[發(fā)明專利]具有透鋰長石和硅酸鋰結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)玻璃-陶瓷

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910857027.5
• 申請日: 2015-10-08
• 公開（公告）號: CN110510881B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G·H·比爾;付強(qiáng);C·M·史密斯
• 申請（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C03C10/04
• 分類號: C03C10/04;C03C10/12;C03C21/00;C03B32/02;C03C3/097
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 邰紅;黃海波

描述了具有硅酸鋰晶相和透鋰長石晶相的組合的玻璃和玻璃陶瓷組合物，以及制備玻璃和玻璃陶瓷組合物的方法。組合物與常規(guī)的輥壓和浮法工藝兼容，是透明或半透明的,且具有高機(jī)械強(qiáng)度和斷裂耐受性。此外，組合物能化學(xué)鋼化成甚至更高強(qiáng)度的玻璃陶瓷，其可在多種應(yīng)用中用作大基材。

本發(fā)明專利申請是國際申請?zhí)枮镻CT/US2015/054615，國際申請日為2015年10月8日，進(jìn)入中國國家階段的申請?zhí)枮?01580065414.5，發(fā)明名稱為“具有透鋰長石和硅酸鋰結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)玻璃-陶瓷”的發(fā)明專利申請的分案申請。

相關(guān)申請交叉參考

本申請根據(jù)35U.S.C.§119要求2014年10月08日提交的美國臨時(shí)申請系列號62/061,385，以及2015年08月14日提交的美國臨時(shí)申請系列號62/205,120的優(yōu)先權(quán)，本文以這些申請的內(nèi)容為基礎(chǔ)并通過參考將其完整地結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施方式涉及玻璃和玻璃陶瓷組合物，具體來說，涉及具有透鋰長石相和硅酸鋰相組合的高強(qiáng)玻璃陶瓷組合物。

背景技術(shù)

已開發(fā)和出售在SiO₂-Li₂O-K₂O-ZnO-P₂O₅-Al₂O₃-ZrO₂系統(tǒng)中的焦硅酸鋰玻璃-陶瓷，用作牙冠、牙科橋和牙科覆蓋物。它們的互鎖的扁平晶體的微觀結(jié)構(gòu)提供高機(jī)械強(qiáng)度和斷裂韌度以及優(yōu)異的化學(xué)耐久性。這個(gè)領(lǐng)域的組合物在康寧股份有限公司(Corning,Inc.)發(fā)明，且通過Beall等在US5,219,799(“‘799專利”)中進(jìn)行專利保護(hù)。

此外，已知的玻璃基材料常常呈現(xiàn)固有的脆性或較低的耐裂紋擴(kuò)展性。例如，固有的較低斷裂韌度(例如，氧化物玻璃和玻璃陶瓷的0.5-1.0MPa·m^1/2)使得氧化物玻璃對于存在較小的缺陷和瑕疵較敏感。作為比較點(diǎn)，市售的單晶基材呈現(xiàn)約2.4-約4.5MPa·m^1/2的斷裂韌度數(shù)值。通過例如離子交換過程的化學(xué)強(qiáng)化可通過下述在玻璃或玻璃陶瓷的表面處為裂紋穿透提供一些阻力：在玻璃或玻璃陶瓷中施加距離表面一定深度(例如，50-100微米)的壓縮應(yīng)力層；然而，裂紋穿透阻力可為有限的，且一旦裂紋擴(kuò)展穿過壓縮應(yīng)力層進(jìn)入玻璃或玻璃陶瓷的本體，就不再有效。雖然強(qiáng)化提供對裂紋穿透的一些阻力，但材料的固有性質(zhì)(k1c)不受離子交換影響。改善玻璃基材料的機(jī)械性能，特別是耐損壞性和斷裂韌度方面的機(jī)械性能，是持續(xù)關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，本領(lǐng)域需要提供具有改善的耐損壞性和斷裂韌度的材料。

已知β-鋰輝石家族中可離子交換的含鋰的鋁硅酸鹽玻璃-陶瓷制品提供耐損壞性和斷裂韌度。然而，β-鋰輝石基玻璃-陶瓷通常是不透明的，這限制了將它們用于顯示器相關(guān)應(yīng)用或需要透明度或半透明度的其它應(yīng)用。因此，本領(lǐng)域需要具有快速離子交換能力和高斷裂韌度的透明或半透明玻璃-陶瓷材料。

發(fā)明內(nèi)容

第一方面包含玻璃-陶瓷制品，其具有透鋰長石晶相和硅酸鋰晶相,其中透鋰長石晶相和硅酸鋰晶相具有比在玻璃-陶瓷制品中存在的其它晶相更高的重量百分?jǐn)?shù)。在一些實(shí)施方式中,透鋰長石晶相占玻璃-陶瓷制品的20-70重量％，且硅酸鋰晶相占玻璃陶瓷制品的20-60重量％。在一些實(shí)施方式中,透鋰長石晶相占玻璃-陶瓷制品的45-70重量％，且硅酸鋰晶相占玻璃陶瓷制品的20-50重量％。在一些實(shí)施方式中,透鋰長石晶相占玻璃-陶瓷制品的40-60重量％，且硅酸鋰晶相占玻璃陶瓷制品的20-50重量％。

在一些實(shí)施方式中,玻璃-陶瓷制品是透明的。在一些實(shí)施方式中,對于400nm-1,000nm波長范圍的光，玻璃-陶瓷制品具有至少85％的透光率。在一些實(shí)施方式中,對于400nm-1,000nm波長范圍的光，玻璃-陶瓷制品具有至少90％的透光率。在一些實(shí)施方式中,玻璃-陶瓷制品是透明的。在一些實(shí)施方式中,玻璃-陶瓷制品包含晶粒，所述晶粒具有500nm或更小或者100nm或更小的最長維度。