专利名称：以Li的制作方法
技术领域：
本发明涉及微晶玻璃及其制备方法。
背景技术：
微晶玻璃自从20世纪50年代末期研制成功以来，在机械电子、航天工业、生物医学等领域取得了令人瞩目的成就。尤其是作为新型口腔修复材料的生物微晶玻璃，具有其独特的优势。全瓷修复已成为当今口腔固定修复的主要发展趋势之一。1986年，Ivoclar公司与苏黎世大学共同研制出白榴石(leucite)玻璃陶瓷IPS Empress，热压铸入制备工艺已广泛用于制备牙科玻璃陶瓷材料。但白榴石体系微晶玻璃的弯曲强度较低，只有160～180MPa，不能满足用于固定桥的修复。1998年该公司仍然采用热压铸入的制备工艺推出IPS Empress2型玻璃陶瓷，强度得到提高。控制其显微结构达到美观、满足强度和生物相容性的需要，是口腔修复领域需要解决的主要问题。微晶玻璃的制备工艺是获得优良力学性能的重要条件之一。对于含有云母相的可切削微晶玻璃体系及其他低熔点的玻璃体系可以采用熔融法制备工艺，进行高温浇铸成型后再进行晶化处理；而对于加入ZrO2作为增强相的微晶玻璃会导致此体系的熔点升高，一般是冷等静压成型后，进行无压烧结，但微晶玻璃析晶度低、力学性能差，烧结温度和晶化温度之间的关系难以掌握。
发明内容
本发明为解决现有微晶玻璃析晶度低、力学性能差的问题，提出了一种以Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃及其制备方法，该方法解决问题的具体技术方案如下本发明的微晶玻璃由SiO2、Li2O、P2O5、ZnO、K2O、CaO为原料组成，各原料成分的含量为SiO260～75wt％、Li2O15～18wt％、P2O52～11wt％、ZnO2.5～3.5wt％、K2O4～6.5wt％、CaO1～1.5wt％。
本发明以Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃的制备步骤如下步骤一、以SiO260～75wt％、Li2O15～18wt％、P2O52～11wt％、ZnO2.5～3.5wt％、K2O4～6.5wt％、CaO1～1.5wt％作为原料，采用医用酒精为介质在球磨罐中球磨4～8小时后，在100～200℃的砂浴中缓慢烘干；步骤二、将步骤一烘干后的原始粉末放入坩埚中，将坩埚放在空气气氛炉中以2℃/min～10℃/min的升温速率，升温至1350～1450℃并保温0.5～3小时，使原始粉末熔化得到均匀一致的玻璃熔液；步骤三、将经步骤二获得的玻璃熔液在1350～1450℃熔化温度下迅速进行水淬成块状原始玻璃；步骤四、将经步骤三获得的原始玻璃在球磨罐中以150转/分钟～300转/分钟的转速，球磨10～30小时后得到的原始玻璃粉末，粉末的粒度为0.5μm～2μm；步骤五、将经步骤四获得的原始玻璃粉末装入耐热钢模具中放在热压烧结炉中，以3℃/min～10℃/min的升温速率升温至800℃～900℃，并采用10～40Mpa进行单轴施压，在800℃～900℃下烧结0.5～2小时后高温脱模并随炉冷却，即制备出以Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的二硅酸锂为主晶相的微晶玻璃。
本发明以Li2O-SiO2-P2O5为主要原料采用热压烧结工艺制备微晶玻璃的方法得到微晶玻璃的主晶相为棒状的二硅酸锂晶体，该晶体的析晶度高，可达到80％～90％，力学性能好，其抗弯强度在100～300MPa，断裂韧性在1.5MPa/m1/2～3.0MPa/m1/2，制备工艺简单，热压烧结后不需要经过晶化处理。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式的微晶玻璃由SiO2、Li2O、P2O5、ZnO、K2O、CaO为原料组成，各原料成分的含量为SiO260～75wt％、Li2O15～18wt％、P2O52～11wt％、ZnO2.5～3.5wt％、K2O4～6.5wt％、CaO1～1.5wt％。
具体实施例方式
二本实施方式的微晶玻璃由SiO264.5wt％、Li2O18wt％、P2O58wt％、ZnO2wt％、K2O6.5wt％、CaO1wt％组成。
具体实施例方式
三本实施方式的微晶玻璃由SiO271wt％、Li2O15wt％、P2O56wt％、ZnO2.5wt％、K2O4wt％、CaO1.5wt％组成。
具体实施例方式
四本实施方式的微晶玻璃由含SiO273.5wt％、Li2O15wt％、P2O52.5wt％、ZnO23wt％、K2O5wt％、CaO1wt％组成。
具体实施例方式
五本实施方式以Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃的制备采用下列步骤步骤一、以SiO260～75wt％、Li2O15～18wt％、P2O52～11wt％、ZnO2.5～3.5wt％、K2O4～6.5wt％、CaO1～1.5wt％作为原料，采用医用酒精为介质，在玛瑙罐中球磨4～8小时后，在100～200℃的砂浴中缓慢烘干；SiO2∶Li2O的摩尔比为1.8～2.2∶1；由于在原料中加入P2O5作为形核剂，可以显著细化晶粒，获得亚微米级细小、棒状的二硅酸锂晶体，而且析出的晶体能够均匀分布在玻璃基体中，从而提高微晶玻璃的力学性能；步骤二、将步骤一烘干后的原始粉末放入Al2O3坩埚中，将坩埚放在空气气氛炉中以2℃/min～10℃/min的升温速率，升温至1350～1450℃并保温0.5～3小时，使原始粉末熔化得到均匀一致的玻璃熔液；步骤三、将经步骤二获得的玻璃熔液在1350～1450℃熔化温度下迅速进行水淬成小块原始玻璃；步骤四、将经步骤三获得的原始玻璃在玛瑙罐中以150转/分钟～300转/分钟的转速，球磨10～30小时后得到的原始玻璃粉末，粉末的粒度为0.5μm～2μm；步骤五、将经步骤四获得的原始玻璃粉末装入耐热钢模具中放在热压烧结炉中，以3℃/min～10℃/min的升温速率升温至800℃～900℃，并采用10～40Mpa进行单轴施压，在800℃～900℃烧结0.5～2小时后高温脱模并随炉冷却，即制备出以Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的二硅酸锂为主晶相的微晶玻璃。
具体实施例方式
六本实施方式与具体实施方式
五的不同点在于原料由Li2O17.57wt％；SiO270.3wt％；ZnO3.1wt％；K2O5.3wt％；CaO1.06wt％；P2O52.7wt％组成，将上述原料球磨4小时后，在1350℃下熔化并且水淬后，在玛瑙罐中球磨20小时，将球磨后的原始玻璃粉末装入耐热钢模具中进行热压烧结，以3℃/min～10℃/min的升温速率加热到840℃，并在32Mpa下保温1小时后高温脱模，材料的密度为2.50g/cm3，三点弯曲强度为249.9MPa，断裂韧性为2.12MPa·m1/2，维氏硬度为5.9GPa。其它步骤与具体
具体实施例方式
七本实施方式与具体实施方式
五的不同点在于原料由Li2O17wt％；SiO268.45wt％；ZnO3wt％；K2O5.3wt％；CaO1.0wt％；P2O55.25wt％组成，将上述原料球磨6小时后，在1400℃下熔化并且水淬后，在玛瑙罐中球磨24小时，以3℃/min～10℃/min的升温速率加热到840℃，在32MPa下保温1小时后高温脱模，材料的密度为2.49g/cm3，三点弯曲强度为214.6MPa，断裂韧性为2.20MPa·m1/2，维氏硬度为6.0GPa。其它步骤与具体实施方式
五相同。
具体实施例方式
八本实施方式与具体实施方式
五的不同点在于原料由Li2O17wt％；SiO268.45wt％；ZnO3wt％；K2O5.3wt％；CaO1.0wt％；P2O55.25wt％组成，将上述原料球磨8小时后在1450℃下熔化并且水淬后，在玛瑙罐中球磨30小时，以3℃/min～10℃/min的升温速率加热到850℃，在25Mpa下保温1小时后高温脱模，材料的密度为2.50g/cm3，三点弯曲强度为241.1MPa，断裂韧性为2.09MPa·m1/2，维氏硬度为6.0GPa。其它步骤与具体
权利要求
1.Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃，其特征在于它由SiO2、Li2O、P2O5、ZnO、K2O、CaO为原料组成，各原料成分的含量为SiO260～75wt％、Li2O15～18wt％、P2O52～11wt％、ZnO2.5～3.5wt％、K2O4～6.5wt％、CaO1～1.5wt％。
2.根据权利要求1所述的Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃，其特征在于SiO2与Li2O的摩尔比为1.8～2.2∶1。
3.根据权利要求1或2所述的Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃，其特征在于它由SiO264.5wt％、Li2O18wt％、P2O58wt％、ZnO2wt％、K2O6.5wt％、CaO1wt％组成。
4.根据权利要求1或2所述的Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃，其特征在于它由SiO271wt％、Li2O15wt％、P2O56wt％、ZnO2.5wt％、K2O4wt％、CaO1.5wt％组成。
5.根据权利要求1或2所述的Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃，其特征在于它由SiO273.5wt％、Li2O15wt％、P2O52.5wt％、ZnO3wt％、K2O5wt％、CaO1wt％组成。
6.以Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃的制备方法，其特征在于它由下列步骤完成步骤一、以SiO260～75wt％、Li2O15～18wt％、P2O52～11wt％、ZnO2.5～3.5wt％、K2O4～6.5wt％、CaO1～1.5wt％作为原料，采用医用酒精为介质在球磨罐中球磨4～8小时后，在100～200℃的砂浴中缓慢烘干；步骤二、将步骤一烘干后的原始粉末放入坩埚中，将坩埚放在空气气氛炉中以2℃/min～10℃/min的升温速率，升温至1350～1450℃并保温0.5～3小时，使原始粉末熔化得到均匀一致的玻璃熔液；步骤三、将经步骤二获得的玻璃熔液在1350～1450℃熔化温度下迅速进行水淬成块状原始玻璃；步骤四、将经步骤三获得的原始玻璃在球磨罐中以150转/分钟～300转/分钟的转速，球磨10～30小时后得到的原始玻璃粉末，粉末的粒度为0.5μm～2μm；步骤五、将经步骤四获得的原始玻璃粉末装入耐热钢模具中放在热压烧结炉中，以3℃/min～10℃/min的升温速率升温至800℃～900℃，并采用10～40Mpa进行单轴施压，在800℃～900℃下烧结0.5～2小时后高温脱模并随炉冷却，即制备出以Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的二硅酸锂为主晶相的微晶玻璃。
7.根据权利要求6所述的以Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃的制备方法，其特征在于SiO2与Li2O的摩尔比为1.8～2.2∶1。
8.根据权利要求6或7所述的以Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃的制备方法，其特征在于它由Li2O17.57wt％；SiO270.3wt％；ZnO3.1wt％；K2O5.3wt％；CaO1.06wt％；P2O52.7wt％组成，将上述原料球磨4小时后，在1350℃下熔化并且水淬后，在玛瑙罐中球磨20小时，将球磨后的原始玻璃粉末装入耐热钢模具中进行热压烧结，以3℃/min～10℃/min的升温速率加热到840℃，并在32Mpa下保温1小时后高温脱模，材料的密度为2.50g/cm3，三点弯曲强度为249.9MPa，断裂韧性为2.12MPa·m1/2，维氏硬度为5.9GPa。
9.根据权利要求6或7所述的以Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃的制备方法，其特征在于它由Li2O17wt％；SiO268.45wt％；ZnO3wt％；K2O5.3wt％；CaO1.0wt％；P2O55.25wt％组成，将上述原料球磨6小时后，在1400℃下熔化并且水淬后，在玛瑙罐中球磨24小时，以3℃/min～10℃/min的升温速率加热到840℃，在32MPa下保温1小时后高温脱模，材料的密度为2.49g/cm3，三点弯曲强度为214.6MPa，断裂韧性为2.20MPa·m1/2，维氏硬度为6.0GPa。
10.根据权利要求6或7所述的以Li2O-SiO2-P2O5为主要原料的微晶玻璃的制备方法，其特征在于它由Li2O17wt％；SiO268.45wt％；ZnO3wt％；K2O5.3wt％；CaO1.0wt％；P2O55.25wt％组成，将上述原料球磨8小时后在1450℃下熔化并且水淬后，在玛瑙罐中球磨30小时，以3℃/min～10℃/min的升温速率加热到850℃，在25Mpa下保温1小时后高温脱模，材料的密度为2.50g/cm3，三点弯曲强度为241.1MPa，断裂韧性为2.09MPa·m1/2，维氏硬度为6.0GPa。
全文摘要
以Li
文档编号C03B32/00GK1778747SQ20051001043
公开日2006年5月31日 申请日期2005年10月14日 优先权日2005年10月14日
发明者温广武, 郑欣, 宋亮 申请人:哈尔滨工业大学