制备包含或含有硅酸锂玻璃陶瓷的成形体的方法以及成形体技术

本发明专利技术涉及一种生产包含或含有硅酸锂玻璃陶瓷的医用成形体的方法。为了使成形体的强度与现有技术相比提高，提出在具有对应于成形体的几何形状的包含或含有硅酸锂玻璃陶瓷的预成形体中，通过用具有更大直径的碱离子置换锂离子来产生表面压应力，其中在离子取代后，将预成形体用作成形体。

Preparation of the form and forming body containing or containing lithium silicate glass ceramics

The present invention relates to a method for producing medical form containing or containing lithium silicate glass ceramics. In order to make physical strength compared with the existing technology, proposed in which correspond to form geometry containing or containing lithium silicate glass ceramic preforms, alkali ion replacement by lithium ion has a larger diameter to produce surface compressive stress, which will replace the ion, preform used as a form.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备包含或含有硅酸锂玻璃陶瓷的成形体的方法以及成形体本专利技术涉及一种用于生产包含或含有硅酸锂玻璃陶瓷的医用、优选牙科用的成形体或其部分的方法，所述成形体或其部分特别是桥、冠、盖、嵌体、高嵌体或贴面。本专利技术还涉及一种呈医用、特别是牙科用物品或其部分的形式的成形体，特别是桥、冠、盖、嵌体、高嵌体或贴面，其包含或含有硅酸锂玻璃陶瓷。由于强度和生物相容性的原因，坯料用的硅酸锂玻璃陶瓷在制造牙科修复体中的用途已在牙科技术中得到证明。优点在于，如果硅酸锂坯料含有偏硅酸锂作为主晶相，则在没有困难的情况下进行机械加工是可能的，没有高的工具磨损。在其中将产物转化为二硅酸锂玻璃陶瓷的随后热处理中，得到高强度。还得到良好的光学性能和足够的化学稳定性。相应的方法例如在DE19750794A1或DE10336913B4中公开。为了获得高强度而同时具有良好的半透明度，已知将至少一种来自氧化锆、氧化铪或其混合物，特别是氧化锆的稳定剂加入至呈碳酸锂、石英、氧化铝等形式的起始材料(即通常的起始组分)中。此处注意例如DE102009060274A1，WO2012/175450A1，WO2012/175615A1，WO2013/053865A2或EP2662342A1。本专利技术的目的是开发一种上述类型的方法，使得简单的工艺技术措施允许与现有技术相比增加了成形体的强度。根据本专利技术，基本上满足了该目的，因为在几何形状对应于成形体的包含或含有硅酸锂玻璃陶瓷的预成形体中，通过用具有更大直径的碱离子(例如钾离子、钠离子和/或铷离子)置换锂离子而产生表面压应力，其中在离子取代后，将预成形体用作成形体。因此，术语成形体包括可能的后续加工，例如在镶嵌冠或桥的牙科应用中。令人惊讶的是，发现当硅酸锂玻璃陶瓷的预成形体中存在的锂离子被更大的碱离子置换时，产生预应力，从而产生表面压应力，达到强度显著增加的程度。还令人惊讶的是，耐蚀性同时增加。因此发现除了通过离子交换增加强度之外(其中获得特别是大于500Mpa的弯曲强度，如使用DINENISO6872-2009-01中规定的三点弯曲测量方法所确定的)，还实现耐化学性的改善，其显示<95μgxcm-2的化学溶解度(也通过DINENISO6872-2009-1中给出的方法测定)。优选使用Na、K、Cs和/或Rb作为碱离子来产生表面压应力。特别是，预期预成形体在含有碱离子的熔体中进行退火。熔体可以含有一种碱金属或多种碱金属的离子。因此，特别地，熔体包含溶解在熔体中的元素，所述元素赋予预成形体颜色。这些可以是原子序数在58和70之间的一种或多种镧系元素，优选铈、镨、铽或铒。然而，也可以使用钒、锰、铁、钇或锑来提供颜色。这些元素特别呈盐形式，使得它们溶解在含有碱离子的熔体中，使得赋予颜色的元素从液相扩散到玻璃陶瓷中。特别地，如果预成形体在含有钾离子的熔体中退火，则确保了锂离子和钾离子之间所需的交换。优选的盐熔体是KNO3、KCl或K2CO3盐熔体。以优选的方式，本专利技术的特征在于预成形体在含有钾离子的熔体中，特别是含有KNO3、KCl或K2CO3的熔体，或在含有钠离子的熔体中，特别是在含有NaNO3的熔体中，或在含有钾离子和钠离子的混合物的熔体中，特别是以50:50mol％的比例，优选在含有NaNO3和KNO3的熔体中退火。当预成形体在温度T≥300℃，特别是350℃≤T≤600℃，优选430℃≤T≤530℃下退火，时间t≥5分钟，特别是0.5小时≤t≤10小时，特别优选3小时≤t≤8小时时，在表面区域中所需的离子交换特别好。原则上在该区域中最多30分钟的较短退火时间足以在表面区域达到所需的表面压应力。然而，如果需要下降至20μm或更大的深度的成形体强化，则根据退火温度需要更长的退火时间，例如6或10小时。独立地，退火后可用的成形体，特别是牙齿置换，不进行进一步的温度处理，或者如果进行的话，则温度低于200℃。在优选的实施方案中，预成形体由玻璃熔体制成，其作为起始组分至少包含SiO2、Al2O3、Li2O、K2O，至少一种成核剂，例如P2O5和至少一种稳定剂如ZrO2。以强调的方式，本专利技术的特征还在于锂离子不仅被更大的碱离子，特别是钾和/或钠离子置换，而且呈ZrO2形式的至少一种溶解的稳定剂包含在成形体的玻璃相中以增加起始物质的强度，其中相对于起始组合物，优选的重量百分比在8-12的范围内。在离子交换之前，预成形体具有要提供的成形体的几何形状，例如桥、冠、盖、嵌体、高嵌体或贴面。在进行离子交换之前，预成形体可以像在牙科领域中通常的那样经受釉料烧制。特别是，本专利技术的特征在于，预成形体由按重量百分比的以下组成的玻璃熔体制成：-SiO250-80,优选地52-70,特别优选56-61-成核剂，例如P2O50.5-11,优选地3-8,特别优选4-7-Al2O30-10,优选地0.5-5,特别优选1.5-3.2-Li2O10-25,优选地13-22,特别优选14-21-K2O0-13,优选地0.5-8,特别优选1.0-2.5-Na2O0-1,优选地0-0.5,特别优选0.2-0.5-ZrO20-20,优选地4-16,特别是6-14,特别优选8-12-CeO20-10,优选地0.5-8,特别优选1.0-2.5-Tb4O70-8,优选地0.5-6,特别优选1.0-2.0-任选地，镁、钙、锶和钡中的一种碱土金属或多种碱土金属的一种氧化物或多种氧化物0-20,优选地0-10,特别优选0-5，-任选地，选自氧化硼、氧化锡和氧化锌的一种氧化物或多种氧化物0-10,优选地0-7,特别是0-5，其中总和为100%重量。“任选地，一种氧化物或多种氧化物”是指不是绝对需要在玻璃熔体中包含的一种或多种氧化物。特别是，预成形体具有按重量百分比的以下组成：其中总和为100%重量。本专利技术的特征在于，在冷却期间或冷却至室温后，由玻璃熔体形成坯料，所述坯料在温度TW1下经时间段tW1进行至少第一热处理W1，其中620℃≤TW1≤800℃，特别是650℃≤TW1≤750℃，和/或1分钟≤tW1≤200分钟，优选10分钟≤tW1≤60分钟。预成形体从坯料/经热处理的坯料得到。第一热处理阶段导致偏硅酸锂晶体的成核和形成。相应的硅酸锂玻璃陶瓷坯料可以毫无困难地加工，工具磨损最小。相应的坯料也可以压制成所需的几何形状。特别是为了实现最终结晶，特别是形成二硅酸锂晶体/将偏硅酸盐晶体转化为二硅酸盐晶体，在第一热处理W1之后，将硅酸锂玻璃陶瓷坯料在温度TW2下经时间段tW2进行第二热处理W2，其中800℃≤TW2≤1040℃，优选800℃≤TW2≤900℃，和/或2分钟≤tW2≤200分钟，优选3分钟≤tW2≤30分钟。导致预结晶/最终结晶的热处理步骤优选具有以下温度值和加热速率。关于第一热处理W1，这特别在两个阶段中进行，其中第一保持阶段位于640℃和680℃之间，第二保持阶段位于720℃和780℃之间。在每个阶段中，将加热的模制部件保持一段时间，在第一阶段中优选35至45分钟，而在第二阶段中优选15至25分钟。在预成形体从坯料得到之后，通过研磨或碾磨，在第一热处理步骤之后或在第二热处理步骤之后，然而优选在第二热处理步骤之后，即，其具有要生产的成形体的几本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产包含或含有硅酸锂玻璃陶瓷的医用、优选牙科用的成形体或其部分的方法，所述成形体或其部分特别是桥、冠、盖、嵌体、高嵌体或贴面，其中，在具有对应于成形体的几何形状的包含或含有硅酸锂玻璃陶瓷的预成形体中，通过用具有更大直径的碱离子置换锂离子来产生表面压应力，其中在离子取代后，预成形体用作成形体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.05 DE 102015101691.51.一种用于生产包含或含有硅酸锂玻璃陶瓷的医用、优选牙科用的成形体或其部分的方法，所述成形体或其部分特别是桥、冠、盖、嵌体、高嵌体或贴面，其中，在具有对应于成形体的几何形状的包含或含有硅酸锂玻璃陶瓷的预成形体中，通过用具有更大直径的碱离子置换锂离子来产生表面压应力，其中在离子取代后，预成形体用作成形体。2.根据权利要求1所述的方法，其中，作为碱离子，Na离子、K离子、Cs离子和/或Rb离子用于产生表面压应力。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，预成形体在含有碱离子的熔体中退火。4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，熔体包含赋予预成形体颜色的一种或多种元素。5.根据权利要求4所述的方法，其中，使用原子序数在58和70之间的一种或多种镧系元素，优选铈、镨、铽或铒用作一种或多种着色元素。6.根据至少权利要求4所述的方法，其中，所述至少一种赋予颜色的元素是钒、锰、铁、钇和锑的元素。7.根据至少权利要求4所述的方法，其中，将所述至少一种赋予颜色的元素溶解在含有碱离子的熔体中。8.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，在含有钾离子的熔体中，特别是在含有KNO3、KCl或K2CO3的熔体中，或在含有钠的熔体中，特别是在含有NaNO3的熔体中，或在含有钾离子和钠离子的混合物的熔体中，特别是以50:50mol％的比例，优选在含有NaNO3和KNO3的熔体中，将预成形体退火。9.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，预成形体在温度T下退火一段时间t，其中T≥300℃，特别是350℃≤T≤600℃，优选430℃≤T≤530℃，特别是t≥5分钟，优选0.5h≤t≤10h，特别优选3h≤t≤8h。10.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，预成形体由玻璃熔体制成，所述玻璃熔体作为起始组分至少含有SiO2、Al2O3、Li2O、K2O、至少一种成核剂如P2O5和至少一种稳定剂如ZrO2。11.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，玻璃熔体含有至少一种赋予颜色的金属氧化物，例如CeO2和/或Tb4O7。12.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，预成形体由具有按重量百分比的以下组成的玻璃熔体制成：-SiO250-80,优选地52-70,特别优选56-61-成核剂，例如P2O50.5-11,优选地3-8,特别优选4-7-Al2O30-10,优选地0.5-5,特别优选1.5-3.2-Li2O10-25,优选地13-22,特别优选14-21-K2O0-13,优选地0.5-8,特别优选1.0-2.5-Na2O0-1,优选地0-0.5,特别优选0.2-0.5-ZrO20-20,优选地4-16,特别是6-14,特别优选8-12-CeO20-10,优选地0.5-8,特别优选1.0-2.5-Tb4O70-8,优选地0.5-6,特别优选1.0-2.0-任选地，镁、钙、锶和钡中的一种碱土金属或多种碱土金属的一种氧化物或多种氧化物0-20,优选地0-10,特别优选0-5，-任选地，选自氧化硼、氧化锡和氧化锌的一种氧化物或多种氧化物0-10,优选地0-7,特别是0-5，其中总和为100%重量。13.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述玻璃熔体包含按重量百分比的以下成分作为起始组分其中总和为100%重量。14.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，在冷却期间或在冷却至室温后，由玻璃熔体形成坯料，所述坯料在温度TW1下经时间段tW1进行至少第一热处理W1，其中620℃≤TW1≤800...

【专利技术属性】
技术研发人员：L旺德拉切克，S费歇尔，L韦尔克尔，
申请(专利权)人：登士柏西诺德公司，德固萨有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US