[发明专利]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

说明书

本发明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。本发明还涉及一种呈医用、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DE 197 50 794 A1或DE 103 36 913 B4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DE 10 2009 060 274 A1，WO 2012/175450 A1，WO 2012/175615 A1，WO 2013/053865 A2或EP 2 662 342 A1。

本发明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。

根据本发明，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DIN EN ISO 6872-2009-01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<95 μg x cm^-2的化学溶解度(也通过DIN EN ISO 6872-2009-1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，本发明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50:50 mol％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℃。