CN108751721A - 一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法和应用，该二硅酸锂玻璃陶瓷包括56‑58％的SiO2，27‑29％的Li2CO3，3.7‑3.8％的K2CO3，2.7‑2.8％的Al2O3，2.3‑2.4％的ZrO2和2.5‑2.6％的P2O5，2.2‑3.8％的B2O3，0.5％的TiO2和0.5％的CeO2。其制备方法为：原料球磨混合后，熔制，得熔料，熔料倒入模具后进行退火得玻璃坯体；玻璃坯体经过晶化热处理得二硅酸锂玻璃陶瓷。所得二硅酸锂玻璃陶瓷挠曲强度高，可显著降低因饰面瓷崩裂引起的修复体损坏几率。本发明提供了应用二硅酸锂玻璃陶瓷作为氧化锆表面饰瓷的方法，该方法所得修复体中，二硅酸锂玻璃陶瓷饰瓷与氧化锆基底的结合强度远远高于传统氧化锆饰瓷材料，可显著提高氧化锆全瓷修复体的抗碎裂能力及使用寿命。

Description

一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备 方法和应用
技术领域
本发明涉及牙科修复体领域，尤其涉及一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法和应用。
背景技术
牙科修复体要达到以假乱真的程度，其视觉效果起着决定性的作用。材料的半透性和颜色对修复体外观的影响极为重要。这对全瓷修复材料的性能提出了新的要求，即修复材料需具备较高的力学强度，以承受咬合力而不发生碎裂；另一方面需具有优秀的光学性能，能够最大程度的模拟和再现天然牙齿硬组织的光学特征。氧化锆全瓷材料以其优秀的力学性能逐渐成为了牙科修复材料的主要选择，被视为是传统金属烤瓷修复体的替代材料。然而，由于氧化锆的晶体含量、临界晶粒尺寸等缘故导致其透明度低于其他硅酸盐类陶瓷，因此在临床上需要采用饰面瓷与其结合来提供最佳的颜色和半透明性。
目前氧化锆表面饰面的方法主要是运用手工堆塑技术，即将透明度高和美观性好的饰瓷粉浆手工堆塑在氧化锆核瓷表面，随后进行烧结得到氧化锆全瓷修复体。目前，用于氧化锆的饰瓷材料多为长石瓷，自身强度非常低(约100MPa)，容易发生崩裂，造成修复体失败。另外，手工堆塑技术使用的是饰瓷粉浆，人工调拌操作过程以及随后的烧结过程中都容易产生材料内部的孔隙缺陷，造成修复体的潜在隐患，影响使用寿命。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法和应用方法，本发明的用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷，主要利用二硅酸锂玻璃陶瓷的高强度以及应用热压铸饰瓷技术，用以解决现有目前氧化锆饰瓷材料自身强度低，易发生崩裂，以及目前粉浆堆塑饰瓷工艺容易形成气孔等内部缺陷共同导致的氧化锆全瓷修复体使用寿命短的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。
本发明提供的一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷，包括以下质量比的原料：56-58％的SiO2，27-29％的Li2CO3，3.7-3.8％的K2CO3，2.7-2.8％的Al2O3，2.3-2.4％的ZrO2和2.5-2.6％的P2O5，2.2-3.8％的B2O3，0.5％的TiO2和0.5％的CeO2。
优选的，所述的用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷，包括以下质量比的原料：57.8％的SiO2，27.5％的Li2CO3，3.7％的K2CO3，2.8％的Al2O3，2.4％的ZrO2，2.6％的P2O5，2.2％的B2O3，0.5％的TiO2和0.5％的CeO2。
本发明提供的一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1、制备玻璃坯体：将SiO2、Li2CO3、K2CO3、Al2O3、ZrO2、P2O5、B2O3、TiO2和CeO2混合球磨后烘干，得混合粉料；将混合粉料倒入预热的耐温容器内，并在1400-1500℃熔制2-3h，得玻璃熔料；将玻璃熔料倒入已预热的模具内进行退火，然后随炉冷却，得玻璃坯体；
步骤2、晶化热处理：将玻璃坯体从室温升温至650-700℃，保温3-5h，然后继续升温至850-900℃，保温3-5h，最后随炉冷却，得到二硅酸锂玻璃陶瓷。
本发明提供的一种二硅酸锂玻璃陶瓷用于牙科氧化锆表面饰瓷的应用方法，包括以下步骤：
步骤1、氧化锆基底预处理：对氧化锆基底进行一次喷砂处理，然后进行超声波清洗和蒸汽清洗；
步骤2、热压铸饰瓷：用滴蜡法在预处理后的氧化锆基底上制作饰面瓷蜡型，得氧化锆-饰面瓷蜡型复合体；用包埋料包埋氧化锆-饰面瓷蜡型复合体，待包埋料硬化后，得包埋圈；预热包埋圈后，将包埋圈放置在预热的铸瓷炉中，然后将二硅酸锂玻璃陶瓷放入预热后的包埋圈内，压铸，压铸完成后冷却至室温，得到氧化锆-二硅酸锂玻璃陶瓷复合体；
步骤3、复合体后处理：去除包埋圈，暴露出氧化锆-二硅酸锂玻璃陶瓷复合体，切除多余材料，二次喷砂处理，超声清洗，干燥，得粗品修复体；将粗品修复体表面打磨抛光，得到以二硅酸锂玻璃陶瓷作为饰瓷的氧化锆全瓷修复体。
优选的，步骤2中，所述压铸的条件为压铸温度955℃，热压时间10min。
优选的，步骤2中，所述预热包埋圈的条件为：预热温度850℃，保温时间1h。
优选的，步骤2中，所述预热的铸瓷炉温度为850-900℃。
优选的，步骤2中，所述包埋料为磷酸盐。
优选的，步骤1中，所述一次喷砂处理为：使用粒度为120μm的Al2O3颗粒进行喷砂，喷砂压力为5bar。
优选的，步骤3中，所述二次喷砂处理为：使用粒度为50μm的Al2O3颗粒进行喷砂，喷砂压力为2bar。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明制得的用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷，挠曲强度显著高于传统的氧化锆饰瓷材料，能够承受更大的咬合力量，且不易发生崩裂；本发明提供的二硅酸锂玻璃陶瓷能够实现利用热压铸技术进行牙科氧化锆表面饰瓷的制作，热压铸饰瓷工艺稳定性好，流程可控性好，热压铸后二硅酸锂玻璃陶瓷饰瓷与氧化锆基底的结合强度也显著高于传统饰面瓷，制得的修复体材料致密度高，且内部气孔等缺陷显著降低，可大大延长修复体的临床使用寿命。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
实施例1
一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷，包括以下质量比的原料：56.1％的SiO2，29％的Li2CO3，3.8％的K2CO3，2.7％的Al2O3，2.3％的ZrO2，2.5％的P2O5，2.6％的B2O3，0.5％的TiO2和0.5％的CeO2。
上述用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷的制备方法，包括以下步骤:
步骤1、制备玻璃坯体：按上述原料质量比将所有原料倒入球磨罐中，加入2倍原料质量的无水乙醇，以玛瑙球为球磨介质，球料比为2:1，球磨2h，原料混合均匀后放入烘箱，80℃烘干2h得混合粉料。将混合粉料倒入石英坩埚内，将石英坩埚放入程控电阻炉内，以10℃/min速率升温至1400℃，熔制2h得玻璃熔料。将玻璃熔料迅速倒入已500℃预热的金属磨具中成型，成型后再迅速转移至已升温至500℃的电阻炉中退火2h，以消除材料内应力，随炉冷却后得到圆柱形玻璃坯体。
步骤2、晶化热处理：玻璃坯体从室温以10℃/min速率升温达到第一阶段晶化热处理温度650℃后保温3h，随后继续以10℃/min速率升温，达到第二阶段晶化热处理温度850℃后保温3h，随后随炉冷却，得到二硅酸锂玻璃陶瓷。
所得二硅酸锂玻璃陶瓷的抗弯强度为301MPa，半透性优良。
实施例2
一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷，包括以下质量比的原料：56.5％的SiO2，27.2％的Li2CO3，3.8％的K2CO3，2.7％的Al2O3，2.4％的ZrO2，2.6％的P2O5，3.8％的B2O3，0.5％的TiO2和0.5％的CeO2。
上述用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷的制备方法，包括以下步骤:
步骤1、制备玻璃坯体：按上述原料质量比将所有原料倒入球磨罐中，加入2倍原料质量的无水乙醇，以氧化锆球为球磨介质，球料比为2:1，球磨2h，原料混合均匀后放入烘箱，80℃烘干2h。将烘干后的粉料倒入石英坩埚内，将石英坩埚放入程控电阻炉内，以10℃/min速率升温至1500℃，熔制2h。将熔融好的玻璃液迅速倒入500℃的金属磨具中成型，成型后再迅速转移至已升温至500℃的电阻炉中退火2h，以消除材料内应力，随炉冷却后得到圆柱形玻璃坯体。
步骤2、晶化热处理：玻璃坯体从室温以10℃/min速率升温达到第一阶段晶化热处理温度700℃后保温5h，随后继续以10℃/min速率升温，达到第二阶段晶化热处理温度900℃后保温5h，随后随炉冷却，得到二硅酸锂玻璃陶瓷。
所得二硅酸锂玻璃陶瓷的抗弯强度为305MPa，半透性优良。
实施例3
一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷，包括以下质量比的原料：57.8％的SiO2，27.5％的Li2CO3，3.7％的K2CO3，2.8％的Al2O3，2.4％的ZrO2，2.6％的P2O5，2.2％的B2O3，0.5％的TiO2和0.5％的CeO2。
上述用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷的制备方法，包括以下步骤:
步骤1、制备玻璃坯体：按上述原料质量比将所有原料倒入球磨罐中，加入2倍原料质量的无水乙醇，以氧化锆球为球磨介质，球料比为2:1，球磨2h，原料混合均匀后放入烘箱，80℃烘干2h。将烘干后的粉料倒入石英坩埚内，将石英坩埚放入程控电阻炉内，以10℃/min速率升温至1500℃，熔制2h。将熔融好的玻璃液迅速倒入已500℃预热的金属模具中成型，成型后再迅速转移至已升温至500℃的电阻炉中退火2h，以消除材料内应力，随炉冷却后得到圆柱形玻璃坯体。
步骤2、晶化热处理：玻璃坯体从室温以10℃/min速率升温达到第一阶段晶化热处理温度680℃后保温3h，随后继续以10℃/min速率升温，达到第二阶段晶化热处理温度890℃后保温3h，随后随炉冷却，得到二硅酸锂玻璃陶瓷。
所得二硅酸锂玻璃陶瓷的抗弯强度为308MPa，半透性优良。
本发明各实施例所得二硅酸锂玻璃陶瓷的抗弯强度均大于300MPa，且半透性优良。表明本发明的用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷强度远远高于传统的氧化锆饰面瓷材料(约100MPa)，因此能够承担更大的咬合力量，不易出现崩裂，可显著减少修复体因饰面瓷崩裂引起的损坏几率。
进一步地，利用实施例3所得的二硅酸锂玻璃陶瓷作为牙科氧化锆表面饰瓷，其具体的应用方法如下：
步骤1、氧化锆基底预处理：采用CAD/CAM切削得氧化锆基底，对氧化锆陶瓷基底的表面进行喷砂处理，使用粒度为120μm的Al2O3颗粒，喷砂压力为5bar，以清除表面污物并增加基底表面粗糙度，随后进行超声清洗以去除表面杂质。
步骤2、热压铸饰瓷：在氧化锆基底表面应用滴蜡法制作符合修复体形态要求的饰面瓷蜡型，得氧化锆-饰面瓷蜡型复合体；用磷酸盐包埋料包埋整个氧化锆-饰面瓷蜡型复合体，待磷酸盐包埋料硬化后，得圆柱形包埋圈。将包埋圈移至850℃的电炉中预热1h，使包埋圈中的饰面瓷蜡型熔融、挥发掉。同时开启热压铸炉预热，包埋圈预热结束后，将包埋圈放置在预热的热压铸炉中央，将二硅酸锂玻璃陶瓷和氧化铝压杆放入包埋圈内，然后进行压铸，压铸条件为压铸温度955℃，热压10min，高温使二硅酸锂玻璃陶瓷软化成流体，随着氧化铝压杆逐渐下压，在真空热压条件下玻璃陶瓷流体充满之前饰面瓷蜡型所在空间，压铸完成后冷却到室温，得到氧化锆-二硅酸锂玻璃陶瓷复合体。
步骤3、复合体后处理：去除包埋料，暴露出氧化锆-二硅酸锂玻璃陶瓷复合体，切除多余材料，使用粒度50μm的Al2O3颗粒喷砂，去除饰面瓷表面的包埋料及反应层，喷砂压力为2bar。随后将复合体表面超声清洗，打磨抛光，得到以二硅酸锂玻璃陶瓷作为饰瓷的氧化锆全瓷修复体。
对所得的氧化锆-二硅酸锂玻璃陶瓷复合体进行剪切结合强度试验，可知，所得复合体中的二硅酸锂玻璃陶瓷饰瓷与氧化锆基底间的剪切结合强度为17.1MPa，远远高于传统饰瓷材料的10MPa，说明采用本发明所得的二硅酸锂玻璃陶瓷作为饰瓷材料，并采用上述热压铸方法所得的氧化锆全瓷修复体中二硅酸锂玻璃陶瓷饰瓷与氧化锆基底的结合强度远远高于传统饰瓷材料，可显著提高氧化锆全瓷修复体的抗碎裂性能及使用寿命，具有显著的临床应用前景。
上述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
本发明中的抗弯强度的表征均采用ISO6872国际标准。且本说明书中列出的数值是采用三点弯曲法，测试8个试样，获得样品的三点弯曲强度平均值。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷，其特征在于，包括以下质量比的原料：56-58％的SiO2，27-29％的Li2CO3，3.7-3.8％的K2CO3，2.7-2.8％的Al2O3，2.3-2.4％的ZrO2和2.5-2.6％的P2O5，2.2-3.8％的B2O3，0.5％的TiO2和0.5％的CeO2。
2.根据权利要求1所述的用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷，其特征在于，包括以下质量比的原料：57.8％的SiO2，27.5％的Li2CO3，3.7％的K2CO3，2.8％的Al2O3，2.4％的ZrO2，2.6％的P2O5，2.2％的B2O3，0.5％的TiO2和0.5％的CeO2。
3.一种用于牙科氧化锆表面饰瓷的二硅酸锂玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤1、制备玻璃坯体：将SiO2、Li2CO3、K2CO3、Al2O3、ZrO2、P2O5、B2O3、TiO2和CeO2混合球磨后烘干，得混合粉料；将混合粉料倒入预热的耐温容器内，并在1400-1500℃熔制2-3h，得玻璃熔料；将玻璃熔料倒入已预热的模具内进行退火，然后随炉冷却，得玻璃坯体；
步骤2、晶化热处理：将玻璃坯体从室温升温至650-700℃，保温3-5h，然后继续升温至850-900℃，保温3-5h，最后随炉冷却，得到二硅酸锂玻璃陶瓷。
4.一种二硅酸锂玻璃陶瓷用于牙科氧化锆表面饰瓷的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、氧化锆基底预处理：对氧化锆基底进行一次喷砂处理，然后进行超声波清洗和蒸汽清洗；
步骤2、热压铸饰瓷：用滴蜡法在预处理后的氧化锆基底上制作饰面瓷蜡型，得氧化锆-饰面瓷蜡型复合体；用包埋料包埋氧化锆-饰面瓷蜡型复合体，待包埋料硬化后，得包埋圈；预热包埋圈后，将包埋圈放置在预热的铸瓷炉中，然后将二硅酸锂玻璃陶瓷放入预热后的包埋圈内，压铸，压铸完成后冷却至室温，得到氧化锆-二硅酸锂玻璃陶瓷复合体；
步骤3、复合体后处理：去除包埋圈，暴露出氧化锆-二硅酸锂玻璃陶瓷复合体，切除多余材料，二次喷砂处理，超声清洗，干燥，得粗品修复体；将粗品修复体表面打磨抛光，得到以二硅酸锂玻璃陶瓷作为饰瓷的氧化锆全瓷修复体。
5.根据权利要求4所述的二硅酸锂玻璃陶瓷用于牙科氧化锆表面饰瓷的应用方法，其特征在于，步骤2中，所述的压铸的条件为压铸温度955℃，热压时间10min。
6.根据权利要求4所述的二硅酸锂玻璃陶瓷用于牙科氧化锆表面饰瓷的应用方法，特征在于，步骤2中，所述预热包埋圈的条件为：预热温度850℃，保温时间1h。
7.根据权利要求4所述的二硅酸锂玻璃陶瓷用于牙科氧化锆表面饰瓷的应用方法，步骤2中，所述预热的铸瓷炉温度为850-900℃。
8.根据权利要求4所述的二硅酸锂玻璃陶瓷用于牙科氧化锆表面饰瓷的应用方法，步骤2中，所述包埋料为磷酸盐。
9.根据权利要求4所述的二硅酸锂玻璃陶瓷用于牙科氧化锆表面饰瓷的应用方法，其特征在于，步骤1中，所述一次喷砂处理为：使用粒度为120μm的Al2O3颗粒进行喷砂，喷砂压力为5bar。
10.根据权利要求4所述的二硅酸锂玻璃陶瓷用于牙科氧化锆表面饰瓷的应用方法，其特征在于，步骤3中，所述二次喷砂处理为：使用粒度为50μm的Al2O3颗粒进行喷砂，喷砂压力为2bar。
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