口腔陶瓷材料

口 腔陶瓷材料,陶瓷（ceramic,porcelain)概念已扩大到整个无机非金属材料，即以氧化物、氮化物、碳化物等为原料制成的无机固体材料。硬度高耐磨性好化学性能稳定 广泛应用于口腔领域生物性能好着色性能好,烤瓷及金属烤瓷铸造陶瓷种植陶瓷陶瓷牙,第一节、 概 述,瓷 陶,口腔陶瓷材料的结构与性能,（一） 陶瓷材料的结构(相组成)陶瓷材料的显微结构通常由三种不同的相组成，即晶相、玻璃相和气相。,晶体相：立方、四方、六方晶系，据晶体相的性质及数量不同，陶瓷的机械性能和光学性能不同。玻璃相（无定型相）: 非晶态结构的低熔点固体。玻璃相增加，透明性增加，抗裂纹扩展减低。气相: 气孔率、气孔尺寸分布、气孔形态对陶瓷性能有明显影响。,（二）结合键：离子键无方向性，键强度较高，组成的陶瓷强度高、硬度高，但脆性也大。共价键具有方向性和饱和性，因此共价晶体中原子的堆积密度较小。共价晶体键强度较高，且有稳定的结构，这类陶瓷熔点高、硬度高、脆性大、热胀系数小。口腔陶瓷多为混合键结合。,（三）物理性能：见下表。 口腔陶瓷材料主要物理性能密度 2.4(g/cm3) 光透过率 50%(2mm板)热胀系数 610-6810-6 线收缩率 13%70%热导率 0.042(J/cm.s. ) 体积收缩率 35%50%吸水率 0%2%,口腔陶瓷材料是热的绝缘体，热胀系数与牙体接近。但口腔陶瓷材料在烧结制作过程中，存在较大的体积收缩而影响修复体的精度，需采取必要的措施，如烧结前尽量除去水份、振荡、压缩成型，以及真空烧结等防止或减小其收缩。,影响陶瓷材料透明性的主要原因是陶瓷内存在的气孔。陶瓷粉颗粒越细，气孔越小，越致密，颗粒间的接触面积越大，但在光散射作用下透明度反而降低，因此采用适当的颗粒度可调整光透过率。对于含有石英等折光率较大原料的材料，可添加一些折光率较小的成分，如白榴石、长石等，可以提高透明性。,（四）机械性能口腔陶瓷材料的主要机械性能见下表。 口腔陶瓷材料主要机械性能 压缩强度(Mpa) 3453000 弯曲强度(Mpa) 551300 拉伸强度(Mpa) 24.837.4 努氏硬度(Mpa) 46005910 口腔陶瓷材料是一种脆性材料(不出现塑性变形阶段),（五） 化学性能口腔陶瓷是口腔材料中化学性能最稳定的材料，均可耐受许多化学物质的作用而不发生变化，长期在口腔环境条件下，对各种食物、饮料、唾液、体液、微生物及其酶的作用，不会产生变质、变性。,（六） 生物性能口腔陶瓷材料具有较好的生物学性能，在口腔内使用安全、无毒。特别是生物陶瓷，更应具有生物相容性。（七） 审美性能由于口腔陶瓷材料的着色性能好，表面光泽度高，又具有透明和半透明性，能恢复牙体组织的天然色彩。,20色系比色板,比色板,1、可据熔点、应用、制造技术或晶体相分类。（一）按熔点 高熔陶瓷：13151370，人工牙 中熔陶瓷：10901260，人工牙 低熔陶瓷：8701060，烤瓷全冠 超低熔陶瓷 870 ，钛合金的熔附。,口腔陶瓷材料的分类及制品的制备,（二）按应用 1. 烤瓷 porcelain ：传统烤瓷和金属烤瓷，用于烤瓷全冠修复体或金属烤瓷冠修复体 2.全瓷修复材料 all-ceramic material： 用于美观需要的全瓷冠、嵌体、高嵌体、贴面 3. 陶瓷牙ceramic teeth 4. 种植陶瓷implant ceramic,（三）按临床使用部位分类：植入体内、非植入体内（四）按 成 分 结 构：单纯陶瓷、陶瓷基复合材料,口腔陶瓷材料（陶瓷粉）的制备 采用天然或人工合成的材料作为原材料，经高温熔融、淬冷、粉碎及混合等工艺制备成陶瓷粉。,口腔陶瓷制品的制备1烧结 将初步烧结的陶瓷粉在低于熔点的温度下加热，获得致密高强度的结晶过程。 烧结是陶瓷制品制备最关键的工艺环节，它决定了最终制品的性能。烧结过程通常伴随有气孔减少和体积收缩的变化。,2.表面涂层 表面涂层是采用一定的工艺手段，将某种材料均匀、等厚、紧密结合在另一种基底材料上的技术。常采用高温熔烧、等离子喷涂、热扩散、气相沉积、离子注入、溅射、真空镀膜等工艺进行涂层。烤瓷熔附金属修复体的制作，就是采用这种工艺方法。,3.铸造 将陶瓷材料熔融后注入铸模内，再冷却成预制体，再在特定的温度下经过结晶化处理，析出结晶相而瓷化，使材料获得足够强度。经过结晶化处理后进行铸造的陶瓷材料称为铸造陶瓷材料。目前多采用玻璃陶瓷进行铸造，其铸造工艺一般采用熔模铸造法或称为失蜡铸造法。,几类口腔陶瓷材料的特征,（一）长石质陶瓷结构特点：以长石为主要原料，配以石英、白陶土及少量硼砂和着色剂。 少量助熔剂用以降低陶瓷的熔点。生物学性能良好，可作为烤瓷粉的材料以及制备成品陶瓷牙、陶瓷牙面等。,（二）玻璃陶瓷结构特点：是玻璃经微晶化处理制得的多晶固体。与玻璃的不同处在于，玻璃是由无定形或非晶态的玻璃相组成，而玻璃陶瓷则是由一种或数种结晶相和残存玻璃相组成。与人体牙、骨成分相近，可作为植入人体材料，也可作为烤瓷材料、可磨削陶瓷材料和铸造陶瓷材料使用。,（三）氧化铝陶瓷结构特点：分为多晶氧化铝陶瓷和单晶氧化铝陶瓷。生物学性能：单晶氧化铝表面存在一层水化膜，使其亲水性好。a-Al2O3增多瓷体的性能逐渐提高。作为人工牙根种植体氧化铝渗透玻璃陶瓷全瓷冠,（四）氧化锆陶瓷,二氧化锆全瓷牙是近几年才开展的一种高科技的美容修复牙齿的方法，是通过计算机辅助设计、激光扫描、再由计算机程序控制研磨制作而成的。具有良好半透明外观、密度和强度很高，可以解决全瓷系统不能做长桥的问题。全瓷牙具有完美密合的边缘、无牙龈炎症现象、对X线无任何阻挡等特点，生物相容性优于各种金属内冠，在临床上可得到持久的修复效果。,几种口腔陶瓷材料的物理机械性能,长石质陶瓷 玻璃陶瓷 单晶氧化铝陶瓷密度（g/cm3） 2.4 2.62.8 2.87硬度KH（MPa） 3800 6170 5910热胀系数（10-6K-1）68 9.9 4.1压缩强度（ MPa ） 345 350500 3000弯曲强度（ MPa ） 55 210250 2101300弹性模量（ MPa ） 60000 10000 38500,二、金属烤瓷材料,将陶瓷烧结在金属上，陶瓷的缺点就可以用韧性极好的金属给予补偿。用这种方法制成的修复体被称为金属烤瓷修复体该技术称为烤瓷熔附金属工艺在金属冠核表面熔附上线胀系数相匹配的瓷料，这种瓷料称为金属烤瓷材料，又称为金属烤瓷粉,瓷层剥脱和瓷层断裂是烤瓷熔附金属失败的主要原因。,（一）种类、组成和性能,1种类与其它瓷粉区别低温瓷粉热膨胀系数必须与底层合金相匹配底层瓷要求加入金瓷结合的氧化物以及遮挡颜色的不透明物质,2.组成一般组成根据修复分类不透明瓷（遮色瓷） 体瓷（透明瓷、牙本质瓷） 颈部瓷（龈瓷） 釉瓷3性能,（二）金属烤瓷材料与金属的结合 金属烤瓷材料与金属之间的结合是PFM修复体成功的关键。1机械结合 金属基底冠经过粗化处理后，金瓷接触面积增大。2物理结合 湿润性越好，范德华力越大。表面光滑清洁，流动性好。3压力结合 热膨胀系数匹配。 热膨胀系数是影响金瓷结合的重要因素4化学结合 关键作用,（三）工艺步骤,1制备金属冠核,2金属底层冠瓷结合面的预处理粗化处理排气和预氧化3涂瓷及烧结成型,第二节、烧结全瓷冠材料（ 烤 瓷 材 料）,一、概念和应用范围 烤瓷是指在口腔修复治疗中，直接采用各种粉状瓷料经过烧结制作陶瓷修复体的工艺过程，用于制作陶瓷修复体的材料称为烤瓷材料，又称烤瓷粉（porcelain materials）。 适用于制作嵌体、冠、贴面等修复体,二、 分 类 和 组 成,（一） 分类烤瓷材料根据不同熔点范围分为三类：高熔烤瓷材料 1200 1450中熔烤瓷材料 1050 1200低熔烤瓷材料 850 1050按材料的成分分为二类：长石质烤瓷和氧化铝质烤瓷。,（二） 组成（1）长石质陶瓷 (feldspathic porcelain)长石：主要成分；钠长石和钾长石的混合物；构成瓷的玻璃基质。石英：骨架；提高强度。白陶土：基本成分；可塑性和结合性；不透明性。,硼砂：助熔剂，还有碳酸纳、碳酸钾和硼酸钠成分，降低陶瓷熔点。着色剂：金属氧化物。,组成比例变化,熔点不同性能不同,烤 瓷 原 料 组 成 高 熔 低 熔长 石 61% 60%石 英 29% 12%碳 酸 钾 2% 8%碳 酸 纳 2% 8%碳 酸 钙 5% 1%硼 砂 1% 11%,（2）氧化铝质烤瓷(aluminous porcelain) 氧化铝质烤瓷是一种在长石质烤瓷基础上发展起来的烤瓷修复材料，由于其中含有较多的氧化铝结晶体，能提高烤瓷材料的强度。作为烤瓷冠的核心部分，也作为烤瓷罩冠的内层核心材料使用。,（3）氧化锆烤瓷,氧化锆陶瓷具有优良的力学性能常被用于制作成品桩核材料目前在口腔修复中加入氧化锆增强已成为一种重要的方法。,三、性 能,1. 物理机械性能经烧结后的烤瓷材料的硬度是目前口腔材料中较高的，接近于牙釉质的硬度，耐磨性优良，最适合作为牙体修复材料。硬度高、耐磨性好烤瓷材料的其他物理机械性能见下表。,烤瓷材料的物理机械性能 性 能 长石质烤瓷 氧化铝质烤瓷 牙釉质弯曲强度（MPa） 65 118 压缩强度（MPa） 172 1048 400弹性模量（GPa） 60 38 84布氏硬度（MPa） 400 300热胀系数（10-6/）12 5.6 11.4,（二） 化学性能烤瓷材料能耐受多种化学物质的作用而不发生变化，其化学性能相当稳定，不易腐蚀、老化、变色、降解。,（三）生物性能烤瓷材料具有良好的生物安全性、惰性，无毒，对口腔组织无刺激、无致敏，长期在口腔内也不会发生不良反应。,（四） 审美性能烤瓷材料的着色性好，表面光洁度高，又具有透明和半透明性，能获得牙体组织的天然色泽。,四、工艺步骤,（一） 成型 选择烤瓷粉 调和成糊状 涂布于基底冠上 加压雕塑 干燥 为了补偿烧结后的体积收缩，需将烤瓷预成体形态和尺寸均比正常体积放大15%-25%。,（二） 烧结将已完成的烤瓷预成体在真空烤瓷炉中进行烧结，其目的是使烤瓷预成体中烤瓷粉粒表面产生熔融而相互凝集成结晶体。,一般将烧结过程分为三个阶段：低温烧结阶段 中温烧结阶段高温烧结阶段,将预热干燥后的烤瓷预成体放入炉内，逐渐升温，使其粉粒中玻璃质软化，产生流动，粉粒间开始凝集，由于凝集不全，烤瓷预成体呈多孔态而体积很少产生收缩。,粉粒间完全凝集而形成致密体，但此期将出现明显的体积收缩。,粉粒相互熔接形成牢固的结晶整体，此期体积收缩趋于稳定。,经以上初次烧成后，还可根据需要对预成体进行调磨修改或修补再次烧结。经口腔内试戴合适后，最后再进行修复体表面上釉，完成最后一次烧结。,四、铸造陶瓷材料,利用铸造工艺成型的陶瓷材料（一）铸造玻璃陶瓷种类和组成 硅酸盐，铝硅酸盐、硼硅酸盐及磷酸盐四种。,2性能,（1）物理机械性能与天然牙釉质接近（色泽、密度、热膨胀系数等）（2）化学性能化学性能稳定 无降解、