高张力的、通透的镁-高石英混合晶体-玻璃陶瓷的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于高石英混合晶体-系统的玻璃陶瓷，其在结晶的中间阶段能 够简单地机械加工，并且在完全结晶W后是高张力的、高透明的并且化学性能稳定的玻璃 陶瓷。
【背景技术】
[0002] 由文献中公知了高石英混合晶体-玻璃陶瓷；一系列的专利公开文本设及到运种 玻璃陶瓷系统。在此提到的组合物的主要应用领域是用于信息记录媒介的高张力的基质 (例如用于磁存储盘的基质）、烤盘、镜面基质和防火材料（例如烟画口），正例如在EP1 391 438AUDE199 39 787AUDE10 2004 024583Al和EP1 029 830Al中所给出的 那样。
[0003] 所有运些专利都基于一个系统，其由主要成分氧化裡、氧化侣和氧化娃构成。它的 特点特别在于它的最小直至负数的热膨胀系数。
[0004] DE 20 2004 009 227 Ul建议一种用于发光装置的、具有玻璃或玻璃陶瓷主体的 玻璃-/玻璃陶瓷/金属-穿引部，运个体部可W由Li2〇-Al2〇3Si〇2-玻璃陶瓷构成，运种玻 璃陶瓷可W含有MgO、Ti〇2和/或ZrO2并且作为选择还含有P2〇e。
[0005] 除了裡-高石英混合晶体-玻璃陶瓷，还公知了儀-高石英混合晶体。在此将要 提到：DE26 02 429C2、US6,953,756B2 和US2008/0207425Al。对于牙科使用，特别是 对于CAD/CAM可加工的玻璃陶瓷，可W参见文章《由高强度的玻璃陶瓷制成的补牙材料》， 此文见网上链接WWW- Rit-1曰bor. de/forschunR/m曰teri曰lien/z曰hners曰tz-曰us-hochfeste n~Rl曰skerami ken〇
[0006]CAD/CAM可加工的玻璃陶瓷一般来说的特征在于，相应的材料在低硬度的中间阶 段借助CAM良好地加工，并且紧接着可W通过短暂的热再加工转为高张力的玻璃陶瓷。运 种玻璃陶瓷由娃酸裡系统公知。在运里，例如1974年的DE-A-24 51 121就已经示出，含有 偏娃酸裡作为主相的玻璃陶瓷相比在含有二娃酸裡作为唯一晶相的玻璃陶瓷具有减少的 硬度。运个原理被充分利用来在分两阶段式的结晶过程中首先制造出一种能良好机械加工 的玻璃陶瓷，例如通过CAD/CAM法，并且紧接着在第二结晶阶段中将其处理成牙科玻璃陶 瓷。运种方法是适合的，W便可W按照所谓的椅边法应用牙齿修复。在运种方法中，在牙医 行医时从玻璃陶瓷块中在第一结晶阶段之后借助CAD/CAM锐出个别匹配的冠/棟贴/镶 嵌，其在特制炉具中经历第二结晶阶段，并且直接在第一次和唯一的一次牙医坐诊中为病 患使用，例如参见DE10 2005 028 637A1。通过添加像氧化错运样的稳定剂，可W在硬度 和透明度上进一步改良玻璃陶瓷，见WO2012/059143。
[0007] 然而值得期望的是，为牙科目的提供运样的玻璃陶瓷，它们不仅具有高硬度，并且 此外还具有运样的组织结构，即，尽可能地在很大程度上防止因为微张力而让裂缝扩大。运 种微张力例如可能随着退火步骤产生，为了多阶段地制造出运些玻璃陶瓷，必须采取运些 步骤。
【发明内容】
[0008] 从运个考虑出发，发明人设定了另一个目标，即，要具备运些值得期望的特性的玻 璃陶瓷额外地要尽可能少地含有裡或者不含裡。因为裡盐自从60多年W来就用于处理像 双重人格或抑郁症运样的精神缺陷。裡盐的生理影响在运里很少有人知道，因为它们对人 体内无数的流程有影响。，W可能的方式，通过在狂躁期降低肾上腺素过剩并且在抑郁期激 活血清素生成，裡降低了另外的精神病期的可能性。在运里，裡的剂量范围小，也就是说：即 使是体内裡离子略微超过了治疗通常使用的量，也可能引发额外的和危险的副作用。现在， 裡离子由于它们的大小比较容易溶解，并且在潮湿的环境下可能还从与娃和憐离子的结合 物中长期地至少W非常小的量脱离。运是否真实发生，并且此外在牙科使用的情况下会不 会有问题，还不得而知。然而，当能提供含裡离子少或者不含裡离子的玻璃陶瓷时因此将是 有利的。
[0009] 令人吃惊地，本发明的发明人发现，所设定的目的可W通过提供一种 Mg〇-Al2〇3-Si〇2系统的玻璃陶瓷得W实现，它一方面仅含有少量的氧化裡，或者不含有氧化 裡，另一方面却具有大量的氧化憐。如果从运种材料中烙化出玻璃，并且在一个或者两个步 骤中加热到最高900°C的溫度，就获得含晶体的材料，运种材料仍然可W例如借助CAD/CAM 良好地加工。如果将运种材料在接下来的阶段加热到超过900°C，那么就产生高张力的材 料，运种材料是高透明的，并且相比公知的牙科玻璃陶瓷还具有更好的化学耐抗性。
[0010] 在W下阐述中要注意的是，针对相应的阳离子的质量说明总是相对于纯的氧化陶 瓷而言的；只要运种玻璃陶瓷还含有其他的阴离子，就要进行相应的校正。说明单位用的是 质量百分比，相应于100份组成中的质量比例（MA)。
[0011] 由氧化儀-氧化侣-氧化娃（MA巧系统构成的玻璃陶瓷因其良好的机械性能、特 别是其高张力而众所周知。运种系统也用作本发明的起始系统。在此，运S种成分的宽度 范围是可变的。特别是很小比例的、大约1质量百分比的MgO就已经足够了；然而，运个比 例也可W上升到20质量百分比。Al2〇3的比例可W在大约12和30质量百分比之间波动； Si〇2的比例可W在30到60质量百分比之间。在大部分情况下，MgO的比例超过5质量百 分比；Al2〇3的比例通常不少于15质量百分比。SiO2的比例通常在35和55质量百分比之 间的范围内。优选的范围是：MgO的比例是6. 0到14. 5质量百分比；Al2〇3比例是16到27 质量百分比；Si〇2比例是40到55质量百分比。
[0012] 此外值得期待的是，运种陶瓷几乎不含或者根本不含裡。在本发明的意义内， LizO的比例必须低于5质量百分比；优选地，其低于2质量百分比，更优选的是仅存在微量 化〇( <1%质量比至Ij0质量百分比），例如被意外地带入。
[0013] 在现有技术中公知的是，向娃酸裡-玻璃陶瓷添加憐作为成核剂。完全出乎意料 的是，当遵守了关于第二阶段的硬化过程的特殊条件的情况时，下面会对运些条件进行详 尽阐述，向现有的、不含裡或者含裡少的MS玻璃陶瓷中添加憐有助于反作用于微小裂缝 的扩大。一开始，憐在运里在一个自身的、含憐的阶段结晶，运个阶段使得形成许多比较小 的MS晶体，运些晶体作为0石英结晶出。由此增加晶体的数量，运个数量在玻璃陶瓷最 终硬化后还保持较小（< 2ym)，运一方面使得产生高硬度，由此却另一方面W有利的方式 抑制上面已经提到的缝隙扩张。此外，小的结晶体还使得产生高透明度。
[0014] 为了运个目的，WP2〇5表示的憐的比例不低于3. 5质量百分比。优选的是5到15 质量百分比范围，最好是7. 5到15质量百分比。特别是当MgO的比例比较小时，更高的比 例是有利的，反之亦然。
[0015] 运种组成此外还包含很大比例的过渡金属氧化物成分，从Ti〇2和ZrO2中选择。运 两个物质在一起要占至少5质量百分比，最好占8质量百分比，并且可W占直至大约20质 量百分比，优选地占直至大约15质量百分比。在优选的构造方案中，或者仅应用Ti〇2或者 应用Ti〇2和ZrO2的混合物。有利的是，TiO2的份额占至少7. 5质量百分比，更优选的是占 至少9.5质量百分比。Zr〇2在运种构造方案中可W没有或者同样也存在。
[0016] 玻璃陶瓷可W含有量在直至大约15质量百分比的其他添加物，如氧化锭、氧化 铜、氧化姉，氧化错、氧化粗和/或氧化棚。
[0017] 根据本发明的玻璃陶瓷优选地是一种纯氧化的陶瓷。运就是说，它除了妒离子之 外不含有任何其他阴离子，在特定情况下也许含有一些意外带入的不清洁物，但是运些不 清洁物优选地不超过1摩尔百分比，运是相对于妒离子的比例而言。
[0018] 在优选的实施方式中，它由前述的成分组成，除了可能意外带入的阳离子。特别是 应该不含有其他的碱性和/或碱±离子。对此的限定范围在总共大约1质量百分比，运是 相对于相应的氧化物而言；优选地，它们W及其他的阳离子却仅仅存在非常少的量（0. 1质 量百分比，相对于氧化物而言），或者根本不存在。
[0019]W令人吃惊的方式显示的是，在应用的MS高石英混合晶体系统中，根据本发明 的玻璃组成导致玻璃陶瓷，运些玻璃陶瓷在结晶中间阶段能够很好地加工处理，并且在最 终状态下具有出色的硬度值，特别高的透明度和明显提升的化学耐抗性。尽管在运里没有 出现明显可关联的相转换，但是可W让运种材料预先结晶，使得它能够借助短暂的热处理 从能够很好地CAM加工的中间阶段转化为硬度极高并且非常透明的、化学耐抗性很出色的 最终材料。
[0020] 为了制造根据本发明的玻璃陶瓷，首先从选择的成分中烙化出一种玻璃，通常在 1500-1800°C的情况下完成。在冷却到室溫W后，就实现了第一结晶状态，其可W经历一个 或者两个阶段。对此的溫度根据具体的材料组成通常在750到880°C的范围内，但是当处理 的持续时间，通常在大约20分钟到4个小时，保持得比较短，也可W达到900°C。运个相的 产物能被很好加工处理。
[0021] 已经结晶的、也许已经按照希望机械处理过的材料或产物就在第二结晶状