口腔材料学：11 第十一章口腔陶瓷

1、第十一章,口腔陶瓷,( Dental Ceramic ),第一节 口腔陶瓷概述,世界上许多民族的祖先，在不同时期不同环境不同文化背景下，各自都独立地发明创造了陶器，唯有瓷器是由中国人发明，在公元五、六世纪以后陆续传播到世界各地的 。,陶器跟瓷器的区别,黑陶,彩陶,白陶,唐三彩,陶器的分类,瓷器的分类,素三彩,白釉,青花瓷,珐琅彩,玲珑瓷器,陶瓷 传统概念的陶瓷，即普通陶瓷。是以黏土类及其他天然矿物原料经过粉碎加工、成型、煅烧等工艺过程制成的制品。是一种多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的材料。, 陶瓷的相组成 (phases of ceramic) 晶体相、玻璃相、气相。,陶瓷的基本结构,晶体相

2、（crystalline phase or mineral phase）： 由不同成分的晶体组成，其性质和数量决定陶瓷的性质。 晶体有氧化铝、长石、白榴石、云母等。 晶体结构为：立方、四方、六方晶系。,玻璃相（glassy phase or vitreous phase） 非晶形相，非晶态结构的低熔点固体。 玻璃相，透明性，抗裂纹扩展。,气相（pores）：气孔率、气孔尺寸分布、气孔形态。,离子键（electrovalent bond） 正负离子间的静电作用力，无方向性，键强度高。 陶瓷强度、硬度、脆性。 共价键（covalent bond） 有方向性和饱和性，键强度高，结构稳定。 陶瓷熔点、

3、硬度、脆性、热胀系数。 混合键（hybrid bond） 既有离子性结合又有共价性结合。, 陶瓷的结合键 (bond of ceramic),牙科陶瓷发展史 1744年 牙科陶瓷应用。 1886年 烤瓷甲冠（porcelain jacket crown）， 由长石或氧化铝 陶瓷烧结于铂箔上，用于前牙，可认为是全瓷冠的鼻祖。 1960年后 白榴石、长石质陶瓷与金属匹配，发展了金属烤瓷。 1980年后 全瓷修复材料发展迅速。铸造、热压、粉浆涂塑陶瓷。 1990年后 氧化锆陶瓷修复体的研究和应用受到重视。 2000年后 随数字化切削技术的发展，切削陶瓷实现临床应用。 2010年后？3D打印技术的日臻

4、成熟，用于激光熔附加工的陶瓷粉 末开始出现。,口腔陶瓷的分类,人工牙,烤瓷全冠,口腔陶瓷的分类,口腔陶瓷的分类,陶瓷颗粒的烧结效果,烧结前,高温,中温,低温,陶瓷修复体 切削-烧结工艺,切削冠桥,烧结,口腔陶瓷的分类,口腔陶瓷的分类,固定修复陶瓷按临床用途的分类 ISO 6872-2008,口腔陶瓷的性能,口腔陶瓷的性能,口腔陶瓷的性能,影响口腔陶瓷性能的因素：,本节课的内容：,烤瓷分类一,烤瓷分类二,烤瓷材料的基本原料组成,原材料配合高温熔融淬冷粉碎混合陶瓷粉,1. 长 石 : 主要成分。钾长石和钠长石的混合物。熔化后成玻璃基质。与金属氧化物生成白榴石(leucite)结晶。 2. 石 英：

5、SiO2 熔点约1800。烧结中呈细颗粒悬浮在玻璃相中。增强剂，强度；量大时，降低透明度。 3. 白陶土或高岭土 : 具可塑性, 易与长石结合，韧性和不透明性。失水后收缩量大。,烤瓷材料的基本原料组成,4. 助熔剂: 硼砂、碳酸盐。 使长石的熔融温度，孔隙。 5. 着色剂: 金属氧化物。氧化钛（白色）、氧化铯（黄色），氧化镍(灰)、氧化钴(兰)、氧化铁(褐)、磷酸锰(红)。 荧光剂：稀土氧化物 氧化铈、氧化铕等。 6. 其它玻璃改性剂：氧化硼粘度，软化温度或熔点；氧化铝强度、粘度及硬度，改变软化点，烧结收缩；结合剂便于塑形；釉料增加光泽度。,烤瓷材料的基本原料组成,（1）成型: 选色调成糊状涂

6、于代型上加压塑形(放大1320%)650干燥 （2）烧结: 采用真空烧结法, 分三个阶段 低温烧结: 玻璃质软化, 粉粒间凝集不全， 气孔多，体积收缩小。 中温烧结: 粉粒间完全凝集成致密体, 体积 明显收缩。 高温烧结: 粉粒熔接成牢固的结晶整体，体 积收缩趋于稳定。 （3）离炉、冷却、修改、试戴 （4）上釉、烧结,三、烤瓷工艺步骤,烤瓷工艺要求,选择合适色调的烤瓷粉料； 制作预成修复体时体积放大； 烤瓷炉和修复体必须均匀预热，缓慢升温； 补瓷后应在相同的条件下烧结。 控制烧结次数和烧结温度,高熔烤瓷 低熔烤瓷 （%） （%） 石 英 29 12 助熔剂 10 28 长 石 61 60,长石

7、质烤瓷, 组成 主要由长石、石英和不同的助熔剂组成。,一般，高熔烤瓷的强度、耐溶解性、透明性、反复烧结时精确度的保持性能较好。易于修复、填补、着色或上釉。,中熔烤瓷的组成，通过调整以上两者的组成获得。,传统材料由于烧结后体积收缩大、机械强度差，单纯用其制作修复体时易折。,二十世纪末得到发展，使后牙全瓷冠和复杂全瓷修复体的制作成为可能。它克服了传统烤瓷材料抗弯强度低的弱点， 而较金属烤瓷修复体更加美观， 更符合审美要求。,第三节 全瓷修复材料简介 ( Introduction of all-ceramic materials ),可切削陶瓷,铸造陶瓷,氧化铝、白榴石、镁基,白榴石、焦硅酸锂、尖晶

8、石,氧化铝、尖晶石、锆基,钾长石、云母,云母、磷酸钙,严格地说，大多数全瓷修复材料仍是在传统烤瓷材料和技术基础上改进的。 全瓷材料含晶体多，晶体性质、数量和粒度决定其性能 。,烧结全瓷,第四节 烧结全瓷材料 ( Sintered of all-ceramic materials ),采用烧结技术制作全瓷修复体的材料,氧化铝质烤瓷 (Aluminous Porcelain)以长石质烤瓷为基础, 含有较多的氧化铝结晶体。,氧化铝基陶瓷,Al2O3晶体强度大，弹性模量及断裂韧性高，能更有效地预防裂纹扩展，使其弯曲强度为长石质烤瓷的两倍。,氧化铝晶体相与玻璃基质相线胀系数相似，二者的结合好，强度高于白

9、榴石烤瓷。 透明性差 适用于制作全瓷冠的核心部分及烤瓷罩冠的内层，不能用于后牙和三个单位的桥。,含45%白榴石增强相,阻止裂纹的扩展。弯曲强度和压缩强度。 分为体瓷和切缘瓷。修复体的制作同传统烤瓷。可用于嵌体、高嵌体及低应力的冠和贴面。 优点 不透明核相对较小，修复体更透明，弯曲强度较高。 缺点 烧结收缩，修复体的边缘适合性稍差，不能用于后牙修复。,烧结全瓷,白榴石增强长石质全瓷,含氧化镁结晶, 强度。烧结后挠曲强度达131MPa, 线胀系数大。上釉后压缩强度可达269MPa。 优点 适合于大多数前牙冠, 金属烤瓷粉均可熔附于镁核瓷上。上釉后强度增加。 缺点 不能用于桥体制作。 烧结全瓷制作技

10、术复杂，热压全瓷操作简便，正不断替代烧结全瓷材料,烧结全瓷,镁基核瓷,第五节 热压全瓷材料 (heat-pressed All-ceramic materials) 采用注射成型法（热压工艺），将陶瓷在熔化状态加压注入型腔，制作全瓷修复体的陶瓷。 全瓷冠、嵌体、高嵌体、贴面及固定局部义齿 注射成型玻璃陶瓷(Injection-molded Glass-Ceramic) 注射成型牙科陶瓷（injectable dental ceramic） 预压陶瓷( pressable ceramic),热压全瓷,热压全瓷,热压工艺：又称高温注射成型，是在高温高压下使材料烧结成型的工艺。,含35%55% 白榴

11、石晶体。预瓷化的玻璃陶瓷瓷块在高温下软化、高压挤压注射入模型中成型。弯曲强度（120MPa）。 采用上色上釉技术或涂层技术，将贴面烤瓷附于其上进行调色。 缺点: 设备投入大(特殊的真空液压系统)，比其他热压全瓷强度低。,热压全瓷,典型产品：IPS-Impress I型 , 1987 Switzerland,白榴石基热压全瓷,热压全瓷,主晶相为60%焦硅酸锂长晶体( Li2SiO5， 0.55m)。热压成型后，用叠层技术烧结上玻璃。 挠曲强度高 (350MPa)，断裂韧性大, 用途广，如前牙冠及固定局部义齿。 修复体密合度高, 边缘适合性好, 美观，耐磨性接近牙釉质。但不透明，在后牙区易折断。需

12、特殊设备。,热压全瓷,焦硅酸锂基热压全瓷,主晶相为铝镁尖晶石。注射成型制作冠核。强度似氧化铝冠核材料。用于全瓷冠的核，可改善边缘密合性。其上常规烧结瓷贴面。 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。,热压全瓷,尖晶石注射成型核瓷,第六节 玻璃浸渗全瓷材料 (Slip-cast All-ceramic material) 又称 粉浆浇注、注浆成型或玻璃浸渗陶瓷（glass-infiltrated dental ceramic）、玻璃浸渗核瓷、浸渗陶瓷。 先制作一多孔陶瓷修复体，然后向其内浸渗玻璃。 烤瓷粉浆涂于耐火代型上，高温烧结。 多孔冠核上浸渗玻璃，即在

13、高温下经毛细管作用，熔化的玻璃浸渗入孔隙中。修复体孔隙少，缺陷小，韧性大。 1. 氧化铝基粉浆涂塑全瓷材料 2. 尖晶石及锆基粉浆涂塑全瓷材料,粉浆涂塑全瓷,一、氧化铝基粉浆涂塑全瓷材料 (alumina-based slip-cast all-ceramic material) 玻璃浸渗氧化铝核瓷 （Glass-infiltrated alumina core material） 含氧化铝达90%。氧化铝颗粒致密压实。可制作高强度修复体，如全冠及固定义齿短桥，贴面，嵌体及高嵌体。 优点：修复体孔隙少，抗弯强度高，边缘密合性好。 耐磨性类似牙釉质。 缺点：冠核不透明，不能被常规酸蚀及硅烷处理。

14、制作时间长，花费大。,粉浆涂塑全瓷,二、尖晶石及锆基粉浆涂塑全瓷材料 （spinel and zirconia based all-ceramic material） 镁铝尖晶石（MgAl2O3）为主晶相， 含痕量-氧化铝，以改善透明性。 含四方晶系锆及铝的玻璃渗透陶瓷 尖晶石基比氧化铝基瓷断裂模量高、透明性好； 锆基挠曲强度高达600MPa,但不透明。 优点：强度高，锆基可制作前牙三个单位固定桥 缺点：不透明（尖晶石除外），制作时间长。,粉浆涂塑全瓷,可切削陶瓷或可机械加工全瓷材料，是指能够用普通金属加工机械进行车、刨、铣、钻孔等工艺加工的特种陶瓷。,可切削陶瓷,第七节 可切削陶瓷,（mac

15、hining ceramic，Milled ceramic， machinable all-ceramic material）,可借助机械加工设备加工切削成嵌体、高嵌体、贴面。,1、钾长石为主晶相的玻璃陶瓷 (potassium feldspar-based glass ceramic) 2、云母基玻璃陶瓷 （mica-based glass ceramic）,可切削陶瓷,一、可切削陶瓷材料,云母晶体为长形，随机排列，因此裂纹沿着晶体偏斜。陶瓷的可切削性好，挠曲强度高。,预烧结的注塑成型氧化铝陶瓷块也可切削复制出冠及固定局部义齿。随后被玻璃浸渗，使最终边缘精确性在50m以内。,可切削陶瓷,可切

16、削氧化锆陶瓷材料,钇-稳定氧化锆。常温下氧化锆为稳定的单斜晶结构，当加入少量钇可形成亚稳四方晶体结构。,由于氧化锆材料不仅强度高，而且韧性好，使之不仅成为冠核材料，也可用于制作桥支架。,当裂纹尖部应力达到一定水平时，氧化锆的亚稳四方晶体结构可转换成更稳定的单斜晶结构。 这种应力引导的结构变化伴随材料的膨胀使裂纹尖部闭合，从而阻止了裂纹的继续扩展。因此裂纹很难通过钇稳定氧化锆发展。,二、可切削陶瓷修复体制作技术 将可切削陶瓷制备成嵌体、高嵌体、贴面等修复体的方法： 1、CAD-CAM技术 2、复制切削技术 3、技工室CAD/CAM技术,可切削陶瓷, CAD-CAM技术（computer aide

17、d design-computer aided machining technology） 将光电子技术、数字信息处理及自控机械加工技术用于制作修复体的一门工艺。 光学扫描取光学“印模” 数字化入计算机, 得预备体的立体图像 计算机辅助设计修复体 计算机控制的切削机床制作修复体,可切削陶瓷,可制作精确的嵌体、高嵌体、贴面及冠。 优点: 一次就诊; 可制作精确的修复体的组织面; 陶瓷核内孔隙少。 缺点: 设备昂贵, 边缘精确性差，与牙有100 150m间隙; 手工调磨修整合面外形及 抛光费时。 可用树脂水门汀粘着修复体，补偿边缘不密合。,可切削陶瓷, 复制（仿形）切削技术(Copy-millin

18、g technology) 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。 设备是一台仿形切削机（仿形铣床）。 工作原理类似配钥匙。 缺点：需取印模, 不能一次完成。 边缘精确性同传统的烤瓷烧结技术。,可切削陶瓷,可切削陶瓷,仿形加工装置,三、技工室CAD/CAM技术 将代型机械扫描，数据输送到工作站，在那里用计算机控制切削机切削出一个放大的代型。目的是补偿烧结收缩。随后于代型上压实氧化铝粉，再次切削，最后烧结。再进一步用膨胀匹配的氧化铝陶瓷贴面。,可切削陶瓷,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。除氧化铝基陶瓷外，陶瓷高度不透明，强度也不很满意。,可切削陶瓷

19、,五轴联动 加工中心,可切削陶瓷,第八节 铸造陶瓷 （Castable dental ceramic） 一、概述 铸造(玻璃)陶瓷: 经失蜡铸造工艺成型的陶瓷。 高温熔化后经铸造工艺以玻璃态成形，后经结晶化热处理析出结晶相而瓷化。 铸造陶瓷修复工艺: 用铸造陶瓷材料制作修复体的技术。所制作的修复体称为铸造陶瓷修复体。 (1984年Corning 公司和Dentsply公司， 推出Dicor铸造陶瓷产品)。,铸造陶瓷,特定的玻璃经控制晶化而获得的含大量微晶体的整体玻璃。 又称微晶玻璃（microcrystal glass）。,铸造陶瓷,铸造（玻璃）陶瓷,一.在最初熔化铸造成型时，是一种非结晶结构

20、体的玻璃态, 流动性好，可浇铸成所需形状的修复体。 二.铸造后， 修复体在第二次加温结晶化处理后,得到晶体结构的瓷化玻璃材料（玻璃陶瓷）。 结晶颗粒可呈针状或板状，可防止裂纹扩展，使材料强度提高，色泽逼真。,铸造陶瓷,铸造陶瓷修复体制作的两大步骤,铸造陶瓷的种类 根据主晶相有两大类： 1、云母系玻璃陶瓷（mica-based glass ceramics）: 其晶化前玻璃体含SiO2较多， 晶化后主晶相为硅氟云母(K2Mg5Si8O20F4)。 2、磷灰石系玻璃陶瓷(apatite-based glass ceramics)：其晶化前玻璃体含 P2O5、CaO较多，晶化后主晶相为磷灰石C10(

21、PO4)6(OH,F)2。 此类又可分为主晶相为磷灰石和主晶相为偏磷酸钙系列。,铸造陶瓷,铸造陶瓷,三、组成,云母系玻璃陶瓷,磷灰石系玻璃陶瓷,各成分的作用： ZrO2、P2O5： 促进成核剂、结晶 Al2O3和SiO2：强度和硬度 MgO： 流动性 CaO和P2O5： 生物性能,铸造陶瓷,Dicor铸造陶瓷材料的物理机械性能,铸造陶瓷,优点： 性能良好、稳定、安全； 弯曲强度、硬度、导热率、折光率、透明性和半透明与牙釉质接近； 对合牙的磨损较普通烤瓷修复体少； 边缘密合。 缺点： 色泽不理想，需表面着色和粘固剂调色； 制作复杂、费时，对操作技术敏感。,铸造陶瓷,对铸造陶瓷的评价,各种性能均优于传统的以长石为主晶相的瓷修复体。,五、铸造陶瓷修复体制作工艺 步骤：牙体预备、蜡型制作、铸造、结晶化处理、 试戴、染色、上釉和粘接。 铸造与结晶化 第一步经失蜡铸造工艺成形。 第二步将玻璃