鉻和含鈦鎳鉻烤瓷合金的耐腐蝕性能研究

1、鉻和含鈦鎳鉻烤瓷合金的耐腐蝕性能研究    【摘要】     目的 評價2種鎳鉻和1種含鈦鎳鉻烤瓷合金試件在人工唾液中的耐腐蝕性能。方法 采用電化學極化曲線法測定2種鎳鉻和1種含鈦鎳鉻烤瓷合金試件的自腐蝕電流密度（Icorr）、極化電阻（Rp）、自腐蝕電位（Ecorr），并得出3種合金的極化曲線。應用場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FSEM）觀察實驗前后試件表面形貌變化，并對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析。結(jié)果 Bellabond鎳鉻烤瓷合金的Icorr低于Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金（P0.05）；粵海鎳鉻烤瓷合金I

2、corr低于Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金（P0.05）。Bellabond鎳鉻烤瓷合金的Rp明顯高于粵海鎳鉻烤瓷合金（P<0.05）及Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金（P0.05）。Bellabond鎳鉻烤瓷合金的Ecorr低于粵海鎳鉻烤瓷合金（P>0.05）及Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金（P>0.05）；Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金的Ecorr高于粵海鎳鉻烤瓷合金（P>0.05）。FSEM顯示，Bellabond鎳鉻烤瓷合金表面腐蝕較粵海鎳鉻烤瓷合金和Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金輕微。結(jié)論 Bellabond鎳鉻烤瓷合金的耐腐蝕性較粵海鎳鉻烤瓷合金和N

3、eotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金優(yōu)良，Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金耐腐蝕性與粵海鎳鉻烤瓷合金無明顯差異。     【關(guān)鍵詞】  牙科合金； 極化曲線； 人工唾液； 腐蝕     ACorrosion resistance of Ni-Cr and Ni-Cr-Ti alloy in artificial saliva  SUN Ping, FENG Jian-ying, LU Ying, CHEN Song. （Dept. of Special Diagnosis, The Affi

4、liated Stomatological Hospital, College of Medical Science, Zhejiang University, Hangzhou 310006, China）    Abstract  Objective  To evaluate the corrosion resistance of two kinds of Ni-Cr alloy and Neotitan Ni-Cr-Tialloy. Methods  Electrochemical methods were used to me

5、asure the self-corrosion current density（Icorr）, polariza-tion resistance（Rp） and self-corrosion potential（Ecorr） of three alloys. And the polarization curves of the three alloys were recorded at the same time. Field scanning electron microscope（FSEM） was used to observe the corro-sion in the surfac

6、e of the three alloys. One-way ANOVA with SPSS 11.0 software package was used for statistical analysis. Results  The Icorr of Bellabond Ni-Cr alloy was lower than that of Neotitan Ni-Cr-Ti alloy（P0.05）. The Icorr of Yuehai Ni-Cr alloy was lower than that of Neotitan Ni-Cr-Ti alloy（P0.05）. The R

7、p of Bellabond Ni-Cr alloy was higher than that of Yuehai Ni-Cr alloy（P0.05）.The Ecorr of Bellabond Ni-Cr alloy was lower than that of Yuehai Ni-Cr alloy（P>0.05） and Neotitan Ni-Cr-Ti alloy（P>0.05）. The Ecorr of Neotitan Ni-Cr-Ti alloy was higher than that of Yuehai Ni-Cr alloy（P>0.05）. FSE

8、Mshowed that the corrosion in the surface of Bellabond Ni-Cr alloy was slighter than that of Yuehai Ni-Cr alloy and Neotitan Ni-Cr-Ti alloy. Conclusion  The corrosion resistance of Bellabond Ni-Cr alloy is better than that of Yuehai Ni-Cr and Neotitan Ni-Cr-Ti alloy. The corrosion resistance of

9、 Neotitan Ni-Cr-Ti alloy had no difference compared with that of Yuehai Ni-Cr alloy.    Key words  dental alloy； polarization curve； artificial saliva； corrosion    牙科合金腐蝕可引起金屬離子釋放并沉積在鄰近的軟硬組織中，導致變應性反應、金屬色素沉著且影響美觀。尤其是近年來廣泛應用的鎳鉻烤瓷合金和含鈦鎳鉻烤瓷合金，所含鎳、鉻等元素的析出可能是導致齦緣黑線、牙周軟組

10、織變應性反應和水腫的主要原因1。本研究應用電化學極化曲線方法，在模擬口腔的人工唾液環(huán)境中對2種鎳鉻和1種含鈦鎳鉻烤瓷合金的電化學腐蝕行為進行分析研究，并應用場發(fā)射掃描電子顯微鏡（field scanning electron microscope，F(xiàn)SEM）觀察試件實驗前后的表面形貌2。    1  材料和方法    1.1  實驗材料    1.2  實驗儀器    TWD系列控溫儀KSW441（天津市通達實驗電爐廠），CH1660A型電化學工

11、作站（上海辰華儀器公司），DKS-24型不銹鋼新型電熱恒溫水浴鍋（杭州藍天化驗儀器廠）。    1.3  實驗方法    1.4  統(tǒng)計分析    應用SPSS 11.0軟件包對3組合金試件極化實驗前后的自腐蝕電流密度Icorr）、極化電阻（Rp）和自腐蝕電位（Ecorr）進行單因素方差分析。    2  結(jié)果     2.1  試件的極化曲線    Bellabond鎳鉻合金

12、無明顯的鈍化現(xiàn)象，一直處于強極化區(qū)，且Icorr隨Ecorr的增大而逐步增大。Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金在0.250.30 V的區(qū)域內(nèi)，Icorr增大比較緩慢；當Ecorr為0.30 V左右時，Icorr迅速增大，即電極在剛進入強極化區(qū)時發(fā)生了一定的鈍化現(xiàn)象，其過鈍化Ecorr為0.30 V；此后Icorr并不隨Ecorr的增大而增大，此時電極進入擴散控制區(qū)域。粵海鎳鉻烤瓷合金開始Icorr隨Ecorr的增大而緩慢增大，在0.300.40 V的區(qū)域內(nèi)，Icorr隨Ecorr增大而迅速增大（圖1）。    2.2  試件自腐蝕電位和自腐蝕電流密度及極

13、化電阻的測試    3種合金試件Icorr、Rp、Ecorr的測試結(jié)果及其單因素方差分析結(jié)果見表1。    2.3  場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察的結(jié)果    FSEM示3種烤瓷合金電化學腐蝕前后的表面形貌見圖24。Bellabond鎳鉻烤瓷合金試件在電化學腐蝕之前，電極表面光滑；腐蝕之后，電極表面沒有明顯缺陷。Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金試件在腐蝕之前有缺陷；電化學腐蝕之后，電極表面出現(xiàn)密集的點蝕現(xiàn)象?；浐ｆ囥t烤瓷合金試件在電化學腐蝕之前電極表面有明顯缺陷；腐蝕之后，表面出現(xiàn)點蝕，分布不均勻，

14、孔徑大小不一。    3  討論    近年來隨著電化學腐蝕研究的進展，合金材料的耐腐蝕性能得到了定性檢測和腐蝕產(chǎn)物定量分析。動電位極化技術(shù)可在體外短期內(nèi)獲得極化曲線和定量參數(shù)，對金屬的腐蝕性能做出客觀評價3。從動電位極化曲線中可以得出Icorr、Rp和Ecorr等指標。電極的Icorr與腐蝕速度成正比，可以反映電極腐蝕速度的快慢4。Rp是反映電極腐蝕速度的另一個動力學參數(shù)，Rp越大，金屬的耐腐蝕性越好。Ecorr是腐蝕體系在不受外加電壓的影響下測得的穩(wěn)定電位，主要反映金屬的表面狀況，也能反應金屬腐蝕傾向的大小。從熱力學狀態(tài)

15、看，Ecorr越小，金屬的腐蝕傾向越大，反之亦然；但腐蝕傾向的大小并不能衡量腐蝕速度的快慢。    從表1可知，Bellabond鎳鉻烤瓷合金試件的Icorr低于粵海鎳鉻烤瓷合金（P>0.05）和Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金試件的Icorr（P<0.05）。Bellabond鎳鉻烤瓷合金試件的Rp明顯高于Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金（P<0.05）和粵海鎳鉻烤瓷合金試件的Rp（P<0.05），其差異均有統(tǒng)計學意義?；浐ｆ囥t烤瓷合金和Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金試件的Ecorr和Rp差異均無統(tǒng)計學意義，說明Bellabond鎳鉻烤

16、瓷合金耐腐蝕性較粵海鎳鉻烤瓷合金和Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金優(yōu)良，粵海鎳鉻烤瓷合金和Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金的耐腐蝕性無差異。    鎳鉻合金由于其優(yōu)良的機械性能，在口腔修復領(lǐng)域得到了廣泛運用。但近年來越來越多的學者對鎳的生物相容性提出質(zhì)疑5。實驗表明，鎳鉻烤瓷合金在高溫下反復燒結(jié)后，表面會形成大量缺陷性結(jié)構(gòu)復雜的氧化物，使與齦溝接觸的烤瓷合金基底冠邊緣易發(fā)生腐蝕，析出鎳等元素引起牙齦緣的炎癥反應，還會釋放金屬離子，甚至形成色素斑塊，嚴重影響美觀。從本實驗結(jié)果可知，ellabond鎳鉻烤瓷合金試件的Icorr低于Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金和粵海

17、鎳鉻烤瓷合金試件的Icorr，且極化曲線中無明顯鈍化區(qū)，整體處于活化區(qū)?；浐ｆ囥t烤瓷合金試件的Icorr增大比較緩慢，在Ecorr為0.30 0.40 V的區(qū)域內(nèi)，Icorr隨Ecorr增大迅速增大。圖2、4顯示，Bellabond鎳鉻烤瓷合金腐蝕后試件表面點蝕較少，而粵海鎳鉻烤瓷合金試件腐蝕后表面出現(xiàn)分布不均勻的點蝕，孔徑大小不一。    近來有較多所謂鈦合金應用于臨床，但鈦質(zhì)量分數(shù)僅為4%6%，絕非真正的鈦合金，稱之為含鈦鎳鉻烤瓷合金更為合適，且耐腐蝕性能有限。鈦的鑄造條件苛刻，目前在美國也只有極少種類的商業(yè)鈦合金用于牙科固定或活動義齒修復，如用于臨床的鈦合金

18、Ti-6Al-4V6。鈦表面能形成致密氧化層，其表面氧化膜與基底金屬結(jié)合牢固，在400 以下非常穩(wěn)定，因此其耐腐蝕性能十分優(yōu)秀7。從本實驗圖1可見，Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金試件的Icorr高于Bellabond鎳鉻烤瓷合金（P<0.05），Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金試件的Rp明顯低于Bellabond鎳鉻烤瓷合金（P0.05），因此Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金試件的耐腐蝕性較Bellabond鎳鉻烤瓷合金差。    綜上所述，在人工唾液中，Bellabond鎳鉻烤瓷合金試件的耐腐蝕性較Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金和粵海鎳鉻烤瓷合金試件的

19、優(yōu)良，Neotitan含鈦鎳鉻烤瓷合金試件與粵海鎳鉻烤瓷合金試件的耐腐蝕性無明顯差異。    【參考文獻】  1 Wataha JC. Biocompatibility of dental casting alloys： AreviewJ. J Prosthet Dent, 2000, 83（2）：223-234.    2 Roach MD, Wolan JT, Parsell DE, et al. Use of X-ray photoelectron spectroscopy and cyclic p

20、olarization to eva-    luate the corrosion behavior of six nickel-chromium al-loys before and after porcelain-fused-to-metal firingJ. J Prosthet Dent, 2000, 84（6）：623-634.    3 Kuphasuk C, Oshida Y, Andres CJ, et al. Electrochemi-cal corrosion of titanium and titanium-based alloysJ. JProsthet Dent, 2001, 85（2）：195-202.