陶瓷材料超聲波清洗機工藝流程

超聲波水劑清洗 → 超聲波水劑清洗→ 超聲波水劑清洗→ 超聲波回用純水清洗→ 超聲波純水漂洗→ 超聲波純水漂洗→ 超聲波純水漂洗→ 慢拉→熱風烘干→ 熱風烘干；

1、超聲波發(fā)生器采用它激式發(fā)震方式，帶掃描電路，超聲波功率連續(xù)可調，信號強弱用光電顯示。

2、設備采用40KHZ、68KHZ等高頻超聲波頻率，功率可調。

3、清洗部分與熱風干燥部份分別獨立電器控制柜。

4、設備采用環(huán)保型水溶劑洗滌、純水漂洗、熱風干燥，為環(huán)保型清洗機。

5、設有拋動系統(tǒng)、超聲波系統(tǒng)、過濾循環(huán)系統(tǒng)等

陶瓷材料超聲波清洗機配有循環(huán)過濾系統(tǒng)、自動恒溫系統(tǒng)、拋動系統(tǒng)、超聲波系統(tǒng)等。其中清洗部分與熱風干燥部份分別獨立電器控制柜，設備采用環(huán)保型水溶劑洗滌、純水漂洗、熱風干燥，為環(huán)保型清洗機；外形美觀，結構合理，使用壽命長，使用方便等特點。

因陶瓷材料是用天然或合成化合物經(jīng)過成形和高溫燒結制成的一類無機非金屬材料。它具有高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點。可用作結構材料、刀具材料，由于陶瓷還具有某些特殊的性能，又可作為功能材料。所以陶瓷材料的結構決定了陶瓷材料超聲波清洗機是陶瓷材料在生產(chǎn)加工過程中所產(chǎn)生的必然，是一款必不可少的一個設備。

VGT-1509ACH

《陶瓷材料概論》較全面地對陶瓷材料涉及的各種基本問題以及對先進陶瓷材料的諸多研究方面作了介紹，共分16章，第1～4章主要介紹陶瓷材料的結構特性，第5～8章介紹陶瓷材料的熱力學問題和制備方法，第9～16章在穿插敘述陶瓷材料物理性能的同時，介紹兩類重要的陶瓷：工程結構陶瓷和功能陶瓷材料?！短沾刹牧细耪摗妨η髲奈锢怼⒒瘜W和晶體學的基本問題出發(fā)，緊扣陶瓷材料的結構特性與物理性能的關系，以理解陶瓷結構多變性及結構變化對提升材料物理性能的重要作用。

《陶瓷材料概論》適合材料及相關專業(yè)的本科性、研究生和從事材料研究的科學技術人員系統(tǒng)學習或參考使用。

生物材料 工業(yè)的全球年營業(yè)額約為120 億美元，其中硬組織的修復和替換占了23 億[8]，據(jù)不完全統(tǒng)計，在世界范圍內，已有50 萬例全髓置換，并且正以每年近10萬例的數(shù)目增長。

生物陶瓷材料雖然已成功地應用到人類硬組織上，但仍存在各種問題，為此對生物陶瓷材料的研究日益加強。

生物陶瓷材料2.1 羥基磷灰石生物陶瓷材料

生物活性陶瓷中應用最多的是羥基磷灰石(hydroxyapatite，簡稱HA 或HAP)。羥基磷灰石是人體和動物骨骼的主要無機成分，對于羥基磷灰石材料的研究成了國內外生物醫(yī)用材料領域的主要課題之一。羥基磷灰石具有良好的生物相容性，植入體內不僅安全、無毒，還具有一定的骨傳導性。Poter 等人發(fā)現(xiàn)不同百分比的摻Si 的HA 的溶解速率是1.5wt%Si-HA>0.8wt%Si-HA>純HA[9]，這表明Si 的引入可加速HA 的溶解，同時HA界面增加的Ca、P、Si 離子可加速骨磷灰石的沉淀及陶瓷表面的骨的形成，從而增加了HA 的生物活性。MarkT 等人評估了幾種HA 的溶解性和降解速率后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過燒結的HA 由于高的結晶性以及沒有可置換的離子，所以其溶解度較其它HA 更低[9]。這表明結晶是影響HA降解的一個因素，且高結晶的HA 比貧晶的HA 更穩(wěn)定而不易降解。他們同時發(fā)現(xiàn)，顆粒越大，其溶解度和降解率越低。

就羥基磷灰石生物陶瓷來說，從致密向多孔發(fā)展是一個引人矚目的課題[10]。針對HA 生物陶瓷力學性能差的特點，人們首先進行的是致密HAP 陶瓷的研究。致密HA 的表面顯氣孔率較小，經(jīng)電鏡觀察孔徑為80μm，有較好的機械性能。致密HA 具有一定的可加工生物陶瓷材料及其發(fā)展動態(tài)性，在臨床使用中極為方便，但因其植入人體內后，只能在表面形成骨質，缺乏誘導骨形成的能力，僅可作為骨形成的支架，主要用于人工齒根種植體。

近10 年來，多孔羥基磷灰石陶瓷受到重視，其宏觀多孔生物材料的興起，更加引起了材料工作者的極大興趣，取得了相應的科研成果[11-13]。如果植入骨基質的替換物為骨單位提供支持框架，則骨單位可以此為依托生長，骨缺陷可以重建和修復，如果為骨缺陷提供骨基質替換物在孔隙結構上與骨單位及脈管連接方式相一致，則植入材料會促進骨組織的重建。因此，植入體( 生物陶瓷) 應當模仿骨結構，在充分研究骨結構的基礎上，應加快設計生物陶瓷種植體的形狀及結構。

對于多孔生物陶瓷種植體而言，孔徑、氣孔率及孔的內部連通性是骨長入方式和數(shù)量的決定因素?？紫兜拇笮獫M足骨單位和骨細胞生長所需的空間，當種植體內部連通氣孔和孔徑為5-40μm 時允許纖維組織長入；孔徑為40-100μm 時允許非礦化的骨樣組織長入；孔徑大于150μm 時能為骨組織的長入提供理想場所；孔徑大于200μm 是骨傳導的基本要求；孔徑為200-400μm 最有利于新骨生長。

多孔HA 具有誘導骨形成的作用和能力，研究表明，多孔HA 植入人體后能使界面的軟硬組織都長入孔隙內，形成纖維組織和新生骨組織交叉結合狀態(tài)，能保持正常的代謝關系。多孔HA 生物陶瓷因其強度較低，只能用于一些強度相對低的部位，在口腔醫(yī)療中主要用于頜骨的置換及修補，在外科醫(yī)療主要用于整容。

生物陶瓷材料2.2 磷酸鈣生物陶瓷材料

廣泛應用的生物降解陶瓷為β- 磷酸三鈣( 簡稱β-TCP)，屬三方晶系，鈣磷原子比為1.5，是磷酸鈣的一種高溫相。β-TCP 的最大優(yōu)勢就是生物相容性好，植入機體后與骨直接融合，無任何局部炎性反應及全身毒副作用。其不足是高切口敏感性導致的低疲勞強度，較高剛性和脆性使其難以加工成型或固定鉆孔。

基于仿生原理，制備類似于自然組織的組成、結構和性質的理想生物陶瓷，應該是生物陶瓷的一個發(fā)展方向。磷酸鈣鹽生物陶瓷人工骨，雖然與骨鹽的組成相同，但不同部位的骨性質是不盡相同的，為此組成和結構類似于骨骼連續(xù)變化的多孔磷酸鈣陶瓷的研究是正在進行的非常有價值的課題。

對于可生物降解的磷酸鈣生物陶瓷而言，磷酸鈣陶瓷在體內從無生命到有生命的轉變過程，即無機物的鈣磷是如何轉變成為生物體內的有機鈣磷，其中是否存在一個晶型轉變或晶型轉變的過程是如何進行的；材料降解后其產(chǎn)物在體內的分布和代謝途徑以及各分支的量的關系等等也應引起材料工作者的高度重視。

鈣磷比在決定體內溶解性和吸收趨勢上起著重要作用，所以和HA 相比，TCP 更易于在體內溶解，其溶解度約比HA 高10-20 倍。β-TCP 的降解速率與其表面構造、結晶類型、孔隙率及植入動物的不同有關。例如，隨表面積增大，結晶度降低、晶體結晶完整性下降、晶粒減小以及CO32- 、F-、Mg2 等離子取代而使降解加快。為此控制β-TCP 的微觀結構及組成，可以制備出不同降解速度的材料。

Jorg Handschel 等人研究發(fā)現(xiàn)在無負重骨處沒有直接和TCP 相連的骨，同樣在界面處也沒有造骨細胞，而這部分是由于TCP 降解后導致介質酸化所造成的[9]。這同樣也證明了介質的pH 值不會隨所使用的TCP 顆粒的濃度而改變，它取決于造骨細胞和顆粒直接的相互作用，包括造骨細胞功能的減弱。Inone 等人研究發(fā)現(xiàn)，TCP 從

第三周起開始降解，同時從第三周起骨開始形成，他們還比較了空隙率分別為50%、60%、75% 的TCP 的性能，發(fā)現(xiàn)75% 的TCP 是較好的骨替代物，但機械強度不高，只能用于無負重處或與固定裝置結合[9]。此外，用Si 穩(wěn)定TCP 可以增加其骨傳導性和骨組織的修復。

磷酸鈣陶瓷的主要缺點是其脆性。致密磷酸鈣陶瓷可以通過添加增強相提高它的斷裂韌性，多孔磷酸鈣陶瓷雖然可被新生骨長入而極大增強，但是在再建骨完全形成之前，為及早代行其功能，也必須對它進行增韌補強。磷酸鈣陶瓷基復合材料，已經(jīng)成為磷酸鈣生物陶瓷的發(fā)展方向之一[14]。

生物陶瓷材料2.3 復合生物陶瓷材料

復合生物陶瓷是指生物用復相陶瓷的總稱。由多種組分構成，含有多相的生物用陶瓷材料。

生物陶瓷的強度是一個非常重要的指標，為了提高生物陶瓷的強度，許多材料工作者進行了深入的探討

Ivanchenko 等人[9] 用硅硼酸鈉玻璃來增強HA，當玻璃相為59%、燒結溫度小于1000℃、孔隙率為33% 時，得到HA 的機械強度為47MPa。Towler 運用納米ZrO2在低溫下燒結制備了高致密度的HA-ZrO2 復合生物陶瓷。該技術由于使用了納米ZrO2，故降低了燒結溫度。因HA 分解常發(fā)生在燒結過程中，但在1200℃燒結時，因燒結溫度較低，故避免了HA 的分解，使主晶相仍為HA，且復合材料的強度高于純HA[15]。黃傳勇等[16] 采用化學共沉淀法制備了羥基磷灰石和二氧化鋯超細粉，并以此為原料，通過不同材料的優(yōu)化組合，用燒結法制備了HA-ZrO2 二元體系復合生物陶瓷材料，其抗折強度達到120MPa， 斷裂韌性值為l.74MPa·m-1/2， 幾乎為純HA的兩倍，接近骨組織（致密骨的抗折強度為160MPa，斷裂韌性值為2.2 MPa·m-1/2）。

研究結果表明，復合生物陶瓷材料具有較好的力學性能、化學穩(wěn)定性和生物相容性，是一種很有應用前景的復合生物陶瓷材料[13,22,23]?，F(xiàn)在國外已制備出含有ZrO2 的納米羥基磷灰石復合材料，其強度和韌性等綜合性能可達到甚至超過致密骨骼的相應性能。另，通過調節(jié)ZrO2 與HA 含量，可使該納米復合人工骨材料具有優(yōu)良的生物相容性。Silva 等[17] 研究了機體HA/ZrO2 復合生物陶瓷材料的生物學反應，發(fā)現(xiàn)該材料的相容性符合植入材料的要求。

Kim 等[18] 采用多孔的ZrO2 骨支架，表面采用羥基磷灰石涂層，在二氧化鋯和羥基磷灰石之間噴涂氟磷灰石（氟磷灰石在高溫下比較穩(wěn)定，可阻止羥磷灰石與二氧化鋯的反應。因為羥基磷灰石和二氧化鋯的反應不僅使材料的機械性能降低，而且會使材料的生物相容性降低），制備出了符合要求的生物陶瓷材料。Kim 等[19] 采用在二氧化鋯和羥基磷灰石復合粉體間加入氟化鈣，然后燒結成型制成復合生物陶瓷材料。研究發(fā)現(xiàn)氟化鈣可以有效地阻止兩者反應，可獲得良好的HA/ZrO2 復合生物陶瓷材料。

Li 等[20] 用SPS 方法在高壓下快速燒結制備HA/ZrO2 復合生物陶瓷材料，減少了兩者之間的反應。而Lee 等[21] 研究的結果顯示，作為涂層HA/ZrO2 材料的生物相容性比HA 要差，沒有觀察到HA/ZrO2 與骨結合。生物相容性由于ZrO2 的加入受到了影響，這可能是由于噴涂的工藝使兩者發(fā)生反應而導致的。為此，為了既考慮要增強材料的力學性能，而又不影響材料的生物相容性，就必須阻止ZrO2 與HA 反應。

生物陶瓷材料2.4 涂層生物陶瓷材料

在諸多生物骨科材料中，生物陶瓷涂層材料由于將金屬( 或合金) 基材優(yōu)良的機械性能和生物陶瓷涂層良好的生物學性能結合在一起，成為臨床上廣泛應用的生物骨科材料之一[24]。

作為生物陶瓷涂層材料的基體一般要求為具有高強度、高韌性、低密度的金屬及其合金，如不銹鋼、鈦及合金、鈷鉻鉬合金、鈷鉻合金等，其中鈦及其合金應用最為廣泛。制備生物陶瓷涂層的方法主要有：熱噴涂、物理氣相沉積、化學氣相沉積、溶膠- 凝膠法、電化學、水熱反應、玻璃粘附燒結和高分子復合樹脂粘結劑法等。此外，還有金屬表面改性，如氮化、碳化以及熔燒、電鍍等工藝技術等。

近幾年日本的T．kokubo 開展了用化學方法( 如用NaOH 溶液) 處理純鈦的研究，通過處理使其表面活化，經(jīng)模擬體液(SBF) 浸泡獲得表面鈣磷涂層，其結合強度較高?；罨蟮募冣伇砻嫔闪薚iO2 凝膠，其具有誘導鈣磷沉積的能力，即使在表面誘導沉積鈣磷層溶解后，露出的TiO2 基體仍具有骨骼結合能力。此方法是否適用于鈦合金還有待于進一步的研究，因為化學處理可能造成有害元素釩(V) 的活化，加速釩離子從鈦合金表面溶出。其可能的方法是在鈦合金表面鍍鈦，或者將鈦合金表面凈化，去除表層區(qū)域的釩元素。

涂層的厚度對涂層與骨骼的結合有一定的影響[25]。一方面需要有一定的厚度，以保證涂層在體液作用下存在足夠的時間，促進植入物與骨骼組織的結合；另一方面，隨著涂層厚度的增加，涂層殘余應力增大，涂層材料本身的性質也容易表現(xiàn)出來，植入生物體內后，將影響材料與骨骼的結合。近年來的研究表明，理想的涂層厚度在50μm 左右(30 ～90μm)。在涂層厚度一定的前提下，涂層結晶度和相組成是決定涂層在體液作用下保留時間的重要因素。高結晶度的涂層(>90%)，比較穩(wěn)定，溶解較少；較低的結晶度(60%～70%) 則容易發(fā)生溶解及降解。一般認為，涂層的結晶度與涂層和基體的結合狀況成反比，具有較低結晶度的涂層有著較好的結合力。涂層晶粒越小，涂層與基體的潤濕性越好，涂層與基體的結合性就會越牢固。

人造羥基磷灰石雖然化學組成與生物組織很相似，但其結晶程度和結構穩(wěn)定性要比自然骨骼中的羥基磷灰石晶體高，因此植入生物體后長期不易降解，始終作為一種異質體殘留在骨骼缺損組織中。在涂層中摻人少量固溶雜質元素，可以改善材料生物活性和生物降解率。陳德敏等[26] 采用液相反應法，即在氫氧化鍶和氫氧化鈣懸濁液中不斷滴入稀硫酸，通過控制pH 值反應合成摻鍶羥基磷灰石固溶體。實驗結果表明，用鍶元素摻雜于羥基磷灰石結構中，形成的摻鍶羥基磷灰石比純的羥基磷灰石具有更好的骨骼缺損修復能力。摻雜還可以增強生物陶瓷涂層的結構穩(wěn)定性。張亞平等[27] 在鈦合金表面用激光涂覆生物陶瓷涂層時，在一定配比的CaHPO4·2H2O和CaCO3 中摻人少量Y2O3 粉末， 發(fā)現(xiàn)少量Y2O3 有利于激光化學反應合成HA，并增加其結構穩(wěn)定性，使涂層組織成為具有一定擇優(yōu)取向的細小的不規(guī)則的多邊形晶體。其原理是：激光涂覆時，化學位與濃度梯度是熔體內傳質擴散的推動力，而少量Y2O3 能使上述兩種梯度差增大，促進HA 的生成。

生物陶瓷材料2.5 氧化鋁生物陶瓷材料

1933 年Rock 首先建議將Al2O3 陶瓷用于臨床；1963 年由Smith 用于矯形外科[28]。70 年代至80 年代中期，世界許多國家如美國、日本、瑞士等國家，都對氧化物陶瓷，特別是氧化鋁生物陶瓷進行了廣泛的研究和應用。由于氧化鋁陶瓷植入人體后表面生成極薄的纖維膜，界面無化學反應，多用于全臀復位修復術及股骨和髖骨部連接。通過火焰熔融法制造的單晶氧化鋁，強度很高，耐磨性好，可精細加工，制成人工牙根、骨折固定器等。多晶氧化鋁，即剛玉，強度大，用于制作雙杯式人工髖關節(jié)、人工骨、人工牙根和關節(jié)。

Boutint 在1972 年首先報道了用氧化鋁陶瓷制作的人體髖關節(jié)在生理和摩擦學方面的優(yōu)越性極其在臨床上的應用[23]。高純氧化鋁陶瓷化學性能穩(wěn)定，生物相容性好，呈生物惰性；由于其硬度高，耐磨性能好，因此磨損率比其它材料至少小1 ～2 個數(shù)量級[29]。

單晶氧化鋁陶瓷的機械性能更優(yōu)于多晶氧化鋁，適用于負重大、耐磨要求高的部位，但其不足之處在于加工困難。中國陶瓷在實驗室研究水準上完全可達到ISO標準，但用于臨床仍有一定差距，材料未達到ISO 標準,另外氧化鋁屬脆性材料，沖擊韌性較低；彈性模量和骨相差大，陶瓷的高彈性模量，可能引起骨組織的應力，從而引起骨組織的萎縮和關節(jié)松動，在使用過程中，常出現(xiàn)脆性破壞和骨損傷。近年來，國外有關學者在氧化鋁陶瓷增韌方面作了大量的工作，諸如改變材料的顯微結構；利用ZrO2 相變增韌或微裂紋增韌，以及在瓷體中人為造成裂紋擴散的障礙等，取得了顯著的效果。