阅读说明：本技术 一种可快速着色的微晶玻璃制备方法及制得的产品及应用 (Preparation method of microcrystalline glass capable of being rapidly colored, prepared product and application ) 是由 张琪 吴宇鑫 仲文 余任飞 彭媛媛 吉昊 彭兵 刘鸿琳 林燕喃 李�泳 于 2020-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种可快速着色的微晶玻璃制备方法及制得的成品及应用,本发明以基质玻璃粉和色料为原料,经高温煅烧,除碳除氮,再经熔融制得玻璃液,浇铸到提前预热的模具中进行有色玻璃块的成型,并将有色玻璃块迅速放入退火炉中,去应力退火后冷却,得到着色的微晶玻璃。本发明提供的可快速着色的微晶玻璃制备方法,着色时间短,成本低,适用于大规模生产。(The invention provides a preparation method of microcrystalline glass capable of being rapidly colored, a finished product prepared by the preparation method and application of the microcrystalline glass. The preparation method of the microcrystalline glass capable of being rapidly colored, provided by the invention, has the advantages of short coloring time and low cost, and is suitable for large-scale production.)

一种可快速着色的微晶玻璃制备方法及制得的产品及应用

技术领域

本发明涉及齿科材料技术领域，特别是涉及一种可快速着色的微晶玻璃制备方法及制得的产品及应用。

背景技术

随着人们生活水平的提高和老龄化社会的来临，如何治疗或修复因各种原因导致的人体生理功能缺失，促使人们对于高质量的生物材料的需求日益凸显。现代生物材料因其功能显著、化学性质稳定以及更为重要的良好生物相容性而备受期待。

牙齿是人体的重要组成部分，发挥着咀嚼、发音以及装饰等作用，保持牙齿的正常生理功能对于人的健康和精神风貌十分重要。在日渐丰富的各种食物与人们日常的不良饮食习惯以及周围环境等因素的共同作用下，人体天然牙齿或多或少地会遭受到不同程度的损害，例如牙缺损、缺失或变黄变黑等。因此，牙科修复问题也就日显突出，选用合适的修复材料制得更高强度和更美观的义齿(俗称“假牙”)对牙齿进行修复、装饰，以恢复牙齿的生物功能与靓丽外观成为研究的热点。

需求决定市场，目前市面上就有众多的牙科修复材料供人们选择。其中，全瓷牙材料，包括氧化锆、氧化铝为市场上较为高端的全瓷牙产品。然而，其不透光性及硬度过高难加工等缺点，既不满足美学需求，也在加工过程中耗时耗本，而目前市场上少数的硅酸锂齿科材料上色工艺复杂，成本较高且周期长。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种可快速着色的微晶玻璃制备方法，该方法在基质玻璃粉添加适当的色料用以着色，并加入氧化钠来降低玻璃粘度，提高化学稳定性，通过熔融法一次着色的工艺研发出齿科用着色的微晶玻璃。

本发明的另一个目的是提供了上述方法制备的着色的微晶玻璃及其应用，该微晶玻璃可通过形核和晶化处理，进一步进行适用于牙科烤瓷中的应用。

一种可快速着色的微晶玻璃制备方法，包括以下步骤：

a称量：称取基质玻璃粉和色料，然后放入球磨罐中进行球磨，充分混合均匀得到基质玻璃粉和色料混合物；其中，基质玻璃粉和色料的摩尔百分比为(95-98)：(2-5)；

b熔融：将步骤a称取的基质玻璃粉和色料混合物，放入马弗炉中煅烧，设定煅烧温度和煅烧时间，去除基质玻璃粉和色料混合物中的碳和氮，将煅烧后的基质玻璃粉和色料混合物放入高温程控炉中熔融，设定熔融温度和熔融时间，得到充分熔融的玻璃液，备用；

c成型：将步骤b制备的玻璃液浇铸到提前预热的模具中进行有色玻璃块的成型，制得有色玻璃块，备用；

d退火：将步骤c制得的有色玻璃块放入退火炉中，设定退火温度和退火时间进行去应力退火，退火完成后随退火炉冷却，得到着色的微晶玻璃。

其中步骤c中所述模具指石墨模具或铜模模具。

作为优选，步骤a中基质玻璃粉由氧化钾、二氧化硅、氧化锂、氧化铝、氧化磷、氧化锆和氧化钠组成。

作为优选，所述基质玻璃粉中各组分的摩尔百分比分别为氧化钾1-3.2％、二氧化硅40-75％、氧化锂20-40％、氧化铝0.1-5％、氧化磷0.1-4.5％、氧化锆1-6％、氧化钠0.1-5％。

作为优选，步骤a中色料由氧化铒、氧化铈、五氧化二钒、七氧化四铽组成，所述氧化铒、氧化铈、五氧化二钒、七氧化四铽之间的摩尔比为(0.1-1)：(0.1-1)：(0.1-1)：(0.1-1)。

作为优选，步骤b中所述煅烧温度为800℃，所述煅烧时间为30-60min。

作为优选，步骤b中所述熔融温度为1300-1600℃，所述熔融时间为30-90min。

作为优选，步骤d中所述退火温度为500-580℃，所述退火时间为30-150min。

本发明所述的一种如前述所述的制备方法所制备的着色的微晶玻璃。

本发明所述的一种如前述所述的着色的微晶玻璃在制备牙科烤瓷中的应用。

作为优选，需对着色的微晶玻璃进行形核和晶化处理，具体包括以下步骤，

1)形核：将冷却后的着色的微晶玻璃块放入程控炉中，在500-600℃温度下进行形核处理120-200min；

2)晶化：将步骤1)得到的形核处理后的着色的微晶玻璃在700-800℃进行结晶处理；

3)成型：将步骤2)得到的结晶处理后的着色的微晶玻璃，随炉冷却，并放在牙科烤瓷炉以47-66℃/min的升温速率升到670-900℃，保温10min-80min，得到着色后的微晶玻璃陶瓷。

本发明以基质玻璃粉和色料为原料，经高温煅烧，除碳除氮，再经熔融制得玻璃液，浇铸到提前预热的模具中进行有色玻璃块的成型，并将有色玻璃块迅速放入退火炉中，去应力退火后冷却，得到着色的微晶玻璃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明提供的可快速着色的微晶玻璃制备方法，着色时间短，成本低，适用于大规模生产。

2.本发明所制备的微晶玻璃硬度适中，可应用与CAD/CAM数字建模后切削加工。

3.本发明提供的可快速着色的微晶玻璃制作成本低廉，且色泽丰富，有光泽和合适的透明度，满足齿科材料的要求标准。

上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明的制备工艺流程图。

具体实施方式

为了理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

a称量：称取基质玻璃粉和色料，其中基质玻璃粉各组分的摩尔百分数为氧化钾1％、二氧化硅51％、氧化锂34％、氧化铝2％、氧化磷3％、氧化锆4.5％、氧化钠2％，色料的摩尔百分数2.5％，色料中氧化铒、氧化铈、五氧化二钒、七氧化四铽组分摩尔比为0.1：0.5：0.8：1，然后放入球磨罐中进行球磨，充分混合均匀；

b熔融：将步骤a称取的基质玻璃粉和色料混合物，放入马弗炉中煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为30min，去除基质玻璃粉和色料混合物中的碳和氮，将煅烧后的基质玻璃粉和色料混合物放入高温程控炉中熔融，熔融温度为1300℃，熔融时间为30min，得到充分熔融的玻璃液，备用；

c成型：将步骤b制备的玻璃液浇铸到提前预热的模具中进行有色玻璃块的成型，制得有色玻璃块，备用；

d退火：将步骤c制得的有色玻璃块放入退火炉中，退火温度为500℃，退火时间为150min，进行去应力退火，退火完成后随退火炉冷却，得到着色的微晶玻璃。

对上述制备方法得到的有色玻璃块进行切割和抛磨，放入程序控制炉中进行形核和晶化处理，然后得到着色后的微晶玻璃陶瓷，具体包括以下步骤：

1)形核：将冷却后的有色玻璃块放入程控炉中，在500℃温度下进行形核处理120min；

2)晶化：将步骤1)得到的形核处理后的有色玻璃块在700℃进行结晶处理；

3)成型：将步骤2)得到的结晶处理后的有色玻璃块，随炉冷却，并放在牙科烤瓷炉以47℃/min的升温速率升到670℃，保温20min，得到着色后的微晶玻璃陶瓷，并与其他实施例得到的微晶玻璃陶瓷进行三点弯曲测试和析晶均匀度对比。

实施例2：

a称量：称取基质玻璃粉和色料，其中基质玻璃粉各组分的摩尔百分数为氧化钾1％、二氧化硅55％、氧化锂30％、氧化铝5％、氧化磷3％、氧化锆3％、氧化钠1％，色料的摩尔百分数2％，色料中氧化铒、氧化铈、五氧化二钒、七氧化四铽组分摩尔比为0.8：1：0.1：0.6，然后放入球磨罐中进行球磨，充分混合均匀；

b熔融：将步骤a称取的基质玻璃粉和色料混合物，放入马弗炉中煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为50min，去除基质玻璃粉和色料混合物中的碳和氮，将煅烧后的基质玻璃粉和色料混合物放入高温程控炉中熔融，熔融温度为1400℃，熔融时间为30min，得到充分熔融的玻璃液，备用；

c成型：将步骤b制备的玻璃液浇铸到提前预热的模具中进行有色玻璃块的成型，制得有色玻璃块，备用；

d退火：将步骤c制得的有色玻璃块放入退火炉中，退火温度为560℃，退火时间为60min，进行去应力退火，退火完成后随退火炉冷却，得到着色的微晶玻璃。

对上述制备方法得到的有色玻璃块进行切割和抛磨，放入程序控制炉中进行形核和晶化处理，然后得到着色后的微晶玻璃陶瓷，具体包括以下步骤：

1)形核：将冷却后的有色玻璃块放入程控炉中，在510℃温度下进行形核处理120min；

2)晶化：将步骤1)得到的形核处理后的有色玻璃块在700℃进行结晶处理；

3)成型：将步骤2)得到的结晶处理后的有色玻璃块，随炉冷却，并放在牙科烤瓷炉以60℃/min的升温速率升到750℃，保温80min，得到着色后的微晶玻璃陶瓷，并与其他实施例得到的微晶玻璃陶瓷进行三点弯曲测试和析晶均匀度对比。

实施例3：

a称量：称取基质玻璃粉和色料，其中基质玻璃粉各组分的摩尔百分数为氧化钾3％、二氧化硅56％、氧化锂27％、氧化铝1％、氧化磷3％、氧化锆6％、氧化钠1％，色料的摩尔百分数3％，色料中氧化铒、氧化铈、五氧化二钒、七氧化四铽组分摩尔比为1：0.1：0.4：0.7，然后放入球磨罐中进行球磨，充分混合均匀；

b熔融：将步骤a称取的基质玻璃粉和色料混合物，放入马弗炉中煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为60min，去除基质玻璃粉和色料混合物中的碳和氮，将煅烧后的基质玻璃粉和色料混合物放入高温程控炉中熔融，熔融温度为1550℃，熔融时间为30min，得到充分熔融的玻璃液，备用；

c成型：将步骤b制备的玻璃液浇铸到提前预热的模具中进行有色玻璃块的成型，制得有色玻璃块，备用；

d退火：将步骤c制得的有色玻璃块放入退火炉中，退火温度为520℃，退火时间为30min，进行去应力退火，退火完成后随退火炉冷却，得到着色的微晶玻璃。

对上述制备方法得到的有色玻璃块进行切割和抛磨，放入程序控制炉中进行形核和晶化处理，然后得到着色后的微晶玻璃陶瓷，具体包括以下步骤：

1)形核：将冷却后的有色玻璃块放入程控炉中，在520℃温度下进行形核处理120min；

2)晶化：将步骤1)得到的形核处理后的有色玻璃块在720℃进行结晶处理；

3)成型：将步骤2)得到的结晶处理后的有色玻璃块，随炉冷却，并放在牙科烤瓷炉以47℃/min的升温速率升到800℃，保温80min，得到着色后的微晶玻璃陶瓷，并与其他实施例得到的微晶玻璃陶瓷进行三点弯曲测试和析晶均匀度对比。

实施例4：

a称量：称取基质玻璃粉和色料，其中基质玻璃粉各组分的摩尔百分数为氧化钾2％、二氧化硅63％、氧化锂20％、氧化铝4.5％、氧化磷0.5％、氧化锆1.5％、氧化钠4.5％，色料的摩尔百分数4％，色料中氧化铒、氧化铈、五氧化二钒、七氧化四铽组分摩尔比为0.5：0.5：1：0.1，然后放入球磨罐中进行球磨，充分混合均匀；

b熔融：将步骤a称取的基质玻璃粉和色料混合物，放入马弗炉中煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为30min，去除基质玻璃粉和色料混合物中的碳和氮，将煅烧后的基质玻璃粉和色料混合物放入高温程控炉中熔融，熔融温度为1600℃，熔融时间为30min，得到充分熔融的玻璃液，备用；

c成型：将步骤b制备的玻璃液浇铸到提前预热的模具中进行有色玻璃块的成型，制得有色玻璃块，备用；

d退火：将步骤c制得的有色玻璃块放入退火炉中，退火温度为550℃，退火时间为90min，进行去应力退火，退火完成后随退火炉冷却，得到着色的微晶玻璃。

对上述制备方法得到的有色玻璃块进行切割和抛磨，放入程序控制炉中进行形核和晶化处理，然后得到着色后的微晶玻璃陶瓷，具体包括以下步骤：

1)形核：将冷却后的有色玻璃块放入程控炉中，在530℃温度下进行形核处理60min；

2)晶化：将步骤1)得到的形核处理后的有色玻璃块在700℃进行结晶处理；

3)成型：将步骤2)得到的结晶处理后的有色玻璃块，随炉冷却，并放在牙科烤瓷炉以50℃/min的升温速率升到900℃，保温30min，得到着色后的微晶玻璃陶瓷，并与其他实施例得到的微晶玻璃陶瓷进行三点弯曲测试和析晶均匀度对比。

实施例5：

a称量：称取基质玻璃粉和色料，其中基质玻璃粉各组分的摩尔百分数为氧化钾3％、二氧化硅53％、氧化锂30％、氧化铝4％、氧化磷2％、氧化锆2％、氧化钠1％，色料的摩尔百分数5％，色料中氧化铒、氧化铈、五氧化二钒、七氧化四铽组分摩尔比为0.3：1：0.5：0.5，然后放入球磨罐中进行球磨，充分混合均匀；

b熔融：将步骤a称取的基质玻璃粉和色料混合物，放入马弗炉中煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为40min，去除基质玻璃粉和色料混合物中的碳和氮，将煅烧后的基质玻璃粉和色料混合物放入高温程控炉中熔融，熔融温度为1570℃，熔融时间为30min，得到充分熔融的玻璃液，备用；

c成型：将步骤b制备的玻璃液浇铸到提前预热的模具中进行有色玻璃块的成型，制得有色玻璃块，备用；

d退火：将步骤c制得的有色玻璃块放入退火炉中，退火温度为560℃，退火时间为30min，进行去应力退火，退火完成后随退火炉冷却，得到着色的微晶玻璃。

对上述制备方法得到的有色玻璃块进行切割和抛磨，放入程序控制炉中进行形核和晶化处理，然后得到着色后的微晶玻璃陶瓷，具体包括以下步骤：

1)形核：将冷却后的有色玻璃块放入程控炉中，在570℃温度下进行形核处理120min；

2)晶化：将步骤1)得到的形核处理后的有色玻璃块在730℃进行结晶处理；

3)成型：将步骤2)得到的结晶处理后的有色玻璃块，随炉冷却，并放在牙科烤瓷炉以55℃/min的升温速率升到670℃，保温60min，得到着色后的微晶玻璃陶瓷，并与其他实施例得到的微晶玻璃陶瓷进行三点弯曲测试和析晶均匀度对比。

将实施例1至实施例5所得到的微晶玻璃陶瓷进行三点弯曲测试和析晶均匀度对比，得到的结果如表1所示，实施例1所制得的微晶玻璃陶瓷，析晶不均匀，出现条纹状，实施例4所制得的微晶玻璃陶瓷，在光照下观察，析晶不均匀，而实施例2、实施例3和实施例5均析晶均匀，并呈现出较好的光泽度。

表1

本发明通过上述技术方案获得了可适用于快速着色工艺的微晶玻璃，其显著的效果集中体现在着色快且强度适中，既满足齿科材料的强度要求，还有利于加工。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。