陶瓷的特性与崩瓷
90年代以来,烤瓷修复已成为口腔修复领域的主要技术之一。
临床实践表明,目前我国烤瓷修复的质量存在一些问题,令人关注。烤瓷修复的美观效果非常重要,然而,烤瓷修复后的崩瓷(亦称瓷裂)、瓷脱落、色调不佳、透明感差、颈缘变短变色、继发牙髓病根尖周病等是需要认真克服的缺点[1,2]。以下仅根据陶瓷特性结合牙齿的受力情况,着重讨论崩瓷问题。
一、陶瓷的机械性能 陶瓷在常温下无塑性变形,其抗压强度大,而抗拉、抗弯、抗冲击强度较小,表现为易脆性断裂。根据材料的配比,陶瓷的理论强度很高,但其实际强度只有理论强度的1%左右。原因是陶瓷烧结的条件及工艺不同,其多相结构亦不同。另外,当陶瓷加热到瓷临界温度时可出现蠕变,高温中其蠕变更加明显。即在烧结过程中烤瓷的蠕变常会牵拉金属变形,尤其多单位烤瓷冠桥反复烧结,变形的可能性更大。
二、陶瓷的强化 由于陶瓷表现为脆性断裂,在口腔环境中不能抵御力,为此,各国学者均致力于陶瓷的强化研究[3]。目前比较成熟的强化技术有以下几种。
1.复合强化:①瓷—瓷结合:利用不同强度的陶瓷材料复合,如氧化铝陶瓷与烤瓷复合烧结。②金—瓷结合:利用金属的韧性和强度在其表面烧附陶瓷,为目前最常用者。③瓷—瓷纤维结合:在陶瓷颗粒中加入瓷纤维,以加强抗破碎力,该方法尚在完善之中。④瓷—牙体结合:应用特殊粘接剂将瓷粘固在牙体上,以利用牙体的强度。如烤瓷贴面、全瓷冠等。
2.瓷结晶化:通过陶瓷再加热结晶细微化提高陶瓷强度,如铸造陶瓷冠。
3.瓷致密化:陶瓷块成形前或成形中,采用真空、加压等方式,减少陶瓷的气相,提高其强度。目前用于烤瓷的烧结。
4.预应力强化:常在陶瓷表面形成预压应力,以达到强化的目的[4]。
三、烤瓷的特点 在金属表面烧附陶瓷,利用金属的强度同时保留陶瓷的美观性且形态可塑,是陶瓷强化的一种方法。但这种强化措施的效果亦是有限的,主要取决于金瓷的结合力。
1.烤瓷与金属的结合:
(1)化学结合(氧化作用):金属中的某些成分加热后形成的氧化膜与烤瓷中的氧化物互相渗透,产生结合力,约占结合力的2/3。该结合力与金属表面氧化膜的厚度有关,而厚度又与合金中诸成分的比例有关。一般认为氧化膜厚度以0.2~2μm最佳,过厚或过薄都会影响金瓷结合力。
(2)机械结合(嵌合作用):金属表面经打磨或喷砂形成粗化面,增加表面积并与陶瓷相互嵌合。另外,烤瓷较厚处金属表面可以形成突起、条纹等,以增加金瓷机械结合。
(3)物理结合(环抱作用):由金瓷间热膨胀系数的差异而形成的结合力,与金属基底的形态关系甚大。为此,在制作金属基底时,对烤瓷包绕的形态、金瓷边缘的接镶方式都要考虑。
2.金属烤瓷修复的特殊性:金属与瓷是两种完全不同性质的材料,经过长期的研究,多数学者认为该2种材料的结合力取决于以下条件。
(1)金属与烤瓷的膨缩率:金属与瓷在高温下结合,两者从高温到室温每个温度段的冷收缩若差异较大,冷却过程中即会使烤瓷发生隐裂、脱落。当然,两者的收缩率不可能完全一致,一般金属均略大于陶瓷,其差值应在1.08×10-6/℃以内。因此,对金属和瓷粉都应有所选择,并非任何一种合金均能与瓷粉相匹配。一般来说,同一个厂商生产的金属和瓷粉的匹配性较好。另外,多次烧结可使陶瓷中白榴石晶体的含量增加,热膨胀系数增大,从而使金瓷热膨胀系数失配。