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新型高强度牙科切削陶瓷材料的研制

时间:2017-06-30  来源:本网  作者:admin  浏览次数:1045

  新型高强度牙科切削陶瓷材料的研制付强,赵云凤,李彦,范丹妮,覃峰(中山大学口腔医学院修复科,广东广州510060)得到玻璃陶瓷,用X射线衍射分析玻璃陶瓷的晶相成分,并用三点抗弯法测量材料的强度。结果得到了含钙云母的新型切削陶瓷,其三点抗弯强度最高达到(210 2±147)MPa结论通过改变金云母玻璃陶瓷内部的晶体结构可以得到新型具有较高强度的牙科切削陶瓷。

  1材料和方法1.1设备和材料高温箱形电阻炉(江苏)SEM型温控电炉(重庆),X射线衍射仪(XRD)(D/MAX-2000B型,日本理学)差热分析仪(DTA)(PTC-10A型,日本理学),Instron-4302型电子拉伸测试机(英国),化学试剂,铂金坩埚。

  2原材料配方的筛选和基础玻璃的制备以氟金云母类的DicorMGC配方为基础,CaO-K2O-Al23-Si2-F多元体系相图,设计铝硅酸盐基础玻璃。将化学试剂分别按A、B组成配方(表1)球磨、烘干后,1 400~1600°熔融2~4h,浇注于模具内,在玻璃转变温度附近(500 ~600°C)退火,得到基础玻璃。

  1.3陶瓷材料的制备与陶瓷晶相成分的鉴定利用差热分析的结果,将玻璃在一定温度范围(800~1200°)内保温4~6.基础玻璃经过晶化热处理,内部析出大量晶体,得到玻璃陶瓷材料。

  牙科陶瓷修复材料依其制作技术不同可分为传统粉浆烧结陶瓷、铸造陶瓷、切削陶瓷、热压陶瓷和渗透陶瓷等多种。其中,切削陶瓷由于结合了先进的计算机辅助设计/辅助制作技术具有快捷、简便和准确的优点;而且由大规模工业生产提供预成瓷块,可以更好地控制陶瓷材料的机械性能和光学性能(颜色、透明度等)因此,目前切削陶瓷在国外及国内已大量应用于牙体修复(嵌体)和贴面、冠桥修复。但是现用于临床的切削陶瓷材料只有两三种,且性能尚不够理想。以Dicoi.MGC为例,这种陶瓷为氟金云母类玻璃陶瓷,可切削性能较好;但由于强度较低(抗弯强度80~150MPa)临床应用时,破碎率很高‘4.这使得应用范围大大缩小,只限于嵌体、贴面或前牙冠。以往研究较多的抛光、回火、离子交换等增强陶瓷的方法也未能从根本上改变材料强度低的缺点。为此,作者拟在分析氟金云母类玻璃陶瓷内部晶体结构的基础上,研制新型具有较高强度的钙云母类切削玻璃陶瓷材料。

  基金项目:国家自然科学基金资助项目(39970799)广东省自然科学基金资助项目(010755);广东省医学科研基金资助项目(A2001046)>付强(1972―),男,安徽六安人,口腔临床医学博士讲师赵云凤,四川大学华西口腔医学院」

  表1样品的化学组成用X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)分析陶瓷的晶相成分。

  4陶瓷材料的强度测定将得到的两种陶瓷样品A、B用金钢石内圆切割机切割成20mmX3mmX2mm尺寸试条,每种样品各6根。在Instron-4302型力学试验机上测其三点抗弯强度,跨距/=16mm,加载速度为0.5 2结果两种材料样品的X衍射分析结果见、2.XRD是鉴定材料物相成分的现代分析测试方法,由衍射花样上各衍射峰的角度位置(20)所确定的晶面间距d及衍射峰的相对强度I 1是物质的固有特性,将待测物的衍射花样与粉末衍射卡(CPDF)的已知d、I八1数列对照,寻找相同或相近的图象,即可确定物质的晶相种类。钙云母的粉末衍射卡中三强特征峰所对应的20分别为9.1°、27.6°、29.2°在的衍射花样中得到了很好的反映。由此可以看出,由实验已得到了含钙云母的玻璃陶瓷材料B.强度测试结果表明,材料B的三点抗弯强度最高达到(210.2±147)MPa.在随后经过进一步3讨论3.1陶瓷材料的增强方法陶瓷材料的增强方法有表面强化和自身增强两大类。表面强化是指采取回火、离子交换等方法使材料的强度得到提高。曾有一些学者采用表面抛光、回火、离子交换等表面强化的方法来提高牙科陶瓷的强rf57,获得了一定效果。但这些方法一般只是使材料表面一层的强度得到了提高,并不能从根本上改变材料强度低的缺点。例如,采用离子交换的方法增强陶瓷,是对陶瓷的表面层进行处理,用处理剂中直径较大的K+离子取代陶瓷中较小的Na+离子,在陶瓷的表面层中产生压应九使强度提高。但在咀嚼磨耗作用下,一旦材料表面厚为16~ 18Mm的一薄层被磨去,即可使离子交换作用完全消失,此时材料将出现突然爆发性的碎裂(catastrophicfailure)8.陶瓷材料的自身增强是指改变材料内部的化学结构来提高材料的强度。

  比如可以在陶瓷的玻璃基质中加入晶体等分散的第二相,由于在陶瓷烧结时,玻璃基质围绕晶体形成离子键。这样当微裂纹扩展时就受到了晶体相的阻碍而分枝、偏转或钝化,从而增大了断裂表面能,使陶瓷抵抗外力的能力增强,提高了强度。另外,当晶相的热膨胀系数稍高于玻璃相时,冷却时玻璃相会处于压应力下,从而也有利于提高抗张强埂3.自身增强是从材料内部整体性地提高了材的材料组成与热处理程序的研究祖们得r了种iblishnfl的强度,屈而较表面强化的蔌效果更为明显而且不会受外界因素影响而减弱或消失。

  目前在牙科陶瓷的增强研究方面,表面强化的方法已少见报道,主要的研究热点集中在采取各种方法对陶瓷进行自身增强,比如加入晶体强度较大的晶相。

  3.2新型高强度陶瓷材料研制的理论依据玻璃陶瓷的强度一般受晶体的固有强度以及晶体大小、含量、形态分布等因素影响,其中晶体的固有强度具有较重要的作用与两种四面体与Mg2+离子构成了层状结构,层状结构之间又由K+(或Na+)离子连接。由于K+与12个0相连,其键力只有K-O键键能的十二分之一,比Mg-0键弱得多。显然云母晶体的机械强度主要由层间的K+(或Na+)离子的键合强度所决定。据此,考虑用Ca2+代替K+也就是说用钙云母代替金云母,由于层间离子的场强大大提高(Ca2+为1.78,而K+为0.57),将使钙云母晶体的机械强度比金云母有较大程度的提高,从而提高云母玻璃陶瓷的强度。含K+(或Na+)离子的普通氟金云母玻璃陶瓷材料(以DicorMGC为例)的三点抗弯强度为150MPa本实验中所研制的含钙云母玻璃陶瓷的强度可达到210MPa较前者有明显提高。实验结果证实了早先的理论设计。

  3.3新型陶瓷材料研制的难点与关键玻璃陶瓷的研制有赖于基础玻璃的制备和晶化热处理工艺的控制。AmDent付强。牙科CAD/CAM专用新型可切削陶瓷材料的初步研究。成都:华西医科大学,2000.浙江大学。硅酸盐物理化学。北京:建筑工业出版社,1980.3335.麦克米伦,PW.微晶玻璃。王仞千译。北京:建筑工业出版社,1988.109159.(编辑刘清海)12日来自全国各地高校的医学学、学以及应用数学专业的老师、学生70多人聚集在中山大学公共卫生学院,参加由该院医学学与流行病学系主任导师方积乾教授主持的“现代医学学讲习班”。与会者一致反映参加此次讲习班收获丰硕,不仅了解了现代医学学的前沿领域,而且领略了优秀华人学家的风采。

  (郝元涛)

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