專利名稱：以Li的制作方法
技術領域：
本發明涉及微晶玻璃及其制備方法。
背景技術：
微晶玻璃自從20世紀50年代末期研制成功以來，在機械電子、航天工業、生物醫學等領域取得了令人矚目的成就。尤其是作為新型口腔修復材料的生物微晶玻璃，具有其獨特的優勢。全瓷修復已成為當今口腔固定修復的主要發展趨勢之一。1986年，Ivoclar公司與蘇黎世大學共同研制出白榴石(leucite)玻璃陶瓷IPS Empress，熱壓鑄入制備工藝已廣泛用于制備牙科玻璃陶瓷材料。但白榴石體系微晶玻璃的彎曲強度較低，只有160～180MPa，不能滿足用于固定橋的修復。1998年該公司仍然采用熱壓鑄入的制備工藝推出IPS Empress2型玻璃陶瓷，強度得到提高。控制其顯微結構達到美觀、滿足強度和生物相容性的需要，是口腔修復領域需要解決的主要問題。微晶玻璃的制備工藝是獲得優良力學性能的重要條件之一。對于含有云母相的可切削微晶玻璃體系及其他低熔點的玻璃體系可以采用熔融法制備工藝，進行高溫澆鑄成型后再進行晶化處理；而對于加入ZrO2作為增強相的微晶玻璃會導致此體系的熔點升高，一般是冷等靜壓成型后，進行無壓燒結，但微晶玻璃析晶度低、力學性能差，燒結溫度和晶化溫度之間的關系難以掌握。
發明內容
本發明為解決現有微晶玻璃析晶度低、力學性能差的問題，提出了一種以Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃及其制備方法，該方法解決問題的具體技術方案如下本發明的微晶玻璃由SiO2、Li2O、P2O5、ZnO、K2O、CaO為原料組成，各原料成分的含量為SiO260～75wt％、Li2O15～18wt％、P2O52～11wt％、ZnO2.5～3.5wt％、K2O4～6.5wt％、CaO1～1.5wt％。
本發明以Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃的制備步驟如下步驟一、以SiO260～75wt％、Li2O15～18wt％、P2O52～11wt％、ZnO2.5～3.5wt％、K2O4～6.5wt％、CaO1～1.5wt％作為原料，采用醫用酒精為介質在球磨罐中球磨4～8小時后，在100～200℃的砂浴中緩慢烘干；步驟二、將步驟一烘干后的原始粉末放入坩堝中，將坩堝放在空氣氣氛爐中以2℃/min～10℃/min的升溫速率，升溫至1350～1450℃并保溫0.5～3小時，使原始粉末熔化得到均勻一致的玻璃熔液；步驟三、將經步驟二獲得的玻璃熔液在1350～1450℃熔化溫度下迅速進行水淬成塊狀原始玻璃；步驟四、將經步驟三獲得的原始玻璃在球磨罐中以150轉/分鐘～300轉/分鐘的轉速，球磨10～30小時后得到的原始玻璃粉末，粉末的粒度為0.5μm～2μm；步驟五、將經步驟四獲得的原始玻璃粉末裝入耐熱鋼模具中放在熱壓燒結爐中，以3℃/min～10℃/min的升溫速率升溫至800℃～900℃，并采用10～40Mpa進行單軸施壓，在800℃～900℃下燒結0.5～2小時后高溫脫模并隨爐冷卻，即制備出以Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的二硅酸鋰為主晶相的微晶玻璃。
本發明以Li2O-SiO2-P2O5為主要原料采用熱壓燒結工藝制備微晶玻璃的方法得到微晶玻璃的主晶相為棒狀的二硅酸鋰晶體，該晶體的析晶度高，可達到80％～90％，力學性能好，其抗彎強度在100～300MPa，斷裂韌性在1.5MPa/m1/2～3.0MPa/m1/2，制備工藝簡單，熱壓燒結后不需要經過晶化處理。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式的微晶玻璃由SiO2、Li2O、P2O5、ZnO、K2O、CaO為原料組成，各原料成分的含量為SiO260～75wt％、Li2O15～18wt％、P2O52～11wt％、ZnO2.5～3.5wt％、K2O4～6.5wt％、CaO1～1.5wt％。
具體實施例方式
二本實施方式的微晶玻璃由SiO264.5wt％、Li2O18wt％、P2O58wt％、ZnO2wt％、K2O6.5wt％、CaO1wt％組成。
具體實施例方式
三本實施方式的微晶玻璃由SiO271wt％、Li2O15wt％、P2O56wt％、ZnO2.5wt％、K2O4wt％、CaO1.5wt％組成。
具體實施例方式
四本實施方式的微晶玻璃由含SiO273.5wt％、Li2O15wt％、P2O52.5wt％、ZnO23wt％、K2O5wt％、CaO1wt％組成。
具體實施例方式
五本實施方式以Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃的制備采用下列步驟步驟一、以SiO260～75wt％、Li2O15～18wt％、P2O52～11wt％、ZnO2.5～3.5wt％、K2O4～6.5wt％、CaO1～1.5wt％作為原料，采用醫用酒精為介質，在瑪瑙罐中球磨4～8小時后，在100～200℃的砂浴中緩慢烘干；SiO2∶Li2O的摩爾比為1.8～2.2∶1；由于在原料中加入P2O5作為形核劑，可以顯著細化晶粒，獲得亞微米級細小、棒狀的二硅酸鋰晶體，而且析出的晶體能夠均勻分布在玻璃基體中，從而提高微晶玻璃的力學性能；步驟二、將步驟一烘干后的原始粉末放入Al2O3坩堝中，將坩堝放在空氣氣氛爐中以2℃/min～10℃/min的升溫速率，升溫至1350～1450℃并保溫0.5～3小時，使原始粉末熔化得到均勻一致的玻璃熔液；步驟三、將經步驟二獲得的玻璃熔液在1350～1450℃熔化溫度下迅速進行水淬成小塊原始玻璃；步驟四、將經步驟三獲得的原始玻璃在瑪瑙罐中以150轉/分鐘～300轉/分鐘的轉速，球磨10～30小時后得到的原始玻璃粉末，粉末的粒度為0.5μm～2μm；步驟五、將經步驟四獲得的原始玻璃粉末裝入耐熱鋼模具中放在熱壓燒結爐中，以3℃/min～10℃/min的升溫速率升溫至800℃～900℃，并采用10～40Mpa進行單軸施壓，在800℃～900℃燒結0.5～2小時后高溫脫模并隨爐冷卻，即制備出以Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的二硅酸鋰為主晶相的微晶玻璃。
具體實施例方式
六本實施方式與具體實施方式
五的不同點在于原料由Li2O17.57wt％；SiO270.3wt％；ZnO3.1wt％；K2O5.3wt％；CaO1.06wt％；P2O52.7wt％組成，將上述原料球磨4小時后，在1350℃下熔化并且水淬后，在瑪瑙罐中球磨20小時，將球磨后的原始玻璃粉末裝入耐熱鋼模具中進行熱壓燒結，以3℃/min～10℃/min的升溫速率加熱到840℃，并在32Mpa下保溫1小時后高溫脫模，材料的密度為2.50g/cm3，三點彎曲強度為249.9MPa，斷裂韌性為2.12MPa·m1/2，維氏硬度為5.9GPa。其它步驟與具體
具體實施例方式
七本實施方式與具體實施方式
五的不同點在于原料由Li2O17wt％；SiO268.45wt％；ZnO3wt％；K2O5.3wt％；CaO1.0wt％；P2O55.25wt％組成，將上述原料球磨6小時后，在1400℃下熔化并且水淬后，在瑪瑙罐中球磨24小時，以3℃/min～10℃/min的升溫速率加熱到840℃，在32MPa下保溫1小時后高溫脫模，材料的密度為2.49g/cm3，三點彎曲強度為214.6MPa，斷裂韌性為2.20MPa·m1/2，維氏硬度為6.0GPa。其它步驟與具體實施方式
五相同。
具體實施例方式
八本實施方式與具體實施方式
五的不同點在于原料由Li2O17wt％；SiO268.45wt％；ZnO3wt％；K2O5.3wt％；CaO1.0wt％；P2O55.25wt％組成，將上述原料球磨8小時后在1450℃下熔化并且水淬后，在瑪瑙罐中球磨30小時，以3℃/min～10℃/min的升溫速率加熱到850℃，在25Mpa下保溫1小時后高溫脫模，材料的密度為2.50g/cm3，三點彎曲強度為241.1MPa，斷裂韌性為2.09MPa·m1/2，維氏硬度為6.0GPa。其它步驟與具體
權利要求
1.Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃，其特征在于它由SiO2、Li2O、P2O5、ZnO、K2O、CaO為原料組成，各原料成分的含量為SiO260～75wt％、Li2O15～18wt％、P2O52～11wt％、ZnO2.5～3.5wt％、K2O4～6.5wt％、CaO1～1.5wt％。
2.根據權利要求1所述的Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃，其特征在于SiO2與Li2O的摩爾比為1.8～2.2∶1。
3.根據權利要求1或2所述的Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃，其特征在于它由SiO264.5wt％、Li2O18wt％、P2O58wt％、ZnO2wt％、K2O6.5wt％、CaO1wt％組成。
4.根據權利要求1或2所述的Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃，其特征在于它由SiO271wt％、Li2O15wt％、P2O56wt％、ZnO2.5wt％、K2O4wt％、CaO1.5wt％組成。
5.根據權利要求1或2所述的Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃，其特征在于它由SiO273.5wt％、Li2O15wt％、P2O52.5wt％、ZnO3wt％、K2O5wt％、CaO1wt％組成。
6.以Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃的制備方法，其特征在于它由下列步驟完成步驟一、以SiO260～75wt％、Li2O15～18wt％、P2O52～11wt％、ZnO2.5～3.5wt％、K2O4～6.5wt％、CaO1～1.5wt％作為原料，采用醫用酒精為介質在球磨罐中球磨4～8小時后，在100～200℃的砂浴中緩慢烘干；步驟二、將步驟一烘干后的原始粉末放入坩堝中，將坩堝放在空氣氣氛爐中以2℃/min～10℃/min的升溫速率，升溫至1350～1450℃并保溫0.5～3小時，使原始粉末熔化得到均勻一致的玻璃熔液；步驟三、將經步驟二獲得的玻璃熔液在1350～1450℃熔化溫度下迅速進行水淬成塊狀原始玻璃；步驟四、將經步驟三獲得的原始玻璃在球磨罐中以150轉/分鐘～300轉/分鐘的轉速，球磨10～30小時后得到的原始玻璃粉末，粉末的粒度為0.5μm～2μm；步驟五、將經步驟四獲得的原始玻璃粉末裝入耐熱鋼模具中放在熱壓燒結爐中，以3℃/min～10℃/min的升溫速率升溫至800℃～900℃，并采用10～40Mpa進行單軸施壓，在800℃～900℃下燒結0.5～2小時后高溫脫模并隨爐冷卻，即制備出以Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的二硅酸鋰為主晶相的微晶玻璃。
7.根據權利要求6所述的以Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃的制備方法，其特征在于SiO2與Li2O的摩爾比為1.8～2.2∶1。
8.根據權利要求6或7所述的以Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃的制備方法，其特征在于它由Li2O17.57wt％；SiO270.3wt％；ZnO3.1wt％；K2O5.3wt％；CaO1.06wt％；P2O52.7wt％組成，將上述原料球磨4小時后，在1350℃下熔化并且水淬后，在瑪瑙罐中球磨20小時，將球磨后的原始玻璃粉末裝入耐熱鋼模具中進行熱壓燒結，以3℃/min～10℃/min的升溫速率加熱到840℃，并在32Mpa下保溫1小時后高溫脫模，材料的密度為2.50g/cm3，三點彎曲強度為249.9MPa，斷裂韌性為2.12MPa·m1/2，維氏硬度為5.9GPa。
9.根據權利要求6或7所述的以Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃的制備方法，其特征在于它由Li2O17wt％；SiO268.45wt％；ZnO3wt％；K2O5.3wt％；CaO1.0wt％；P2O55.25wt％組成，將上述原料球磨6小時后，在1400℃下熔化并且水淬后，在瑪瑙罐中球磨24小時，以3℃/min～10℃/min的升溫速率加熱到840℃，在32MPa下保溫1小時后高溫脫模，材料的密度為2.49g/cm3，三點彎曲強度為214.6MPa，斷裂韌性為2.20MPa·m1/2，維氏硬度為6.0GPa。
10.根據權利要求6或7所述的以Li2O-SiO2-P2O5為主要原料的微晶玻璃的制備方法，其特征在于它由Li2O17wt％；SiO268.45wt％；ZnO3wt％；K2O5.3wt％；CaO1.0wt％；P2O55.25wt％組成，將上述原料球磨8小時后在1450℃下熔化并且水淬后，在瑪瑙罐中球磨30小時，以3℃/min～10℃/min的升溫速率加熱到850℃，在25Mpa下保溫1小時后高溫脫模，材料的密度為2.50g/cm3，三點彎曲強度為241.1MPa，斷裂韌性為2.09MPa·m1/2，維氏硬度為6.0GPa。
全文摘要
以Li
文檔編號C03B32/00GK1778747SQ20051001043
公開日2006年5月31日 申請日期2005年10月14日 優先權日2005年10月14日
發明者溫廣武, 鄭欣, 宋亮 申請人:哈爾濱工業大學