкость Ζγ02 в количестве 6,24 кг, налить дионизованой воды, размешать, измерить рН суспензии для определения необходимого количества ионообменного материала. Добавить ионообменный материал до получения нейтральной рН суспензии. Затем через фильтр 250 мкм и 25 мкм отделить ионообменный материал. Налить 10% раствор аммиака до рН 8-8,1. Отстоять суспензию оксида циркония. Полученная суспензия должна иметь влажность 64-65%, для этого добавляем еще дионизованой воды или удаляем ее излишки. Определить содержание оксида циркония после очистки. На 5,76 кг оксида циркония, что составляет 24 мас.% при постоянном перемешивании медленно ввести 17,52 кг А1203 73 мас.%, находящийся в α-фазе, добавить разжижитель. Интенсивно перемешать в течение 30 мин. С помощью насоса перекачать суспензию Α1203/Ζγ02 в емкость бисерной мельницы. Включить перемешивание в емкости бисерной мельницы. Добавить медленно микродобавки в виде суспензии комплексных солей УСг03 и 8γΖγ03 в количестве 0,72 кг, что составляет 3 мас.%. Проводить помол получаемой сус- 3 027824 пензии в бисерной мельнице до получения однородной дисперсности. Перекачать суспензию из бисерной мельницы в передвижную емкость. Продолжить перемешивание. Добавить органическое связующие, а именно поливиниловый спирт и полиэтиленгликоль. Провести операцию сушки распылением полученной суспензии, выдерживая температурный режим в распылительном сушиле на входе не ниже 230°С. Полученный гранулированный порошок увлажнить до содержания в нем влаги 1,5±0,1%. После чего следует операция формования образцов изделия.Pour 6.24 kg into the Ζγ0 2 container, pour in dionized water, stir, measure the pH of the suspension to determine the required amount of ion-exchange material. Add ion exchange material to obtain a neutral pH of the suspension. Then through the filter 250 microns and 25 microns to separate the ion-exchange material. Pour a 10% ammonia solution to a pH of 8-8.1. Defend a suspension of zirconium oxide. The resulting suspension should have a moisture content of 64-65%, for this we add more dionized water or remove its excess. Determine the content of zirconium oxide after cleaning. At 5.76 kg of zirconium oxide, which is 24 wt.% With constant stirring, slowly introduce 17.52 kg of A1 2 0 3 73 wt.%, Located in the α-phase, add a thinner. Stir vigorously for 30 minutes. Using the pump, pump the suspension Α1 2 0 3 / Ζγ0 2 into the tank of the bead mill. Turn on mixing in the bead mill container. Slowly add microadditives in the form of a suspension of complex salts USg0 3 and 8γΖγ0 3 in an amount of 0.72 kg, which is 3 wt.%. Grind the resulting sus-3,027824 suspension in a bead mill to obtain uniform dispersion. Transfer the suspension from the bead mill to a mobile container. Continue mixing. Add organic binders, namely polyvinyl alcohol and polyethylene glycol. Carry out the spray drying operation of the resulting suspension, maintaining the temperature in the spray dryer at the inlet of at least 230 ° C. Moisten the obtained granular powder to a moisture content of 1.5 ± 0.1%. Then follows the operation of forming product samples.
Пример 4.Example 4
Насыпать в емкость ΖτΟ2 в количестве 6 кг, налить дионизованой воды, размешать, измерить рН суспензии для определения необходимого количества ионообменного материала. Добавить ионообменный материал до получения нейтральной рН суспензии. Затем через фильтр 250 мкм и 25 мкм отделить ионообменный материал. Налить 10% раствор аммиака до рН 8-8,1.Pour 6 kg of емкостьτΟ 2 into a container, pour in dionized water, stir, measure the pH of the suspension to determine the required amount of ion-exchange material. Add ion exchange material to obtain a neutral pH of the suspension. Then through the filter 250 microns and 25 microns to separate the ion-exchange material. Pour a 10% ammonia solution to a pH of 8-8.1.
Отстоять суспензию оксида циркония. Полученная суспензия должна иметь влажность 64-65%, для этого добавляем еще дионизованой воды или удаляем ее излишки. Определить содержание оксида циркония после очистки. На 5,52 кг оксида циркония, что составляет 23 мас.%, при постоянном перемешивании медленно ввести 17,76 кг А12О3 74 мас.%, находящийся в α-фазе, добавить разжижитель. Интенсивно перемешать в течение 30 мин. С помощью насоса перекачать суспензию Α12Ο3/ΖτΟ2 в емкость бисерной мельницы. Включить перемешивание в емкости бисерной мельницы. Добавить медленно микродобавки в виде суспензии комплексных солей УСтО3 и δτΖτΟ3 в количестве 0,72 кг, что составляет 3 мас.%. Включить насос для перекачки суспензии из емкости через бисерную мельницу и включить помол полученной суспензии в бисерной мельнице до получения однородной дисперсности. Перекачать суспензию из бисерной мельницы в передвижную емкость. Продолжить перемешивание. Добавить органическое связующие, а именно поливиниловый спирт и полиэтиленгликоль. Провести операцию сушки распылением полученной суспензии, выдерживая температурный режим в распылительном сушиле на входе не ниже 230°С. Полученный гранулированный порошок увлажнить до содержания в нем влаги 1,5±0,1%. После чего следует операция формования образцов изделия.Defend a suspension of zirconium oxide. The resulting suspension should have a moisture content of 64-65%, for this we add more dionized water or remove its excess. Determine the content of zirconium oxide after cleaning. For 5.52 kg of zirconium oxide, which is 23 wt.%, With constant stirring, slowly introduce 17.76 kg of A1 2 O 3 74 wt.%, Located in the α-phase, add a thinner. Stir vigorously for 30 minutes. Using the pump, pump the suspension Α1 2 Ο 3 / ΖτΟ 2 into the bead mill tank. Turn on mixing in the bead mill container. Slowly add microadditives in the form of a suspension of complex salts of UStO 3 and δτΖτΟ 3 in an amount of 0.72 kg, which is 3 wt.%. Turn on the pump for pumping the suspension from the tank through the bead mill and turn on the grinding of the resulting suspension in the bead mill until a uniform dispersion is obtained. Transfer the suspension from the bead mill to a mobile container. Continue mixing. Add organic binders, namely polyvinyl alcohol and polyethylene glycol. Carry out the spray drying operation of the resulting suspension, maintaining the temperature in the spray dryer at the inlet of at least 230 ° C. Moisten the obtained granular powder to a moisture content of 1.5 ± 0.1%. Then follows the operation of forming product samples.
С использованием предлагаемого технического решения изготовлены детали пары сопряжения (пары трения) эндопротеза тазобедренного сустава: керамическая головка и керамический вкладыш.Using the proposed technical solution, the details of the pair of the pair (friction pair) of the hip joint endoprosthesis were made: a ceramic head and a ceramic insert.
Суставные поверхности головки и вкладыша выполнены в соответствии с требованиям ГОСТ Р ИСО 7206-2.The joint surfaces of the head and liner are made in accordance with the requirements of GOST R ISO 7206-2.
Пара сопряжения испытана в условиях ГОСТ Р 52640 Замещение сустава тотальным эндопротезом. Определение долговечности работы узла трения эндопротеза тазобедренного сустава методом оценки крутящего момента, согласно которому крутящий момент в узле сопряжения искусственного тазобедренного сустава не должен превышать 1,5 Нм, что гарантирует долговечность эндопротеза не менее 10 лет. Испытания имитировали работу узла сопряжения в течение 20 лет, при этом продукты изнашивания не обнаружены методом измерения износа взвешиванием по ГОСТ Р ИСО 9326 Эндопротезы тазобедренного сустава частичные и тотальные. Лабораторные оценки изменения формы опорных поверхностей. Диаграмма испытания приведена на чертеже.A pair of mates was tested under GOST R 52640. Replacement of the joint with a total endoprosthesis. Determination of the durability of the friction unit of the hip joint endoprosthesis by the method of torque estimation, according to which the torque in the joint of the artificial hip joint should not exceed 1.5 Nm, which guarantees the durability of the endoprosthesis for at least 10 years. The tests imitated the operation of the interface for 20 years, while the wear products were not detected by measuring wear by weighing according to GOST R ISO 9326. Partial and total hip arthroplasty. Laboratory assessments of the change in the shape of the supporting surfaces. The test chart is shown in the drawing.
Приведенные примеры доказывают, что по сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение позволяет получать керамический материал с заданными свойствами, а именно с высокой устойчивостью к износу в условиях, характерных для элементов пар сопряжения искусственных суставов, в промышленных масштабах на стандартном оборудовании с использованием минимального количества компонентов из числа свободно продаваемых на рынке. Кроме того, в составе материала использованы химические соединения известные более 20 лет, влияние которых на организм человека уже изучено.The above examples prove that, in comparison with the prototype, the proposed technical solution allows to obtain ceramic material with desired properties, namely, with high wear resistance in conditions typical for elements of pairing joints of artificial joints, on an industrial scale using standard equipment using a minimum number of components from the number of freely marketed. In addition, the composition of the material used chemical compounds known for more than 20 years, the effect of which on the human body has already been studied.
На основе предлагаемого способа разработана технология получения керамического материала и прошла его апробация на промышленном предприятии. Полученные результаты подтвердили, что высококачественный керамический материал для изготовления пар трения может быть получен на существующем оборудовании при минимальной номенклатуре исходных компонентов.Based on the proposed method, a technology for producing ceramic material was developed and it was tested at an industrial enterprise. The obtained results confirmed that high-quality ceramic material for the manufacture of friction pairs can be obtained on existing equipment with a minimum range of starting components.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201500154A EA027824B1 (en) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Ceramic material and method for production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201500154A EA027824B1 (en) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Ceramic material and method for production thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201500154A1 EA201500154A1 (en) | 2016-08-31 |
| EA027824B1 true EA027824B1 (en) | 2017-09-29 |
Family
ID=56797869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201500154A EA027824B1 (en) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Ceramic material and method for production thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA027824B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2311956C2 (en) * | 2001-11-01 | 2007-12-10 | Магнезиум Электрон Лтд. | Method of preparing mixed zirconium-cerium-based oxides |
| US20090247390A1 (en) * | 2004-03-23 | 2009-10-01 | Masahiro Nawa | ZrO2-Al2O3 COMPOSITE CERAMIC MATERIAL AND PRODUCTION METHOD THEREFOR |
| US20100120605A1 (en) * | 2007-04-27 | 2010-05-13 | Meinhard Kuntz | Ceramic material |
| EP2460782A1 (en) * | 2009-07-27 | 2012-06-06 | Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) | Nanostructured composite material of stabilized zirconia with cerium oxide and doped alumina with zirconia, use, and procedure for obtaining same |
| RU2476406C2 (en) * | 2010-11-18 | 2013-02-27 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Физики Прочности И Материаловедения Сибирского Отделения Ран (Ифпм Со Ран) | Method of obtaining porous ceramic material |
-
2015
- 2015-01-29 EA EA201500154A patent/EA027824B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2311956C2 (en) * | 2001-11-01 | 2007-12-10 | Магнезиум Электрон Лтд. | Method of preparing mixed zirconium-cerium-based oxides |
| US20090247390A1 (en) * | 2004-03-23 | 2009-10-01 | Masahiro Nawa | ZrO2-Al2O3 COMPOSITE CERAMIC MATERIAL AND PRODUCTION METHOD THEREFOR |
| US20100120605A1 (en) * | 2007-04-27 | 2010-05-13 | Meinhard Kuntz | Ceramic material |
| EP2460782A1 (en) * | 2009-07-27 | 2012-06-06 | Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) | Nanostructured composite material of stabilized zirconia with cerium oxide and doped alumina with zirconia, use, and procedure for obtaining same |
| RU2476406C2 (en) * | 2010-11-18 | 2013-02-27 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Физики Прочности И Материаловедения Сибирского Отделения Ран (Ифпм Со Ран) | Method of obtaining porous ceramic material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201500154A1 (en) | 2016-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3838248B1 (en) | Colored translucent zirconia sintered body and its use | |
| Ramesh et al. | The effect of manganese oxide on the sinterability of hydroxyapatite | |
| SE465571B (en) | SET TO MAKE A COMPOSITIVE CERAMIC MATERIAL WITH BIOACTIVE PROPERTIES | |
| Santos et al. | Mechanical properties and cytotoxicity of 3Y-TZP bioceramics reinforced with Al2O3 particles | |
| JP2003530970A (en) | In vivo medical component made of yttrium-doped zirconia | |
| CN104974467A (en) | Nano-hydroxyapatite/polyether-ether-ketone composite material and bone repair body as well as preparation method and application thereof | |
| CN104169238B (en) | Medical ceramic material and manufacture method thereof | |
| EP2758023A1 (en) | Wear resistant dental composition | |
| KR101682542B1 (en) | Method for manufacturing dental block | |
| Bulut et al. | Biocompatibility of hydroxyapatite-alumina and hydroxyapatite-zirconia composites including commercial inert glass (CIG) as a ternary component | |
| Singh et al. | Synthesis and characterization of bioactive zirconia toughened alumina doped with HAp and fluoride compounds | |
| US20140265064A1 (en) | Alumina-zirconia ceramic implants and related materials, apparatus, and methods | |
| EP3166571B1 (en) | Cement systems, hardened cements and implants | |
| JP4771616B2 (en) | Biological zirconia ceramics and method for producing the same | |
| JP4398840B2 (en) | Zirconia composite sintered body and biomaterial using the same | |
| EA027824B1 (en) | Ceramic material and method for production thereof | |
| US9353012B2 (en) | Charge-compensating dopant stabilized alumina-zirconia ceramic materials and related materials, apparatus, and methods | |
| CN105121385B (en) | Sinterable and/or fusible ceramic material and its preparation and use | |
| KR20180101787A (en) | Complex sintered body and method for producing thereof | |
| Hu et al. | The study on calcium polyphosphate/poly-amino acid composite for supportive bone substitute materials in vitro | |
| EP3339257B1 (en) | Method of producing medical material for replacing lost portions of hard tissue, and medical material produced through same | |
| JPH034506B2 (en) | ||
| KR101132991B1 (en) | Sintered body of titanium compound | |
| KR101161140B1 (en) | Zirconia sintered body and method for producing the same | |
| EP2947061A1 (en) | Bioceramic component |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM KG TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ BY KZ RU |