[发明专利]高强度、高透性玻璃陶瓷结构体及其制备方法和所得产品

说明书

本发明提供了一种高强度、高透性玻璃陶瓷结构体及其制备方法和所得产品，属于玻璃陶瓷材料领域。本发明提供的高强度、高透性玻璃陶瓷结构体，通过将氧化硅、氧化锌、氢氧化铝、碳酸锂与成核剂按质量比例进行混合熔融，然后将所得熔融物水淬、破碎后，再进行熔融、浇注和脱模得到。本发明通过调整碳酸锂、氧化硅等原料的制备工艺使其更易于分相晶化，继而在保持良好的透性前提下，提高玻璃陶瓷结构体的机械性能并展现良好的产品一致性，所述结构体的强度一致性≥0.95、化学稳定性一致性为≥0.96且透性一致性为≥0.94，所述结构体的三点抗弯强度≥450MPa且化学稳定性＜16ug/cm²。

技术领域

本发明属于玻璃陶瓷材料领域，尤其涉及一种高强度、高透性玻璃陶瓷结构体及其制备方法和所得产品。

背景技术

玻璃陶瓷是由基质玻璃在晶化热处理后得到的由晶相和玻璃相组成的多相固体材料，集中了陶瓷和玻璃的优点，在牙科全瓷修复材料中占有重要地位。牙科全瓷材料种类繁多，各具优势。长石瓷透明度高，但机械性能较低，主要作为饰面瓷；氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷机械强度大大提高，但材料的光学透明性显著下降，氧化锆陶瓷的遮光性已基本接近金属，且两类材料加工程序均较为复杂。

二硅酸锂晶体具有适宜的热膨胀系数和光折射系数，与玻璃相能够达到良好的热力学和光学匹配，能够使二硅酸锂玻璃陶瓷实现高强度和半透明性的最优化组合，是前牙美学修复的理想材料，在全瓷美学修复领域具有广阔的应用前景。但是目前牙科二硅酸锂玻璃陶瓷材料产品单一，成本较高，透性和强度不能很好的兼顾限制了其在临床的广泛开展。因此，研发高透性、高强度的二硅酸锂玻璃陶瓷产品，对于推广全瓷修复应用场景和降低修复成本而言，具有积极的理论与现实意义。

针对当前产品强度低的问题，CN103201229B提出高锆抑制裂纹扩展，但氧化锆在硅酸盐中溶解度很小，易出现浑浊现象，使产品透性降低。US8759237B2提出添加钴等过渡金属氧化物的方式来抑制分相，提高产品透性，但强度又收到一定影响。并且以二硅酸锂为主晶相的玻璃陶瓷常以氧化硅、碳酸锂等为原料，而当前主流制备工艺制备的以上原料，很难满足二硅酸锂玻璃陶瓷具有高一致性的特性。

因此，本领域亟需开发一种同时兼顾机械强度与透性的产品，同时产品要有良好的强度一致性、透性一致性及稳定性一致性，以拓展玻璃陶瓷在生物医疗领域的应用场景。

发明内容

本发明提供了一种高强度、高透性玻璃陶瓷结构体及其制备方法和所得产品，通过调整碳酸锂、氧化硅等原料的制备工艺使其更易于分相晶化，继而在保持良好的透性前提下，提高玻璃陶瓷结构体的机械性能并展现良好的产品一致性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种高强度、高透性玻璃陶瓷结构体，通过将氧化硅、氧化锌、氢氧化铝、碳酸锂与成核剂按质量比例进行混合熔融，然后将所得熔融物水淬、破碎后，再进行熔融、浇注和脱模得到。

作为优选，所述结构体的强度一致性≥0.95、化学稳定性一致性为≥0.96且透性一致性为≥0.94。

作为优选，所述结构体的三点抗弯强度≥450MPa且化学稳定性＜16ug/cm²。

本发明提供了一种根据上述技术方案任一项所述的高强度、高透性玻璃陶瓷结构体的制备方法，包括以下步骤：

通过将氧化硅、氧化锌、氢氧化铝、碳酸锂与成核剂按质量比例进行混合熔融，得到熔融物；

将所得熔融物进行水淬、破碎，并将破碎得到的粉粒再进行熔融、浇注和脱模，得到高强度、高透性玻璃陶瓷结构体。

作为优选，所加入的氢氧化铝的含量为1.8～6.0mol％，且所加入的氧化锌和成核剂的含量之和为5～9mol％，余量为氧化硅和碳酸锂。

作为优选，所加入的氧化锌和成核剂的质量比为1:1-1:1.2；所加入的氧化硅和碳酸锂的质量比为2:1。