烤瓷燒結(jié)次數(shù)對(duì)鎳鉻合金表面氧化膜形成的影響

1、    烤瓷燒結(jié)次數(shù)對(duì)鎳鉻合金表面氧化膜形成的影響        【摘要】目的研究烤瓷燒結(jié)次數(shù)對(duì)鎳鉻合金表面氧化膜形成的影響。方法采用EPMA的定點(diǎn)分析方法，從合金試片橫截面的邊緣向內(nèi)檢測(cè)氧原子的原子數(shù)百分比，并觀察氧化膜與基體的結(jié)合情況。結(jié)果隨著燒結(jié)次數(shù)的增加，合金表面的氧化膜逐漸增厚，所含元素氧化程度增高，部分區(qū)域的氧化膜出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。結(jié)論在滿足臨床需要的前提下，應(yīng)減少燒結(jié)次數(shù)?！娟P(guān)鍵詞】烤瓷程序鎳鉻合金氧化膜 金屬烤瓷修復(fù)體兼有陶瓷的美觀和金屬的強(qiáng)度，在口腔修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用

2、日益廣泛。本實(shí)驗(yàn)采用電子探針X射線顯微分析的方法，探討烤瓷過(guò)程中鎳鉻合金表面氧化膜形成的特點(diǎn)，這對(duì)于金瓷結(jié)合強(qiáng)度、合金的抗腐蝕性能及防止烤瓷冠頸緣黑線的產(chǎn)生具有重要意義。材料和方法將SHOFUUNIMETAL 型鎳鉻合金鑄造成10mm×10mm×1.5mm的試樣，金屬表面按常規(guī)方法打磨，噴砂，無(wú)水酒精超聲清洗5分鐘，流水沖洗5分鐘，再經(jīng)過(guò)除氣、預(yù)氧化后，將8個(gè)試樣隨機(jī)分成4組，A組作為對(duì)照組，不再進(jìn)行烤瓷燒結(jié)，B、C、D三組按烤不透明瓷960，體瓷940，上釉900的烤瓷程序，B組每步驟進(jìn)行一次烤瓷過(guò)程，C組每步驟進(jìn)行2次，D組進(jìn)行3次。將以上4組試樣制備成橫截面試片，采用

3、電子探針X射線顯微分析方法(EPMA)中的定點(diǎn)分析方法，從試片橫截面的邊緣向內(nèi)檢測(cè)氧原子在微區(qū)內(nèi)的原子數(shù)百分比。本實(shí)驗(yàn)所用儀器為英國(guó)牛津集團(tuán)Link-ISIS300型X射線散能譜儀，日本電子株式會(huì)社JXA-840掃描電鏡，工作電壓25KV，放大5000倍，每個(gè)試片進(jìn)行二次定點(diǎn)分析，點(diǎn)距0.6m。結(jié)果將每組定點(diǎn)分析的微區(qū)內(nèi)所含氧原子數(shù)百分比的數(shù)值平均，結(jié)果見(jiàn)附表、附。附表各試驗(yàn)組合金表面測(cè)試點(diǎn)的氧原子數(shù)百分比值(單位：%)試驗(yàn)組別測(cè)試點(diǎn)距試片邊緣距離(單位：m)00.61.21.82.43.03.6A4.113.823.093.012.983.01B5.045.033.443.413.333.3

4、4C6.216.454.683.883.373.32D6.377.8111.086.843.843.513.33附各試驗(yàn)組合金表面測(cè)試點(diǎn)的含氧原子數(shù)百分比值與試片邊緣距離的關(guān)系曲線在檢測(cè)中，通過(guò)掃描電鏡對(duì)合金表面氧化膜進(jìn)行觀察，D組某些區(qū)域的氧化膜出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。討論在制作金屬烤瓷修復(fù)體時(shí)，需對(duì)鎳鉻合金進(jìn)行一次除氣、預(yù)氧化，其余每步驟的烤瓷燒結(jié)都要進(jìn)行23次，如為了阻斷金屬顏色，形成均勻的遮色層，遮色瓷一般要分兩次燒結(jié)。烤瓷過(guò)程對(duì)于鎳鉻合金是高溫氧化過(guò)程，從氧原子的原子數(shù)百分比值的變化，可以推知合金表面所形成的氧化膜厚度，因?yàn)镋PMA的定點(diǎn)分析法檢測(cè)的氧原子是以固體物質(zhì)，即氧化物形式存在，那么合

5、金表面的氧化層即是氧化膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著烤瓷次數(shù)的增加，鎳鉻合金表面的氧化膜逐漸增厚，而且氧化膜內(nèi)合金元素的氧化程度呈逐漸增高趨勢(shì)。鎳鉻合金的抗氧化能力與鉻的含量有關(guān)，當(dāng)鉻的“臨界”最低含量大約為20%25%時(shí)，合金表面會(huì)形成一層致密而連續(xù)的表面氧化防護(hù)層Cr2O3，此氧化層可作為氧擴(kuò)散的障礙而使合金具有良好的抗氧化能力1。本實(shí)驗(yàn)所用的松風(fēng)合金含鉻量經(jīng)檢測(cè)約為16%，因而沒(méi)有形成良好的氧化防護(hù)層，氧化膜呈逐漸變厚的特點(diǎn)。但從中D組曲線上，仍顯示出一些氧化防護(hù)層的征象，這不足以防止氧元素向合金內(nèi)的繼續(xù)擴(kuò)散?？敬尚迯?fù)體成功的關(guān)鍵是要獲得金瓷間良好的結(jié)合，以保證承受各個(gè)方向的力而不致脫落。金瓷間

6、結(jié)合力主要有：化學(xué)結(jié)合；機(jī)械結(jié)合；范德華力；壓縮結(jié)合。其中，化學(xué)結(jié)合起著非常關(guān)鍵的作用，在化學(xué)結(jié)合中，控制氧化膜厚度又是重要因素。這是金瓷結(jié)合的前提，同時(shí)有助于熔瓷在合金表面的潤(rùn)濕作用，使得各種結(jié)合力得以充分發(fā)揮。只有合金表面形成一層均勻一致，厚度適宜的氧化膜時(shí)，它才能一方面與瓷的氧化物呈離子鍵和共價(jià)健的化學(xué)結(jié)合，另一方面氧化膜本身又與合金直接相連，形成牢固的化學(xué)結(jié)合。若合金表面氧化層不足，會(huì)影響化學(xué)結(jié)合，降低結(jié)合強(qiáng)度。如果氧化層過(guò)厚，由于它的熱膨脹系數(shù)與合金和瓷不同，當(dāng)加熱冷卻時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同應(yīng)力而導(dǎo)致界面出現(xiàn)裂縫。因此，實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示我們：對(duì)于不同廠家生產(chǎn)的烤瓷用鎳鉻合金，其各種元素含量不同，

7、抗氧化能力各異，在臨床使用時(shí)，要嚴(yán)格按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上提供的除氣、預(yù)氧化時(shí)間操作，或經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)摸索出最佳的除氣、預(yù)氧化程序，以獲得最大的金瓷結(jié)合強(qiáng)度。因?yàn)槌龤?、預(yù)氧化過(guò)程可以釋放合金鑄造應(yīng)力，排除金屬表面的空氣，熔化附著在金屬表面的雜質(zhì)及產(chǎn)氣物質(zhì)，最終在合金表面形成均勻一致，厚度適宜的氧化膜2。在涂遮色瓷時(shí)，要盡可能均勻一致，否則經(jīng)過(guò)這一次燒結(jié)，會(huì)由于遮色瓷覆蓋的薄厚不一，造成合金表面氧化膜薄厚不同。經(jīng)過(guò)幾次烤瓷燒結(jié)后，有些試片表面的氧化膜部分區(qū)域出現(xiàn)破裂現(xiàn)象，這提示我們：臨床烤瓷過(guò)程結(jié)束后，應(yīng)對(duì)修復(fù)體暴露在口腔內(nèi)的組織面，如后牙面，進(jìn)行徹底的打磨、拋光。這一方面是達(dá)到美觀效果，更主要的是提高合金

8、的抗腐蝕能力，因?yàn)榭谇粌?nèi)合金的腐蝕主要為電化學(xué)腐蝕，只有形成一層致密、穩(wěn)定且能與基體結(jié)合緊密的氧化保護(hù)膜，才能保證合金的耐腐蝕能力3。對(duì)于烤瓷修復(fù)體冠內(nèi)表面的氧化膜也應(yīng)盡量去除，實(shí)驗(yàn)表明，按每步驟經(jīng)過(guò)3次的烤瓷程序后，所形成的氧化膜厚度為3m左右，不去除可能會(huì)影響冠與牙體組織的粘結(jié)強(qiáng)度。這不會(huì)降低冠固位體的適合性，也不致于使金屬底層的厚度過(guò)薄，因?yàn)槊绹?guó)牙科協(xié)會(huì)(ADA)規(guī)定全冠的粘固介質(zhì)厚度為20m40m。對(duì)于烤瓷修復(fù)的冠頸緣部分的氧化膜，一般可不磨除，以免影響頸部的邊緣適合性。在口腔環(huán)境中，存在著HCO-3、H2PO-4、CL-、F-、CN-等酸根，與合金表面的氧化物反應(yīng)，生成灰黑色、藍(lán)色的鹽，可能是用鎳鉻合金作為烤瓷用金屬底層冠，頸部產(chǎn)生黑線的原因，而用貴金屬作烤瓷冠時(shí)，就沒(méi)有這種現(xiàn)象。綜上所述，考慮到烤瓷程序?qū)︽囥t合金表面氧化膜形成的影響，在能滿足臨床要求的前提下，應(yīng)盡可能減少烤瓷程序中每步驟的燒結(jié)次數(shù)。(本文編輯王好公)吉林省衛(wèi)生廳科研基金資助課題(986018)作者單位：朱松（130041 長(zhǎng)春，白求恩醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院修復(fù)科）韓英杰（130041 長(zhǎng)春，白求恩醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院修復(fù)科）參考文獻(xiàn)1，上海第五鋼鐵廠第二中心試驗(yàn)室譯.高溫合金.第1版.上海：上?？茖W(xué)