口腔金属材料NXPowerL.ppt

第四章口腔金属材料 铸造 是将熔化的金属或合金 浇注入预先制备好的铸型内形成铸件的过程 制成一个铸件的基本步骤是 首先在口腔内进行牙体制备 取下印模 灌注石膏模型 然后在石膏模型上按口腔实际情况制成蜡模 以包埋材料进行包埋 硬固后加热去除包埋料内的蜡 形成空腔 最后将合金熔化后注入铸腔内 以获得一件与原蜡模基本一致的金属或合金的修复体 铸造合金按其熔化温度范围分为三类 高熔铸造合金 1100 以上 中熔铸造合金 500 1100 和低熔铸造合金 500 以下 第三节铸造合金 一 贵金属铸造合金 一 分类与组成根据合金中贵金属元素含量的多少 高贵金属贵金属两大类 二 分型合金型 的分型标准是由合金本身的屈服强度和延伸率来决定 型 低强度铸造合金 型 中等强度铸造合金 型 高强度铸造合金 型 超高强度铸造合金 三 性能1 熔化范围 没有一个固定的熔点 只有一个熔化范围 因为它是由不同元素组合而成 在铸造过程中 此范围应该越小越好 这样可避免合金处于长时间的熔化状态 如果合金处于部分熔化流动状态持续时间较长 合金就易被氧化和污染 合金的液相线温度决定了铸造过程中蜡型包埋后的脱蜡温度 包埋类型和加热方式 一般来说 熔掉蜡模的温度要低于液相线约500 左右 合金的组成决定了其液相线温度 若合金中含有一定量的高熔点元素 那很可能该合金的液相线温度就高 固相线温度与合金的焊接和有序相的形成密切相关 由于无论哪项操作 都需要维持合金的一定形状 因此 在焊接或硬化 软化期间 合金只能加热到熔化开始前的固相线温度 实际应用中只需加热到固相线温度下50 以防止发生局部熔化或铸造变形 2 密度 密度大的合金铸造起来更快 而且更容易形成完好的铸件 3 强度 合金的强度可以由拉伸强度或屈服强度来表示 在口腔应用中屈服强度更能反应材料的性能 它是合金发生永久变形是的应力 4 硬度 是反映合金在承受咬合压力下具有抵抗局部永久变形能力的一个很好的指标 硬度高 屈服强度也高 却难以抛光 大多数贵金属合金的硬度都比牙釉质要低 比贱金属合金的硬度也低 如果合金的硬度超过牙釉质的硬度 会造成对牙釉质的磨耗 5 延伸率 是反映合金的延展性 在冠桥修复中延伸率低对修复体的应用并没有很大影响 与合金的抛光性能有关 延伸率高的合金不会在抛光过程中被折断 6 生物性能 良好 基本对人体无明显的毒性合刺激性 7 化学性能 相对比较稳定 抗腐蚀性优良 8 铸造性能 从液相至固相的冷却过程中都伴随着体积收缩现象 合金的熔点越高 这种收缩就越大 四 热处理贵金属铸造合金的良好机械性能与热处理由很大关系 由软化热处理和硬化热处理两种 软化热处理的目的在于使合金的结构均匀 热处理后延展性提高 强度和硬度降低 硬化热处理的目的在于提高合金的机械性能 降低合金的延展性 在硬化热处理前 必须先进行软化热处理 目的在于使硬化热处理后的合金结构均匀 五 应用已广泛用于口腔修复临床 二 非贵金属铸造合金 一 钴铬和镍铬铸造合金1 组成 钴可降低合金的熔点 为合金提供光泽和抗腐蚀性能 碳含量的增加可有效提高钴基合金的硬度 2 性能 1 物理性能熔化温度 大多数贱金属合金的熔化温度在1400 1500 范围内 只有镍铬合金的熔化温度低于1300 熔化温度对选择铸造社给和铸造工艺是很重要的 密度 贱金属合金的密度是多数金合金密度的一半左右 密度对于体积庞大的上颌修复体来说很重要 因为重力会使基牙承受附加的力 2 机械性能屈服强度 是用于表示试件全部或部分发生永久形变时的一个指标 例如弯曲 也是评判活动义齿修复体合金性能的一个重要指标 拉伸强度 铸造贱金属合金的极限拉伸强度与其他性能相比 受试样制备和测试条件的影响较小 几乎接近经硬化处理的金合金的极限拉伸强度 延伸率 合金的延伸率时判断合金脆性或延展性的一个重要指标 二延伸率和最大拉伸强度两者结合作用优势判断材料韧性的一个指标 因为具有高延伸率和拉伸强度的铸造局部义齿卡还表现为它们的韧性较好 不容易折断 弹性模量 当铸造条件相同时 合金的弹性模量越高 材料的刚性就越墙 硬度 一般铸造贱金属合金的硬度比金合金的硬度高1 3 硬度是判断铸件是否容易磨光和抗划痕能力的一个指标 疲劳强度 用于局部活动义齿的合金 其抗疲劳性能很重要 钴铬合金的抗疲劳性能最佳 3 腐蚀性 研究主要几种在对金属离子的释放方面 金属的表面状态是影响腐蚀的最重要因素 因为合金的表面成分与合金的组成往往不相同 另外要考虑腐蚀伴随着磨损的情况 镍铬合金在伴游咀嚼磨耗下的腐蚀与单纯的腐蚀比较 其金属离子的释放可高达3倍 3 应用 1 冠桥铸造合金 比贵金属合金的硬度和弹性模量都高 因此相对难以铸造和焊接 而且由于它们的凝固收缩比较大 对于技术要求也就更高 2 口腔金属种植体 铸造钴铬合金可用于制作空腔种植体 多数情况下它们可以直接长期种植于骨组织中而不产生有害的作用 这种良好的组织反应可能是由于合金的低溶解性和惰性所致 二 铸造钛及钛合金钛合金具有抗电化学腐蚀 良好的生物学反应 质量较轻 密度低 低弹性模量和高强度等优异性能 钛合金能形成一层10 10m数量级的稳定氧化膜 这种氧化膜是钛合金抗腐蚀和具有良好生物性能的基础 在所有的钛合金中 Ti 5AL 4V应用最为广泛 1 组成商品化纯钛除了含99wt 以上的钛元素以外 还含有微量的铁 氧 硅 碳 氮和氢等元素 纯钛的结构在常温下呈 相 当佳闻达到883 时 可变成 相 微结构以 相为主的纯钛比处于 相的纯钛强度更高但脆性更大 2 性能纯钛的密度和弹性模量都是许多贱金属的一半 屈服强度和极限强度因纯钛的不同等级而异 钛合金的机械性能取决于 相的量 大小 形状和形态 以及 界面的密度 影响钛合金铸造有两个最主要的因素 一是它的熔点高 二是它的化学活性大 3 应用 1 牙体牙列缺损修复 纯钛可以铸造成冠 局部义齿和全口义齿的基托 磷酸硅包埋材料和含有微量元素的磷酸包埋材料可以用作钛合金的包埋材料 2 口腔钛种植体 纯钛和钛合金是目前最常用的金属种植材料 可以单独应用 也可以经表面粗化 用生物玻璃或陶瓷涂层后应用 临床应用需考虑以下几个方面的问题 一是种植体必须能够传导牙合力 二是术后在尽可能短的时间内能使种植体于组织的界面稳定 并能长期保持这种稳定性 三是种植体的设计硬复合材料物理 化学 机械和生物学等方面的综合要求 四是硬注重种植材料和组织的结构特点 种植体及其腐蚀产物对局部和全身组织的作用 以及种植体与组织的界面情况 一个种植体的成功除了受外科技术 组织愈合合全和全身和局部健康状况的因素影响外 关键取决于生物材料本身和生物机械作用的因素 目前临床评价口腔种植体一般认为植入后10年内保持相对稳定 而骨吸收在生理范围内者视为成功 失败的原因和目前存在的问题概括为 种植体早期或晚期的松动 骨吸收 感染 种植体或邻接处的折断 涂层从种植体上脱落 其中最常见的失败原因还是牙槽嵴的吸收 导致进行性的牙周组织损伤 周围支持组织减少 最终使种植体松动 三 其他铸造合金1 铸造铬镍不锈钢 1 修复用18 8铬镍不锈钢 长时间应用后因镍元素释放对局部牙龈产生作用而导致牙龈发黑 所以许多国家已不再将其应用于临床 2 种植用316L不锈钢 主要应用于接骨板和螺钉 铸造铜合金 仅供实验室应用 3 镍钛形状记忆合金 刚性大而弹性模量远较骨骼为高 所以用于种植体还存在一定的缺点 三 烤瓷熔附合金 烤瓷熔附金属修复简称金瓷修复 它是以铸造合金为基底 表面熔附一层烤瓷 这种修复体兼有金属材料的强度和韧性以及陶瓷材料的美观和逼真 使目前口腔冠桥修复中应用最广 最受欢迎的一种临床修复技术 烤瓷熔附金属修复系统的基本要求如下 1 合金的熔点要高于烤瓷的熔点 一般合金的熔点至少比烤瓷和用于连接桥体部分的焊接材料高100 左右 合金在制作过程中不致发生变形 2 烤瓷必须易于润湿合金 这样当瓷粉熔附金属基底时 界面不会形成空隙 一般接触角不大于60度 3 合金与烤瓷之间应结合良好 通过烤瓷与合金表面的氧化物相互作用以及合金基底表面的粗化而获得 4 烤瓷和合金的热胀系数应接近 保证制作过程中 瓷层不会碎裂 一般合金要比烤瓷的热胀系数略高些 这样在冷却过程中 使瓷层处于一种压缩状态 5 合金基底应有足够的硬度和强度 合金的强度高可降低变形和应变 从而减少瓷层的应力 6 合金及其氧化物不会降低瓷的强度或导致瓷体热胀系数改变 使金瓷间存在高应力 7 修复体必须具有较好的挠曲性能 基底合金虽然相对较薄 但在烤瓷烧结或者修复体就位过程中 不应发生形变 8 合金的可铸性能应良好 易于制得精确的铸件 9 修复体的合理设计是烤瓷熔附合金修复的一个重要方面 一 合金与烤瓷的结合合金与烤瓷之间的牢固结合是烤瓷熔附金属修复成功的关键 化学结合在合金与烤瓷的结合中起着最大的作用 约占2 3以上 1 化学性结合 是指合金表面的氧化物与烤瓷成分中的氧化物和非晶型玻璃质之间发生化学反应而相互结合 其结合键为离子键 共价键和混合键 这种结合必须具备的条件是合金表面氧化层的存在 合金表面氧化层与瓷粉的反应主要表现为氧化物进入烤瓷成分的氧化物之间 以扩散固熔形式结合 金属氧化物一方面与瓷的氧化物呈离子键和共价键的化学结合 另一方面又与合金直接相连 从而形成牢固的化学结合 2 机械结合 是指烤瓷熔融后流入粗化的 凹凸不平的合金表面而形成相互融合的机械锁结作用 属于物理结合 3 范德华力结合 亦称为分子间引力 是指两个极化的分子或原子密切接触时产生的静电吸引力 在此过程中不发生电子的转移 当熔融的烤瓷覆盖在合金表面 两者间即产生范德华力而达到金瓷的结合 烤瓷对合金表面的润湿度越大 其间产生的范德华力也越大 4 压缩力结合 是当烤瓷熔附金属修复体冷却后 因合金比瓷的收缩大而快 使瓷的界面受到合金收缩的影响 内部所产生的一种压力 二 影响合金与烤瓷结合的相关因素1 合金表面氧化膜的厚度 合金表面氧化层的存在是金瓷结合的前提 它有助于熔瓷在合金表面的润湿 并使各种结合作用得以充分发挥 合金表面氧化层一般在0 2 2微米范围内可获得金瓷间的最大结合 氧化层过薄或过厚都会降低金瓷的结合强度 如果过厚 氧化层的热胀系数与合金或瓷的热胀系数不同 当加热冷却时 会产生不同应力而导致界面出现裂缝 控制合金表面氧化层厚度的方法有 控制合金预氧化时间和温度 一般认为对贵金属合金需要预氧化 而非贵金属因本身富含易氧化的镍和铬元素 使表面形成氧化膜 故可以省略预氧化的过程 在负压下进行烧结 合金表面涂布粘接剂 上瓷前在合金表面磨除一层 2 烤瓷与合金的热胀系数的匹配性 一般认为 烤瓷与合金的热胀系数差值在1 08 10 6 以内是相匹配的 否则烧结冷却后界面会残余高应力 影响金瓷结合 并出现瓷折裂 3 合金表面的粗化程度 合金表面一定的粗化程度可使单位面积上沉积的氧化物较之光面多 者将有利于金瓷的结合 改善瓷对合金的润湿效果 提高化学结合力和机械强度 4 修复体正确的设计和制作 合金基底应有一定的厚度和强度以免变形影响金瓷结合 合金基底的外形设计应保证瓷有均匀一直的厚度 瓷层覆盖的合金面应为光滑和呈凸形的表面 易避免形成凹面和倒凹这样才能保证熔瓷充分润湿合金表面和冷却时瓷层在金属表面形成压缩力 咬合力不应直接接触在合金与烤瓷的连接处 因为该处存在潜在的高应力 彻底清洁合金表面和进行排气处理 清除合金表面的杂质和排除气体可控制界面产生气泡 促进金瓷结合 正确进行合金基底表面的加工 其中包括魔头的选择和打磨的方向等 避免不均匀和过快地烧结或冷却修复体 三 增加合金与烤瓷结合的方法1 酸侵蚀法 金属表面的酸蚀处理