热等静压（Hip）处理为何必不可少？优化氧化锆植入体的稳定性和强度

热等静压（HIP）处理是注塑成型氧化锆植入体在表面改性后进行修复和强化的关键步骤。喷砂等工艺会引起物理应力，破坏材料晶体结构的稳定性，从而影响其化学稳定性。HIP 利用同时存在的高温和高压气体来逆转这种不稳定性并消除结构缺陷，确保植入体能够安全地用于长期的临床应用。

表面改性会在氧化锆内部产生不稳定的单斜相和微观缺陷。HIP 施加全向压力和热量，使材料恢复到其稳定的四方相并消除内部气孔，从而最大化化学稳定性和机械抗疲劳性。

逆转表面不稳定性

当氧化锆植入体经过喷砂等表面处理时，材料会承受显著的物理应力。

这种应力迫使氧化锆发生相变，从稳定的四方相转变为不稳定的单斜相。

HIP 的主要必要性在于纠正这种相不平衡。

通过将植入体暴露于高温和高压下，HIP 促进了不稳定的单斜相完全恢复为稳定的四方相。

这种恢复对于恢复植入体表面的化学稳定性至关重要，否则这种稳定性会因应力引起的相变而受到损害。

除了相校正外，HIP 还能处理烧结后残留或改性过程中引入的物理缺陷。

该工艺使用高压惰性气体（通常是氩气）从各个方向施加力。

这会促进塑性流动和扩散蠕变，从而有效地闭合可能成为断裂起始点的残留内部微孔和表面微裂纹。

常规烧结通常会在材料中留下残留的气孔。

HIP 显著提高了材料密度，使其能够达到接近理论极限的全致密状态。

这种致密化是通过晶界滑动和塑性变形等机制实现的，这些机制是由热量（例如 1300ºC）和压力协同作用触发的。

气孔的消除和四方相的恢复直接影响机械可靠性。

HIP 显著提高了氧化锆的抗疲劳强度和威布尔模数。

这对于需要承受重复的、长期的咬合应力而不发生失效的牙科植入体至关重要。

HIP 工艺增强了材料晶粒之间的结合。

通过促进更好的晶界结合，该处理提高了材料的断裂韧性。

这确保了植入体在临床环境中即使在高循环载荷下也能保持结构完整性。

需要认识到，HIP 是一种独特的二次处理，在预烧结和表面改性之后进行。

它需要特定的环境控制，使用低于理想烧结点的温度，并结合高压气体介质。

跳过此步骤会导致氧化锆的表面结构（单斜相）受损且存在残留气孔。

没有 HIP，植入体将保留微观缺陷，这些缺陷会显著降低其静态强度和抗疲劳性，从而增加患者发生过早失效的风险。

为确保氧化锆植入体的可靠性，请考虑 HIP 如何符合您的具体性能指标：

HIP 不仅仅是一种增强；它是稳定氧化锆结构并确保临床生存的决定性工艺。

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Myint Kyaw Thu, In‐Sung Yeo. Comparison between bone–implant interfaces of microtopographically modified zirconia and titanium implants. DOI: 10.1038/s41598-023-38432-y

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .