第十一章-口腔陶瓷分解.ppt

口腔陶瓷材料 Ceramic 陶瓷 无机非金属材料经高温烧结形成的多晶聚集体 通常是稳定化合物的粉体 通过成型 shaping 烧结 sintering 加工 processing 而成 1744年 法国首先将陶瓷应用于牙科 第一节概述 二 口腔陶瓷的分类可据熔点 应用 制造技术或晶体相分类 一 按熔点高熔陶瓷 1315 1370 人工牙中熔陶瓷 1090 1260 人工牙低熔陶瓷 870 1060 烤瓷全冠超低熔陶瓷 870 钛合金的熔附 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 ceramicmaterial 用于美观需要的全瓷冠 嵌体 高嵌体 贴面3 陶瓷牙ceramicteeth4 种植陶瓷implantceramic 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 三 陶瓷的结构烧结后 牙科陶瓷主要由三相组成 晶体相 crystallinephase 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 glassyphase 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 pores 气孔率 气孔尺寸分布 气孔形态对陶瓷性能有明显影响 四 陶瓷的结合键离子键 正负离子间的静电作用力 无方向性 键强度高 陶瓷强度高 硬度高 脆性大 共价键 有方向性和饱和性 键强度高 结构稳定 陶瓷熔点高 硬度高 脆性大 热胀系数小 混合键 既有离子性结合又有共价性结合 五 口腔陶瓷的性能 性能取决于组成成分 晶体结构和尺寸 玻璃相的特性 气孔 杂质及陶瓷粉的粒度等 物理性能 色泽美观 光泽度高 具有一定的透明性和半透明性 与天然牙色泽匹配 美学特性最好 机械性能 质脆易折 压缩强度大 但拉伸强度 弯曲强度和冲击强度较差 硬度和耐磨性与牙釉质类似 不同的陶瓷机械性能不同 化学性能 最稳定 可耐受口腔内多种化学物质的作用生物性能 生物相容性和生物安全性好 口腔陶瓷I 烤瓷传统烤瓷金属烤瓷II 全瓷修复体材料及技术 第二节传统烤瓷材料 烤瓷I 烤瓷材料烤瓷 porcelain 是指用粉状瓷料 经烧结加工制作烤瓷修复体或金属烤瓷修复体的工艺方法 所用瓷料称为烤瓷材料 porcelainmaterial 可制作嵌体 冠 贴面及金属冠桥等修复体 烧结 sintering 将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 根据熔点不同划分为 熔点 高熔烤瓷材料1200 1450中熔烤瓷材料1050 1200低熔烤瓷材料850 1050 一 烤瓷材料的分类 1 长石 feldspar 主要成分 采用钾长石 K2O Al2O3 6H2O 和钠长石 Na2O Al2O3 6H2O 的混合物 高温下熔化形成玻璃相 2 石英 主要成分是二氧化硅 熔点约1800 呈细晶体颗粒状 增加强度 但降低透明性 3 白陶土 具可塑性 易与长石结合 增加韧性 4 助熔剂 硼砂 碳酸钠 碳酸钾 降低长石的熔融温度 减少孔隙 二 烤瓷材料的原料组成 5 着色剂 金属氧化物与长石熔化后 加入瓷料中调色而成 氧化钛 白 氧化铯 黄 氧化镍 灰 氧化钴 兰 氧化铁 褐 磷酸锰 红 可配合使获得自然色感 氧化铈 氧化铕等稀土氧化物 以增加烤瓷的自然色感 6 玻璃改性剂 如氧化硼 减小黏度 降低软化温度或熔点 氧化铝可增加烤瓷的强度 黏度及硬度 减少烧结收缩 结合剂使瓷粉紧密结合 以便在烧结前雕刻塑形 釉料可增加修复体表面光泽度 长石质烤瓷材料 feldspathicporcelain 以长石和二氧化硅为基本组成成分的玻璃态陶瓷材料 也称为传统烤瓷材料 conventionaldentalporcelain 结构中含玻璃基质相及一个或多个结晶相白榴石 K2O Al2O3 4SiO2 为其结晶相之一 故也叫白榴石烤瓷 leuciteporcelain 许多物理性质与牙釉质相似 压缩强度 弯曲强度 弹性模量 线胀系数 硬度 耐磨性 书117页 色泽美观 化学性能稳定 能长期耐受口腔环境的唾液和微生物作用而不发生变化 生物相容性好 脆性大 烧结后体积收缩大 拉伸强度低 机械强度差 临床应用受到限制 已逐渐被金属烤瓷修复体及新的全瓷修复材料替代 烤瓷修复体制作工艺 成型 shaping 烧结 sintering 成型 选择合适色调的烤瓷粉用蒸馏水或烤瓷专用液调成糊状用毛笔涂于代型上用雕刻刀加压雕塑修复体外形 需放大13 20 脱水在已预热至650度的真空烤瓷炉内干燥 烧结 将瓷料粉体在低于熔点的温度下加热 使陶瓷粉体致密 结合在一起的过程 烧结后可获得致密 高强度的结晶体 常伴随体积收缩 低温烧结阶段 瓷粉的玻璃基质软化 流动 瓷粉间产生不全凝集 气孔多 中温烧结阶段 瓷粉完全凝集 体积明显收缩高温烧结阶段 凝集的瓷粉互相熔接在一起成为牢固的结晶整体 体积收缩趋于稳定离炉冷却试戴后上釉 第三节金属烤瓷材料 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 ceramic metalrestoration 该技术称为烤瓷熔附金属工艺 porcelain fused tometal PFM 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 porcelain fused tometalpowder 一组成 长石 石英 陶土的混合物经烧结后制备而成 化学成分比其它陶瓷复杂 主要成分是白榴石 调节瓷粉结晶析出和膨胀率的调节剂 促进瓷粉与金属的结合剂 用于遮挡金属底色的遮色剂 用于调节色彩的着色剂 烧结温度在800 1000度 属于低熔陶瓷的一种 包括三种不同功能的瓷粉 遮色瓷 体瓷 本质瓷 釉质瓷 二必要的特性 能够遮盖金属基底冠的颜色与金属形成机械 化学结合与金属的热膨胀系数相匹配 否则冷却时产生内应力 造成剥离破坏或出现裂纹具有适当的软化温度 应显著低于金属的熔化温度具有较高的机械强度 第四节全瓷修复材料 全瓷修复材料 all ceramicrestorativematerial 克服了传统烤瓷材料抗弯强度低的弱点 较金属烤瓷修复体更美观 符合审美要求 全瓷材料包括 烧结全瓷材料热压全瓷材料粉浆涂塑全瓷材料可切削陶瓷铸造陶瓷 烧结全瓷一 烧结全瓷材料 Sinteredall ceramicmaterials 采用烧结技术制作全瓷修复体的材料烧结 sintering 将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 1 氧化铝基烤瓷2 白榴石增强长石质烤瓷3 镁基核瓷 sinteredall ceramic氧化铝基烤瓷 Alumina BasedCeramic 玻璃基质中加入35 体积分数 40 50 质量分数 的结晶相氧化铝 早期烤在铂箔上 其上再上烤瓷贴面 现直接烧结于耐火代型上 其挠曲强度138MPa 剪切强度145MPa 氧化铝强度比长石质烤瓷中的SiO2晶体的强度大 而且具高弹性模量及高断裂韧性 能有效预防裂纹扩展 氧化铝晶体相热胀系数与玻璃基质相相似 结合好 所以强度高 透明性差 只能用于全瓷冠的核心部分 核瓷 底层瓷 外表面再烧结上强度较低但透明度较好的牙本质瓷及釉质瓷 sinteredall ceramic2 白榴石增强长石质烤瓷 Leucite ReinforcedFeldspathicporcelain 含45 体积比的白榴石作为增强相 白榴石晶体可阻止裂纹的扩展 其高线胀系数 20 25 10 6 Kvs玻璃基质8 10 6 K 使玻璃在冷却时处于压缩状态 强度增强 对裂纹起到偏转作用 增强了较弱玻璃相抗裂纹扩展的能力 弯曲强度和压缩强度达104MPa 商品如OptecHSP优点 透明性好 抗弯强度高 可用于嵌体 高嵌体 低应力的冠和贴面 缺点 因烧结收缩 边缘适合性稍差 不能用于后牙 sinteredall ceramic3 镁基冠核陶瓷 Magnesia basedcoreporcelain 基质中含镁结晶 提高强度 烧结后挠曲强度强度达131Mpa 上釉后强可达269Mpa 因线胀系数 13 10 6 14 5 10 6 釉料渗入到空隙中 使表面层处于压力状态 修复体断裂前需先克服此力优点 适合于大多数前牙冠 金属烤瓷粉均可于其上贴面 美观 不需金属核 缺点 不能用于桥体制作 热压 注射成型二 热压全瓷材料 heat pressedAll ceramicmaterials 注射成型玻璃陶瓷 Injection moldedGlass Ceramic 采用注射成型法 热压工艺 将陶瓷在高温下加压注入型腔 制作全瓷修复体的玻璃陶瓷 用于制作全瓷冠 嵌体 高嵌体 贴面及固定局部义齿 热压可避免瓷体中大孔隙存在 并可促进玻璃基质中晶相很好的分散 瓷密度高 晶体粒子小 机械性能可达最大 白榴石基热压全瓷焦硅酸锂基热压全瓷3 尖晶石注射成型核瓷 热压 注射成型1 白榴石基 leucite based 热压成型全瓷材料含35 55 体积分数的白榴石晶体 预成陶瓷瓷块于1150 1180 软化 0 3 0 4MPa压力下 高压挤压注射入由失蜡技术形成的耐火模具中 于自动压力炉中保温20min 可用上色技术或涂层技术将贴面烤瓷附于其上 商品如IPS Impress优点 修复体美观缺点 先期设备投入大 比其他全瓷强度低 弯曲强度120MPa 热压 注射成型2 焦硅酸锂基 Lithiumdisilicate based 热压成型全瓷材料主晶相为占60 体积分数的焦硅酸锂长晶体 Li2SiO5 0 5 5 m 于890 920 热压成型 用涂层技术烧结上玻璃 优点 挠曲强度高 350MPa 断裂韧性大 但不透明 应用范围广 如固定局部义齿 可用失蜡技术 操作过程短 边缘精确性尚可 如IPSEmpressII型陶瓷 热压 注射成型3 尖晶石注射成型冠核陶瓷 Spinelinjection moldedcorematerial 主晶相为铝镁尖晶石MgAl2O4 为镁质瓷的一种 采用注射成型法制作冠核 弯曲强度可达到115MPa 最后在冠核上常规烧结贴面瓷 用于制作全瓷冠修复体 可改善边缘密合性 优点 铝镁尖晶石收缩性低 修复体边缘适合性好 缺点 价钱昂贵 制作复杂 Slip castAll ceramic三 粉浆涂塑全瓷材料 Slip castAll ceramicmaterial 或玻璃浸渗核瓷 Glass infiltratedcorematerial 1 氧化铝基粉浆涂塑全瓷材料2 尖晶石基粉浆涂塑全瓷材料3 锆基粉浆涂塑全瓷材料 粉浆涂塑的基本原理 在耐火代型上将液状烤瓷粉浆涂塑 耐火代型上的孔隙经毛细管作用虹吸粉浆中的水分 使涂塑体致密 形成冠核 之后将其连同耐火代型一起于高温下烧结 烧结使烤瓷粉粒表面初步熔接 形成一个稳定的立体网络结构 形成一个多孔冠核 烧结使烤瓷粉粒表面初步熔接 形成一个稳定的立体网络结构 形成一个多孔冠核 在此多孔冠核上浸渗玻璃 硅酸铝玻璃或镧系玻璃 高温下使熔融的玻璃经毛细管作用渗入瓷粉颗粒之间的孔隙中 形成网状交联结构故修复体孔隙少 缺陷小 韧性大 简单表述为 先制作一多孔陶瓷修复体 随后浸渗上玻璃 玻璃成分的介绍 玻璃通常按主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃 非氧化物玻璃品种和数量很少 主要有硫系玻璃和卤化物玻璃 硫系玻璃的阴离子多为硫 硒 碲等 可截止短波长光线而通过黄 红光以及近 远红外光 卤化物玻璃的折射率低 多用作光学玻璃 氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃 硼酸盐玻璃 磷酸盐玻璃等 硅酸盐玻璃指基本成分为SiO2的玻璃 其品种多 用途广 通常按玻璃中SiO2以及碱金属 碱土金属氧化物的不同含量 又分为 石英玻璃 SiO2含量大于99 5 多用于半导体 电光源 光导通信 激光等技术和光学仪器中 高硅氧玻璃 SiO2含量约96 其性质与石英玻璃相似 钠钙玻璃 以SiO2含量为主 还含有15 的Na2O和16 的CaO 其产量占实用玻璃的90 可生产玻璃瓶罐 平板玻璃 器皿 灯泡等 铅硅酸盐玻璃 主要成分有SiO2和PbO 可用于制造灯泡 真空管芯柱 晶质玻璃器皿 火石光学玻璃等 含有大量PbO的铅玻璃能阻挡X射线和 射线 铝硅酸盐玻璃 以SiO2和Al2O3为主要成分 用于制作放电灯泡 高温玻璃温度计 化学燃烧管和玻璃纤维等 硼硅酸盐玻璃 以SiO2和B2O3为主要成分具有良好的耐热性和化学稳定性 用以制造烹饪器具 实验室仪器 金属焊封玻璃等 Slip castAll ceramic1 氧化铝基 Alumina based 粉浆涂塑全瓷材料玻璃浸渗氧化铝核瓷 Glass infiltratedaluminacorematerial 含氧化铝达90 粒度0 5 m 3 5 m 涂于石膏耐火代型上 于1100 烧结4h 形成多孔氧化铝核 浸渗上含镧系玻璃 在1150 下再烧结4h 再用膨胀匹配的贴面烤瓷进行贴面 商品如 In Ceram 1988年出现 玻璃浸渗玻璃浸渗氧化铝核瓷的优点 抗弯强度高可达450MPa 可制作多种修复体 如单个牙冠 贴面 嵌体及高嵌体 前牙三个单位固定桥 美观 边缘密合性好 耐磨性类似牙釉质 缺点 核是不透明的 不能被常规酸蚀及硅烷处理 与牙齿不粘接 需特殊设备 花费大 制作时间长 Slip castAll ceramic2 尖晶石基 Spinel based 粉浆涂塑全瓷材料镁铝尖晶石 MgAl2O4 为主晶相的玻璃浸渗尖晶石陶瓷 并含痕量 氧化铝 以改善透明性 尖晶石基材料比氧化铝基具有更高的断裂模量和透明性 商品如 In CeramSpinel 锆基 zirconia based 粉浆涂塑全瓷材料 含四方晶系锆及铝的玻璃浸渗锆尖晶石陶瓷 锆基挠曲强度可高达600MPa 不透明 修复体制作时间长 商品如 In CeramZircomia machinableall ceramic四 可切削陶瓷 machinableall ceramicmaterial Milledceramic machiningceramic 能用普通金属加工机械进行车 刨 铣 钻孔等加工的特种陶瓷 陶瓷的玻璃基质中所含的结晶相在陶瓷加工时既允许裂纹切入 又能限制其任意扩展 表现出良好的可切削性 有几种方式可将可切削陶瓷制备成嵌体 高嵌体及贴面等修复体 machinableall ceramic CAD CAM技术 computeraideddesign computeraidedmachiningtechnology 用计算机辅助设计计算机辅助切削工艺将可切削陶瓷制成修复体的技术 简称CAD CAM技术 用于CAD CAM技术的陶瓷称为CAD CAM陶瓷 采用电子 光学方法 用光学扫描仪对预备好的牙体进行扫描 取得牙预备体的光学 印模 三维信息 计算机将光学信息数字化输入计算机中 得到牙预备体的立体影像 在其上用计算机辅助设计修复体经计算机控制的切削器具对瓷块进行机械加工 制成修复体 machinableall ceramic可用于制作精确的嵌体 高嵌体 贴面及冠的制作 优点 一次就诊即可完成 不需取印模 省时 可制作精确的嵌体 高嵌体 冠的组织面 修复体核心部陶瓷内孔隙少 缺点 设备昂贵 边缘不精确 有100 150 m间隙 用树脂水门汀粘着修复体 可补偿边缘不密合的问题 有些系统大量时间用于手工调磨修整面外形及抛光 商品如 美国的Rekow系统 瑞士的Cerec系统 法国的Duret系统等 machinableall ceramic 复制切削技术 Copy millingtechnology 采用复制切削技术将可切削陶瓷块制成嵌体 高嵌体及贴面 工作原理类似配钥匙 商品如Celay体系 是一台计算机控制的多轴切削机 在传统人造石代型上制作硬树脂修复体 之后以此修复体为模型 计算机直接读取表面外形数据 以此为切削模板 同时用类似配钥匙一样同步切削陶瓷块 制造出与树脂模型一致的瓷修复体 缺点 需取印模 不能一次完成 且设备昂贵 边缘精确性同传统的烤瓷烧结技术 machinableall ceramic 3 技工室CAD CAM技术用于制作冠 技工将代型扫描 数据输送到工作站 用计算机控制切削出一个放大的代型 目的是补偿烧结收缩 然后在代型上压实氧化铝粉 再次切削 最后于高温下烧结 进一步用线胀系数匹配的氧化铝陶瓷贴面 缺点 不能一次就诊完成 且设备昂贵 与金修复体比 边缘精确度差 另一缺点是除氧化铝基陶瓷外 陶瓷透明度差 强度也不很满意 machin