[发明专利]一种高强度二硅酸锂微晶玻璃材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度二硅酸锂微晶玻璃材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：制备Li₂O‑K₂O‑P₂O₅‑ZrO₂‑SiO₂体系基础玻璃：步骤二：将基础玻璃加热至500～600℃并保温0.5～1h，然后加热至700～750℃并保温0.5～1h，再加热至810～860℃并保温1～6h，获得二硅酸锂微晶玻璃材料本体；步骤三：将材料本体在900～1000℃热处理30～60s，然后将颗粒度为200nm～5um的非晶GeO₂微粉高温喷涂至材料本体表面，然后经冷却、浸湿、晾干后获得高强度二硅酸锂微晶玻璃。该玻璃可用于高性能义齿材料、人工骨骼修复材料、以及高性能工业陶瓷等领域，因此具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及微晶玻璃材料技术领域，尤其涉及一种高强度二硅酸锂微晶玻璃材料的制备方法，适用于高性能义齿材料、人工骨骼修复材料、以及高性能工业陶瓷等应用领域。

背景技术

二硅酸锂微晶玻璃是已知微晶玻璃体系中强度最高的，其抗弯强度高达400MPa，已广泛应用于义齿和人工骨骼修复。多年来，牙科材料的定价权一直被维它和义获嘉等国外公司所把控，致使当前一颗全瓷牙的价格高达几千上万元，远超普通百姓可以承受的消费能力。遗憾的是，国内的大部分研究人员依然把目标定位于基于以上国外公司产品的色泽调节和加工，很少有人致力于具有自主知识产权的基础材料攻关。究其原因是二硅酸锂微晶玻璃产品已遇到了性能提升的天花板，当前没有可适用的理论或工艺可以实现二硅酸锂微晶玻璃产品强度的进一步提高。如果能够在当前国际主流产品现有性能的基础上实现强度的大幅步提升，则不仅可以迅速抢占牙科材料市场占有率，更为关键的是可以抢先布局高强度陶瓷在5G通讯、航天航空及发动机等高端产业链的应用，这对于破解当前国际技术封锁、国内高精尖行业发展受制于人的局面具有非常重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低廉、品质优良的高强度二硅酸锂微晶玻璃材料的制备方法。

本发明的技术方案是：一种高强度二硅酸锂微晶玻璃材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：制备Li₂O-K₂O-P₂O₅-ZrO₂-SiO₂体系基础玻璃：

步骤二：将步骤一获得的基础玻璃以5～10℃/min的速率加热至500～600℃并保温0.5～1h，然后以5～10℃/min的速率加热至700～750℃并保温0.5～1h，再以5～10℃/min的速率加热至810～860℃并保温1～6h，获得二硅酸锂微晶玻璃材料本体；

步骤三：将步骤二制备出的二硅酸锂微晶玻璃材料本体在900～1000℃热处理30～60s，然后采用高温喷涂技术将颗粒度为200nm～5um的非晶GeO₂微粉按任一比例喷涂至二硅酸锂微晶玻璃材料本体表面，然后自然冷却至室温并置于常温自来水中浸湿，经自然晾干后获得高强度二硅酸锂微晶玻璃。

所述步骤一中基础玻璃的制备步骤为：按重量百分比：SiO₂ 62～66%，Li₂O 9～15%，ZrO₂ 5～11 %，K₂O 5～6 %，P₂O₅ 4～5 %，Al₂O₃ 1～2 %，GeO₂ 1～2 %，将原料混合均匀并过80目标准筛后，经1400～1450℃高温熔融并保温2～5小时，然后将玻璃液引入到模具中进行退火冷却，退火温度为400～500℃并保温时间为2～4h，将退火后的玻璃切割、打磨、抛光备用。