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口腔陶瓷材料 陶瓷 ceramic porcelain 概念已擴(kuò)大到整個(gè)無(wú)機(jī)非金屬材料 即以氧化物 氮化物 碳化物等為原料制成的無(wú)機(jī)固體材料 硬度高耐磨性好化學(xué)性能穩(wěn)定廣泛應(yīng)用于口腔領(lǐng)域生物性能好著色性能好 烤瓷及金屬烤瓷鑄造陶瓷種植陶瓷陶瓷牙 第一節(jié) 概述 口腔陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與性能 一 陶瓷材料的結(jié)構(gòu) 相組成 陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)通常由三種不同的相組成 即晶相 玻璃相和氣相 晶相 是陶瓷中原子 離子和分子按周期 有規(guī)律的空間排列而成的固體相 是陶瓷材料中最主要的組成相 陶瓷的物理 化學(xué)性質(zhì)主要由晶相所決定 陶瓷材料的晶體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 晶相的結(jié)構(gòu)與配料礦物和制作工藝有關(guān) 玻璃相 非晶態(tài)固體部分 存在于各晶粒間 對(duì)于不同陶瓷其玻璃相的含量不同 玻璃相的作用是充填晶粒間隙 粘接晶粒 提高陶瓷材料的致密程度 降低燒結(jié)溫度 改善工藝 抑制晶粒長(zhǎng)大等 氣相 在陶瓷材料中起重要作用 氣孔是陶瓷成型過(guò)程中殘留于制品內(nèi)的氣體 氣孔包括開(kāi)口氣孔和閉口氣孔 氣孔存在可使陶瓷機(jī)械性能顯著下降 但對(duì)陶瓷材料的光學(xué)性能有很大影響 合理控制陶瓷中氣孔的數(shù)量 形態(tài)和分布極為重要 二 結(jié)合鍵 離子鍵 無(wú)方向性 鍵強(qiáng)度較高 組成的陶瓷強(qiáng)度高 硬度高 但脆性也大 共價(jià)鍵 具有方向性和飽和性 因此共價(jià)晶體中原子的堆積密度較小 共價(jià)晶體鍵強(qiáng)度較高 且有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu) 這類陶瓷熔點(diǎn)高 硬度高 脆性大 熱脹系數(shù)小 口腔陶瓷多為混合鍵結(jié)合 三 物理性能 見(jiàn)下表 口腔陶瓷材料主要物理性能密度2 4 g cm3 光透過(guò)率50 2mm板 熱脹系數(shù)6 10 6 8 10 6 線收縮率13 70 熱導(dǎo)率0 042 J cm s 體積收縮率35 50 吸水率0 2 口腔陶瓷材料是熱的絕緣體 熱脹系數(shù)與牙體接近 但口腔陶瓷材料在燒結(jié)制作過(guò)程中 存在較大的體積收縮而影響修復(fù)體的精度 需采取必要的措施 如燒結(jié)前盡量除去水份 振蕩 壓縮成型 以及真空燒結(jié)等防止或減小其收縮 影響陶瓷材料透明性的主要原因是陶瓷內(nèi)存在的氣孔 陶瓷粉顆粒越細(xì) 氣孔越小 越致密 顆粒間的接觸面積越大 但在光散射作用下透明度反而降低 因此采用適當(dāng)?shù)念w粒度可調(diào)整光透過(guò)率 對(duì)于含有石英等折光率較大原料的材料 可添加一些折光率較小的成分 如白榴石 長(zhǎng)石等 可以提高透明性 四 機(jī)械性能口腔陶瓷材料的主要機(jī)械性能見(jiàn)下表 口腔陶瓷材料主要機(jī)械性能壓縮強(qiáng)度 Mpa 345 3000彎曲強(qiáng)度 Mpa 55 1300拉伸強(qiáng)度 Mpa 24 8 37 4努氏硬度 Mpa 4600 5910 KHN 口腔陶瓷材料是一種脆性材料 五 化學(xué)性能口腔陶瓷是口腔材料中化學(xué)性能最穩(wěn)定的材料 均可耐受許多化學(xué)物質(zhì)的作用而不發(fā)生變化 長(zhǎng)期在口腔環(huán)境條件下 對(duì)各種食物 飲料 唾液 體液 微生物及其酶的作用 不會(huì)產(chǎn)生變質(zhì) 變性 六 生物性能口腔陶瓷材料具有較好的生物學(xué)性能 在口腔內(nèi)使用安全 無(wú)毒 特別是生物陶瓷 更應(yīng)具有生物相容性 七 審美性能由于口腔陶瓷材料的著色性能好 表面光澤度高 又具有透明和半透明性 能恢復(fù)牙體組織的天然色彩 20色系比色板 比色板 口腔陶瓷材料的分類及制品的制備 分類按性質(zhì)可分為單純陶瓷和陶瓷基復(fù)合材料氧化物系陶瓷和非氧化物系陶瓷惰性陶瓷和反應(yīng)性陶瓷吸收性陶瓷和非吸收性陶瓷 按臨床使用部位分為植入體內(nèi)和非植入體內(nèi)的陶瓷按臨床用途分為烤瓷和金屬烤瓷鑄造陶瓷種植陶瓷成品陶瓷牙等 口腔陶瓷材料 陶瓷粉 的制備采用天然或人工合成的材料作為原材料 經(jīng)高溫熔融 淬冷 粉碎及混合等工藝制備成陶瓷粉 二 口腔陶瓷制品的制備1 燒結(jié)將初步燒結(jié)的陶瓷粉在低于熔點(diǎn)的溫度下加熱 獲得致密高強(qiáng)度的結(jié)晶過(guò)程 燒結(jié)是陶瓷制品制備最關(guān)鍵的工藝環(huán)節(jié) 它決定了最終制品的性能 燒結(jié)過(guò)程通常伴隨有氣孔減少和體積收縮的變化 2 表面涂層表面涂層是采用一定的工藝手段 將某種材料均勻 等厚 緊密結(jié)合在另一種基底材料上的技術(shù) 常采用高溫熔燒 等離子噴涂 熱擴(kuò)散 氣相沉積 離子注入 濺射 真空鍍膜等工藝進(jìn)行涂層 烤瓷熔附金屬修復(fù)體的制作 就是采用這種工藝方法 3 鑄造將陶瓷材料熔融后注入鑄模內(nèi) 再冷卻成預(yù)制體 再在特定的溫度下經(jīng)過(guò)結(jié)晶化處理 析出結(jié)晶相而瓷化 使材料獲得足夠強(qiáng)度 經(jīng)過(guò)結(jié)晶化處理后進(jìn)行鑄造的陶瓷材料稱為鑄造陶瓷材料 目前多采用玻璃陶瓷進(jìn)行鑄造 其鑄造工藝一般采用熔模鑄造法 investmentcasting 或稱為失蠟鑄造法 lost waxprocess 幾類口腔陶瓷材料的特征 一 長(zhǎng)石質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 以長(zhǎng)石為主要原料 配以石英 白陶土及少量硼砂和著色劑 少量助熔劑用以降低陶瓷的熔點(diǎn) 生物學(xué)性能良好 可作為烤瓷粉的材料以及制備成品陶瓷牙 陶瓷牙面等 二 玻璃陶瓷結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 是玻璃經(jīng)微晶化處理制得的多晶固體 與玻璃的不同處在于 玻璃是由無(wú)定形或非晶態(tài)的玻璃相組成 而玻璃陶瓷則是由一種或數(shù)種結(jié)晶相和殘存玻璃相組成 與人體牙 骨成分相近 可作為植入人體材料 也可作為烤瓷材料 可磨削陶瓷材料和鑄造陶瓷材料使用 三 氧化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 分為多晶氧化鋁陶瓷和單晶氧化鋁陶瓷 生物學(xué)性能 單晶氧化鋁表面存在一層水化膜 使其親水性好 a Al2O3增多瓷體的性能逐漸提高 作為人工牙根種植體氧化鋁滲透玻璃陶瓷全瓷冠 幾種口腔陶瓷材料的物理機(jī)械性能 長(zhǎng)石質(zhì)陶瓷玻璃陶瓷單晶氧化鋁陶瓷密度 g cm3 2 42 6 2 82 87硬度KH MPa 380061705910熱脹系數(shù) 10 6 K 1 6 89 94 1壓縮強(qiáng)度 MPa 345350 5003000彎曲強(qiáng)度 MPa 55210 250210 1300彈性模量 MPa 600001000038500 第二節(jié) 烤瓷材料 一 概念和應(yīng)用范圍烤瓷是指在口腔修復(fù)治療中 直接采用各種粉狀瓷料經(jīng)過(guò)燒結(jié)制作陶瓷修復(fù)體的工藝過(guò)程 用于制作陶瓷修復(fù)體的材料稱為烤瓷材料 又稱烤瓷粉 porcelainmaterials 適用于制作嵌體 冠 貼面等修復(fù)體 二 分類和組成 一 分類烤瓷材料根據(jù)不同熔點(diǎn)范圍分為三類 高熔烤瓷材料1200 1450 中熔烤瓷材料1050 1200 低熔烤瓷材料850 1050 按材料的成分分為二類 長(zhǎng)石質(zhì)烤瓷和氧化鋁質(zhì)烤瓷 二 組成 1 長(zhǎng)石質(zhì)陶瓷 feldspathicporcelain 長(zhǎng)石 主要成分 鈉長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石的混合物 構(gòu)成瓷的玻璃基質(zhì) 石英 骨架 提高強(qiáng)度 白陶土 基本成分 可塑性和結(jié)合性 不透明性 硼砂 助熔劑 還有碳酸納 碳酸鉀和硼酸鈉成分 降低陶瓷熔點(diǎn) 著色劑 金屬氧化物 組成比例變化 熔點(diǎn)不同性能不同 烤瓷原料組成高熔低熔長(zhǎng)石61 60 石英29 12 碳酸鉀2 8 碳酸納2 8 碳酸鈣5 1 硼砂1 11 2 氧化鋁質(zhì)烤瓷 aluminousporcelain 氧化鋁質(zhì)烤瓷是一種在長(zhǎng)石質(zhì)烤瓷基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的烤瓷修復(fù)材料 由于其中含有較多的氧化鋁結(jié)晶體 能提高烤瓷材料的強(qiáng)度 作為烤瓷冠的核心部分 也作為烤瓷罩冠的內(nèi)層核心材料使用 三 性能 1 物理機(jī)械性能經(jīng)燒結(jié)后的烤瓷材料的硬度是目前口腔材料中較高的 接近于牙釉質(zhì)的硬度 耐磨性優(yōu)良 最適合作為牙體修復(fù)材料 烤瓷材料的其他物理機(jī)械性能見(jiàn)下表 烤瓷材料的物理機(jī)械性能性能長(zhǎng)石質(zhì)烤瓷氧化鋁質(zhì)烤瓷牙釉質(zhì)彎曲強(qiáng)度 MPa 65118 壓縮強(qiáng)度 MPa 1721048400彈性模量 GPa 603884布氏硬度 MPa 400 300熱脹系數(shù) 10 6 125 611 4 二 化學(xué)性能烤瓷材料能耐受多種化學(xué)物質(zhì)的作用而不發(fā)生變化 其化學(xué)性能相當(dāng)穩(wěn)定 不易腐蝕 老化 變色 降解 三 生物性能烤瓷材料具有良好的生物安全性 惰性 無(wú)毒 對(duì)口腔組織無(wú)刺激 無(wú)致敏 長(zhǎng)期在口腔內(nèi)也不會(huì)發(fā)生不良反應(yīng) 四 審美性能烤瓷材料的著色性好 表面光潔度高 又具有透明和半透明性 能獲得牙體組織的天然色澤 四 工藝步驟 一 成型選擇烤瓷粉調(diào)和成糊狀涂布于基底冠上加壓雕塑干燥為了補(bǔ)償燒結(jié)后的體積收縮 需將烤瓷預(yù)成體形態(tài)和尺寸均比正常體積放大15 25 二 燒結(jié)將已完成的烤瓷預(yù)成體在真空烤瓷爐中進(jìn)行燒結(jié) 其目的是使烤瓷預(yù)成體中烤瓷粉粒表面產(chǎn)生熔融而相互凝集成結(jié)晶體 一般將燒結(jié)過(guò)程分為三個(gè)階段 低溫?zé)Y(jié)階段中溫?zé)Y(jié)階段高溫?zé)Y(jié)階段 將預(yù)熱干燥后的烤瓷預(yù)成體放入爐內(nèi) 逐漸升溫 使其粉粒中玻璃質(zhì)軟化 產(chǎn)生流動(dòng) 粉粒間開(kāi)始凝集 由于凝集不全 烤瓷預(yù)成體呈多孔態(tài)而體積很少產(chǎn)生收縮 粉粒間完全凝集而形成致密體 但此期將出現(xiàn)明顯的體積收縮 粉粒相互熔接形成牢固的結(jié)晶整體 此期體積收縮趨于穩(wěn)定 經(jīng)以上初次燒成后 還可根據(jù)需要對(duì)預(yù)成體進(jìn)行調(diào)磨修改或修補(bǔ)再次燒結(jié) 經(jīng)口腔內(nèi)試戴合適后 最后再進(jìn)行修復(fù)體表面上釉 完成最后一次燒結(jié)