CN117003489A - 一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件及其制备方法和应用 - Google Patents
一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117003489A CN117003489A CN202310992481.8A CN202310992481A CN117003489A CN 117003489 A CN117003489 A CN 117003489A CN 202310992481 A CN202310992481 A CN 202310992481A CN 117003489 A CN117003489 A CN 117003489A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium disilicate
- lithium
- temperature melting
- melting treatment
- glass ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000003103 lithium disilicate glass Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 92
- WVMPCBWWBLZKPD-UHFFFAOYSA-N dilithium oxido-[oxido(oxo)silyl]oxy-oxosilane Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Si](=O)O[Si]([O-])=O WVMPCBWWBLZKPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N lithium metasilicate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Si]([O-])=O PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 229910052912 lithium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 37
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 36
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 30
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 30
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 6
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 6
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus hexaoxide Chemical compound O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 11
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 7
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 5
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 229910000502 Li-aluminosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001055 chewing effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000005324 grain boundary diffusion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0009—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing silica as main constituent
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
- A61K6/802—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B32/00—Thermal after-treatment of glass products not provided for in groups C03B19/00, C03B25/00 - C03B31/00 or C03B37/00, e.g. crystallisation, eliminating gas inclusions or other impurities; Hot-pressing vitrified, non-porous, shaped glass products
- C03B32/02—Thermal crystallisation, e.g. for crystallising glass bodies into glass-ceramic articles
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Plastic & Reconstructive Surgery (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
本发明提供了一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件及其制备方法和应用，所述二硅酸锂玻璃陶瓷坯件包括二硅酸锂晶体和偏硅酸锂晶体，所述二硅酸锂晶体包括球形二硅酸锂晶体和棒状二硅酸锂晶体，所述偏硅酸锂晶体包括球形偏硅酸锂晶体，本发明所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件不仅强度较高，且无需进行一步烧结，可以直接进行切削，不仅能够缩短牙科诊疗时间，而且方便牙科医师对修复效果进行术前判断，对于提升牙齿的修复效果和患者的诊疗体验有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于玻璃陶瓷领域，涉及一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件及其制备方法和应用。
背景技术
牙科用二硅酸锂玻璃陶瓷微观上棒状互锁的结构虽然可以很大程度上提高这种材料的强度，但若直接进行切削等机械加工，一方面极易造成加工器具的损伤，另一方面会使牙科修复体边缘产生较大崩缺而影响修复体的最终就位。
为解决这一问题，目前制备二硅酸锂材料时会先制备一种中间态——偏硅酸锂态，这种中间态的微观形貌呈板片状或球状，相比二硅酸锂，更易于机械加工。在对偏硅酸锂态坯件进行切削得到修复体后，需进行进一步烧结得到二硅酸锂材质的修复体。
CN106413626A公开的二硅酸锂坯件可以直接进行机械加工，但是配方中的氧化铝偏多。在偏硅酸锂向二硅酸锂转化时，过量的氧化铝会和偏硅酸锂、石英反应生成锂铝硅酸盐杂相，降低主晶相二硅酸锂含量，阻断晶体生长，抑制晶体连续性，导致机械强度降低。同时，过多的氧化铝和过小的晶体尺寸会使得透光率偏高，降低由该种二硅酸锂坯件经机械加工制得的修复体的遮色能力。
CN110139626A公开的二硅酸锂坯件可以直接进行机械加工，但是制备过程采用的是将原始玻璃粉末压制后烧结的方法。由于原始玻璃粉末晶体表面不规则，即使施加压力，相互之间仍然存在孔隙。原始玻璃粉末晶体相互接触处为凹曲面，表面自由能最低，易产生空位，空位浓度最大，在相互接触处和晶体内部存在空位浓度梯度。当进行烧结时，空位通过体扩散和晶界扩散，在晶界处消失，同时物质向晶界处定向移动，使得原始玻璃粉末晶体靠近并收缩，在相互接触处形成烧结颈。随着烧结的进行，空位不断扩散，烧结颈不断长大，烧结颈的曲率半径逐渐增大，表面自由能升高，因此烧结颈和晶体内部的空位浓度梯度减小，物质移动减慢，烧结颈和原始玻璃粉末晶体将未及时沿晶界移动出的孔隙封闭起来。所以将原始玻璃粉末压制后烧结的方法会导致坯件中孔隙较多，而孔隙易造成裂纹在坯件中的扩展，同时，孔隙和二硅酸锂晶体在折射率等光学特性上有较大区别，使颜色和透度不均匀，因此影响机械性能和美学效果。
上述方案制得坯件，在使用前需要进行热处理，偏硅酸锂态的修复体在烧结后，会出现收缩，同时由于热处理的时间过长，会导致一定程度上延长了患者的实际诊疗时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件及其制备方法和应用，本发明所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件不仅强度较高，且无需进行一步烧结，可以直接进行切削，不仅能够缩短牙科诊疗时间，而且方便牙科医师对修复效果进行术前判断，对于提升牙齿的修复效果和患者的诊疗体验有重要意义。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件，所述二硅酸锂玻璃陶瓷坯件包括二硅酸锂晶体和偏硅酸锂晶体，所述二硅酸锂晶体包括球形二硅酸锂晶体和棒状二硅酸锂晶体，所述偏硅酸锂晶体包括球形偏硅酸锂晶体。
本发明所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件中包含二硅酸锂晶体和偏硅酸锂晶体，所述二硅酸锂晶体为纳米级球形晶体和纳米级棒状晶体的混合，偏硅酸锂晶体为纳米级球形晶体，均匀分散在二硅酸锂晶体之中，这些晶体未形成互锁结构，排列更加松散，因此提升了坯件的可切削性。
优选地，所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件中Si原子和Li原子的摩尔比为0.45～0.75，例如：0.45、0.5、0.55、0.6、0.7或0.75等。
优选地，所述球形二硅酸锂晶体的粒径为150～900nm，例如：150nm、200nm、300nm、500nm或900nm等。
优选地，所述棒状二硅酸锂晶体的长度为200～950nm，例如：200nm、300nm、500nm、800nm或950nm等。
优选地，所述球形偏硅酸锂晶体的粒径为100～900nm，例如：100nm、200nm、400nm、600nm或900nm等。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将主原料混合，进行一步高温熔融处理，经水淬后得到玻璃渣料；
(2)对玻璃渣料进行二步高温熔融处理，浇注入模具，得到玻璃坯件；
(3)对所述玻璃坯件进行热处理得到所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件。
本发明所述制备方法的原理如下所示(以氧化硅和氧化锂为例)：
Li2O(玻璃)+SiO2(玻璃)＝Li2SiO3(偏硅酸锂，晶体)，Li2SiO3(晶体)+SiO2(玻璃)＝Li2Si2O5(二硅酸锂，晶体)，由反应方程式可知，形成相同摩尔量的二硅酸锂所需的二氧化硅比偏硅酸锂多。因此最终制备的玻璃陶瓷坯件中二硅酸锂和偏硅酸锂的含量之比主要受硅锂含量之比影响，当硅锂含量之比偏高时，更多的偏硅酸锂能和二氧化硅反应生成二硅酸锂，最终制备的玻璃陶瓷坯件中二硅酸锂和偏硅酸锂含量之比也偏高；反之，偏硅酸锂向二硅酸锂的转化不完全，二硅酸锂和偏硅酸锂含量之比偏低。
因为偏硅酸锂晶体的可切削性远优于二硅酸锂晶体，所以在不过多影响坯件的机械性能和耐酸蚀性能的条件下，本发明通过将玻璃坯件中SiO2和Li2O的摩尔比从一般的1.7～3.0降低到0.9～1.5(Si原子和Li原子的摩尔比为0.45～0.75，提高了最终制备的二硅酸锂玻璃陶瓷坯件中偏硅酸锂晶体的含量，使偏硅酸锂也成为主晶相之一，从而提升坯件的可切削性。
优选地，步骤(1)所述主原料包括硅氧化物、锂氧化物、磷氧化物、铝氧化物、锆氧化物和钾氧化物。
本发明所述主原料并不局限为氧化物，在所需元素摩尔含量不变的前提下，所述主原料还可以为氯化物或磷酸盐。
优选地，所述主原料中，Si原子和Li原子的摩尔比为0.45～0.75，例如：0.45、0.53、0.62、0.70或0.75等。
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述硅氧化物的质量分数为55～70％，例如：55％、60％、62％、65％或70％等。
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述锂氧化物的质量分数为17～26％，例如：17％、19％、20％、24％或26％等。
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述磷氧化物的质量分数为6～17％，例如：6％、8％、10％、15％或17％等。
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述铝氧化物的质量分数为1～9％，例如：1％、2％、5％、7％或9％等。
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述锆氧化物的质量分数为1～15％，例如：1％、5％、8％、10％或15％等。
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述钾氧化物的质量分数为2～10％，例如：2％、4％、6％、8％或10％等。
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述磷氧化物和锆氧化物的总质量分数为10～25％，例如：10％、12％、15％、20％或25％等。
磷源和锆源作为成核剂能改变二硅酸锂玻璃陶瓷的棒状互锁结构是因为P2O5在热处理工序中会和Li2O形成磷酸锂晶体，它和ZrO2都能作为偏硅酸锂晶体形成的核心。核心的数量越多，则偏硅酸锂晶体的数量也越多，因为偏硅酸锂的总量固定，所以偏硅酸锂晶体的尺寸越小，之后偏硅酸锂晶体转化成的二硅酸锂晶体也越小。此外，未作为核心的ZrO2晶体也可以占据偏硅酸锂晶体和二硅酸锂晶体的一部分生长空间。晶体无法充分长大，尺寸微小，不足以使晶体在空间位置上相互阻碍，形成棒状互锁结构，而是形成了纳米级的球形晶体和纳米级的棒状晶体。
优选地，步骤(1)所述混合的过程中还加入添加剂。
优选地，所述添加剂包括B、Na、Mg、Ca、Ba、Ti、V或稀土元素的氧化物、氯化物或磷酸盐中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(1)所述一步高温熔融处理包括一段高温熔融处理和二段高温熔融处理。
优选地，所述一段高温熔融处理的温度为1450～1650℃，例如：1450℃、1500℃、1550℃、1600℃或1650℃等。
优选地，所述一段高温熔融处理的时间为2～5h，例如：2h、2.5h、3h、4h或5h等。
优选地，所述二段高温熔融处理的温度为1200～1400℃，例如：1200℃、1250℃、1300℃、1350℃或1400℃等。
优选地，所述一段高温熔融处理到二段高温熔融处理的降温速度为2～5℃/min，例如：2℃/min、2.5℃/min、3℃/min、4℃/min或5℃/min等。
优选地，步骤(2)所述二步高温熔融处理包括三段高温熔融处理和四段高温熔融处理。
优选地，所述三段高温熔融处理的温度为1450～1650℃，例如：1450℃、1500℃、1550℃、1600℃或1650℃等。
优选地，所述三段高温熔融处理的时间为2～5h，例如：2h、2.5h、3h、4h或5h等。
优选地，所述四段高温熔融处理的温度为1200～1400℃，例如：1200℃、1250℃、1300℃、1350℃或1400℃等。
优选地，所述三段高温熔融处理到四段高温熔融处理的降温速度为2～5℃/min，例如：2℃/min、2.5℃/min、3℃/min、4℃/min或5℃/min等。
优选地，所述浇注入模具前对模具进行预热处理。
优选地，所述预热处理的温度为300～600℃，例如：300℃、350℃、400℃、500℃或600℃等。
优选地，步骤(3)所述热处理包括一段热处理和二段热处理。
优选地，所述一段热处理的温度为500～700℃，例如：500℃、550℃、600℃、650℃或700℃等。
优选地，所述一段热处理的时间为2～5h，例如：2h、2.5h、3h、4h或5h等。
优选地，所述二段热处理的温度为750～900℃，例如：750℃、800℃、820℃、850℃或900℃等。
优选地，所述二段热处理的时间为1～30min，例如：1min、5min、10min、20min或30min等。
第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的应用，所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件用于牙科修复材料。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件，可以直接对其进行切削等机械加工制备牙科修复体，且不需要进一步热处理，减小了变形的风险，所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的强度较高，可用于制备嵌体、贴面、单冠等牙科修复体，代替天然牙实现咀嚼功能和美观效果。
(2)本发明所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件不仅强度较高，且可以直接进行切削，不仅能够缩短牙科诊疗时间，而且方便牙科医师对修复效果进行术前判断，对于提升牙齿的修复效果和患者的诊疗体验有重要意义。
(3)本发明所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的强度可达345MPa以上，同时表现出良好的可削性。
附图说明
图1是本发明实施例1所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的SEM图。
图2是本发明实施例1所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的XRD图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明实施例和对比例中比例若无特殊说明均为质量份。
实施例1
本实施例提供了一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件，所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件通过如下方法制得：
(1)将SiO2、Li2O、P2O5、Al2O3、ZrO2、K2O、ZnO、CeO2、Er2O3、V2O5和TiO2按照质量比为52:22:9:1.5:8.5:4:2:1:0.5:0.5:1混合，以10℃/min的速率升温到1500℃后，保温3h，以4℃/min的速率降温到1250℃，将高温熔体倒入水中进行水淬，得到玻璃渣料；
(2)将玻璃渣料10℃/min的速率升温到1500℃后，保温3h，以4℃/min的速率降温到1250℃，将得到的高温熔体浇注进已预热到500℃的模具中，得到玻璃坯件，将玻璃坯件升温至700℃后保温4h，再升温至900℃后保温16min，之后降至室温，得到所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件，所述坯件中，Si原子和Li原子的摩尔比为0.59:1。
所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的SEM如图1所示，由图1可以看出，本发明所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件中含有棒状二硅酸锂晶体、球形二硅酸锂晶体和球形偏硅酸锂晶体，其中，球形二硅酸锂晶体的粒径为300nm，棒状二硅酸锂晶体的长度为300nm，球形偏硅酸锂晶体的中值粒径D50为200nm。
所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的XRD图如图2所示，由图2可以看出，本发明所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件中含有二硅酸锂和偏硅酸锂两种化合物。
实施例2
本实施例提供了一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件，所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件通过如下方法制得：
(1)将SiO2、Li2O、P2O5、Al2O3、ZrO2、K2O、ZnO、CeO2、Er2O3、V2O5、TiO2和B2O3按照质量比为48:18:8:4:9:6:3:2:1:1:1:0.5混合，以10℃/min的速率升温到1450℃后，保温5h，以3℃/min的速率降温到1200℃，将高温熔体倒入水中进行水淬，得到玻璃渣料；
(2)将玻璃渣料以10℃/min的速率升温到1450℃后，保温5h，以3℃/min的速率降温到1200℃，将得到的高温熔体浇注进已预热到300℃的模具中，得到玻璃坯件，将玻璃坯件升温至500℃后保温5h，再升温至750℃后保温30min，之后降至室温，得到所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件，所述坯件中，Si原子和Li原子的摩尔比为0.67:1，球形二硅酸锂晶体的粒径为400nm，棒状二硅酸锂晶体的长度为500nm，球形偏硅酸锂晶体的粒径为350nm。
实施例3
本实施例提供了一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件，所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件通过如下方法制得：
(1)将SiO2、Li2O、P2O5、Al2O3、ZrO2、K2O、ZnO、CeO2、Nd2O3、Er2O3、V2O5、Tb4O7和TiO2按照质量比为50:20:10:4:5:7:2:1:1.5:0.5:0.5:1.5:1:1混合，以10℃/min的速率升温到1650℃后，保温2h，以3℃/min的速率降温到1400℃，将高温熔体倒入水中进行水淬，得到玻璃渣料；
(2)将玻璃渣料以10℃/min的速率升温到1650℃后，保温2h，以3℃/min的速率降温到1400℃，将得到的高温熔体浇注进已预热到600℃的模具中，得到玻璃坯件，将玻璃坯件升温至700℃后保温2h，再升温至900℃后保温1min，之后降至室温，得到所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件，所述坯件中，Si原子和Li原子的摩尔比为0.63:1，球形二硅酸锂晶体的粒径为500nm，棒状二硅酸锂晶体的长度为500nm，球形偏硅酸锂晶体的粒径为400nm。
实施例4
本实施例与实施例1区别仅在于，SiO2和Li2O的质量比为40:25(Si原子和Li原子的摩尔比0.4:1)，其他条件与参数与实施例1完全相同。
实施例5
本实施例与实施例1区别仅在于，SiO2和Li2O的质量比为54:17(Si原子和Li原子的摩尔比0.79:1)，其他条件与参数与实施例1完全相同。
实施例6
本实施例与实施例1区别仅在于，P2O5和ZrO2的添加质量比分别为1:5(磷源和锆源的总质量分数为6％)，其他条件与参数与实施例1完全相同。
实施例7
本实施例与实施例1区别仅在于，P2O5和ZrO2的添加质量比分别为15:13(磷源和锆源的总质量分数为28％)，其他条件与参数与实施例1完全相同。
对比例1
本对比例采用SiO2、Li2O、P2O5、Al2O3、ZrO2、K2O、CeO2、Er2O3、V2O5和TiO2按照质量比为72:12:6:2:2:2:1:0.5:0.5:2混合，以10℃/min的速率升温到1650℃后，保温2h，以3℃/min的速率降温到1400℃，将高温熔体倒入水中进行水淬，得到玻璃渣料。
将玻璃渣料以10℃/min的速率升温到1650℃后，保温2h，以3℃/min的速率降温到1400℃，将得到的高温熔体浇注进已预热到600℃的模具中，得到玻璃坯件，将玻璃坯件升温至700℃后保温2h，再升温至900℃后保温1min，之后降至室温，得到二硅酸锂玻璃陶瓷坯件。
性能测试：
对实施例和对比例制得玻璃陶瓷进行测试，其中，依照GB 30367-2013所述方法测试强度，测试结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，由实施例1-3可得，本发明所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的强度可达345MPa以上，同时表现出良好的可削性。
由实施例1和实施例4-5对比可得，本发明所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件中，硅和锂的比例会影响其性能，将Si原子和Li原子的摩尔比控制在0.45～0.75:1，所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的性能较好，若硅占比过高，玻璃陶瓷坯件中会含有过多的二硅酸锂而导致可切削性下降；若锂占比过高，最终制备的玻璃陶瓷坯件中会含有过多的偏硅酸锂而导致机械性能和耐酸蚀性能下降。
由实施例1和实施例6-7对比可得，本发明所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的制备过程中，磷源和锆源的添加量会影响制得可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的性能，将磷源和锆源的总质量分数控制在10～25％，制得可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的性能较好，若添加量过大，易使玻璃坯件在这一阶段就析出晶体，造成晶体析出不均匀和晶体主晶相改变，影响最终成品的机械性能和美学效果，若添加量过小，球形晶体含量过少，可削性下降明显。
由实施例1和对比例1对比可得，本发明通过简单的方法可以制得包含二硅酸锂晶体和偏硅酸锂晶体的玻璃陶瓷，所述二硅酸锂晶体为纳米级球形晶体和纳米级棒状晶体的混合，偏硅酸锂晶体为纳米级球形晶体，均匀分散在二硅酸锂晶体之中，这些晶体未形成互锁结构，排列更加松散，因此提升了坯件的可切削性。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件，其特征在于，所述二硅酸锂玻璃陶瓷坯件包括二硅酸锂晶体和偏硅酸锂晶体，所述二硅酸锂晶体包括球形二硅酸锂晶体和棒状二硅酸锂晶体，所述偏硅酸锂晶体包括球形偏硅酸锂晶体。
2.如权利要求1所述的可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件，其特征在于，所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件中Si原子和Li原子的摩尔比为0.45～0.75。
3.如权利要求1或2所述的可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件，其特征在于，所述球形二硅酸锂晶体的粒径为150～900nm；
优选地，所述棒状二硅酸锂晶体的长度为200～950nm；
优选地，所述球形偏硅酸锂晶体的粒径为100～900nm。
4.一种如权利要求1-3任一项所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将主原料混合，进行一步高温熔融处理，经水淬后得到玻璃渣料；
(2)对玻璃渣料进行二步高温熔融处理，浇注入模具，得到玻璃坯件；
(3)对所述玻璃坯件进行热处理得到所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述主原料包括硅氧化物、锂氧化物、磷氧化物、铝氧化物、锆氧化物和钾氧化物；
优选地，所述主原料中，Si元素和Li元素的摩尔比为0.45～0.75；
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述硅氧化物的质量分数为55～70％；
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述锂氧化物的质量分数为17～26％；
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述磷氧化物的质量分数为6～17％；
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述铝氧化物的质量分数为1～9％；
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述锆氧化物的质量分数为1～15％；
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述钾氧化物的质量分数为2～10％；
优选地，以所述主原料的质量为100％计，所述磷氧化物和锆氧化物的总质量分数为10～25％。
6.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的过程中还加入添加剂；
优选地，所述添加剂包括B、Na、Mg、Ca、Ba、Ti、V或稀土元素的氧化物、氯化物或磷酸盐中的任意一种或至少两种的组合。
7.如权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述一步高温熔融处理包括一段高温熔融处理和二段高温熔融处理；
优选地，所述一段高温熔融处理的温度为1450～1650℃；
优选地，所述一段高温熔融处理的时间为2～5h；
优选地，所述二段高温熔融处理的温度为1200～1400℃；
优选地，所述一段高温熔融处理到二段高温熔融处理的降温速度为2～5℃/min。
8.如权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述二步高温熔融处理包括三段高温熔融处理和四段高温熔融处理；
优选地，所述三段高温熔融处理的温度为1450～1650℃；
优选地，所述三段高温熔融处理的时间为2～5h；
优选地，所述四段高温熔融处理的温度为1200～1400℃；
优选地，所述三段高温熔融处理到四段高温熔融处理的降温速度为2～5℃/min；
优选地，所述浇注入模具前对模具进行预热处理；
优选地，所述预热处理的温度为300～600℃。
9.如权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述热处理包括一段热处理和二段热处理；
优选地，所述一段热处理的温度为500～700℃；
优选地，所述一段热处理的时间为2～5h；
优选地，所述二段热处理的温度为750～900℃；
优选地，所述二段热处理的时间为1～30min。
10.一种如权利要求1-3任一项所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件的应用，其特征在于，所述可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件用于牙科修复材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310992481.8A CN117003489A (zh) | 2023-08-08 | 2023-08-08 | 一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310992481.8A CN117003489A (zh) | 2023-08-08 | 2023-08-08 | 一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117003489A true CN117003489A (zh) | 2023-11-07 |
Family
ID=88561572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310992481.8A Pending CN117003489A (zh) | 2023-08-08 | 2023-08-08 | 一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117003489A (zh) |
-
2023
- 2023-08-08 CN CN202310992481.8A patent/CN117003489A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102246195B1 (ko) | 절삭가공을 위한 치과용 벌크 블록 및 그 제조방법 | |
| KR101813488B1 (ko) | 나노 크기의 결정상을 갖는 리튬 디실리케이트 결정화 유리 제조 방법 | |
| KR20170026697A (ko) | 상부구조물이 연결된 치과용 결정화 유리 블록 및 이의 제조방법 | |
| WO2014081454A1 (en) | Lithium silicate glass ceramic for fabrication of dental appliances | |
| KR102446072B1 (ko) | 절삭가공을 위한 치과용 벌크 블록 및 그 제조방법 | |
| EP4375253A1 (en) | Glass ceramic composition, preparation method and application thereof | |
| KR102641760B1 (ko) | 치과용 벌크 블록 및 그 제조방법 | |
| CN117003489A (zh) | 一种可切削二硅酸锂玻璃陶瓷坯件及其制备方法和应用 | |
| CN115849720A (zh) | 一种玻璃陶瓷材料及其制备方法、义齿 | |
| US20240090986A1 (en) | Dental bulk block for machining and method for manufacturing same | |
| TWI838766B (zh) | 牙科用塊體及其製造方法 | |
| KR102582076B1 (ko) | 절삭가공을 위한 치과용 벌크 블록 및 그 제조방법 | |
| KR102582075B1 (ko) | 절삭가공을 위한 치과용 벌크 블록 및 그 제조방법 | |
| CN114455843B (zh) | 一种牙科用玻璃陶瓷及其制备方法、牙科修复体 | |
| JP7062255B2 (ja) | 切削加工のための歯科用バルクブロック及びその製造方法 | |
| US20240228367A9 (en) | Glass ceramic composition, preparation method and application thereof | |
| KR102519286B1 (ko) | 치과용 벌크 블록 및 그 제조방법 | |
| KR20110059971A (ko) | 치아용 고강도 세라믹 블록 및 그 제조방법 | |
| CN116354605A (zh) | 牙科玻璃陶瓷及其制备方法 | |
| CN117279592A (zh) | 用于切削加工的牙科用大型块体及其制造方法 | |
| CN117042721A (zh) | 用于切削加工的牙科用大型块体及其制造方法 | |
| JP2023534777A (ja) | 歯科用バルクブロック及びその製造方法 | |
| JPH07315868A (ja) | 結晶化ガラス材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |