電壓對(duì)烤瓷鎳鉻合金表面鍍金層性能影響的研究

越 野

[摘要]目的：評(píng)價(jià)電壓對(duì)烤瓷鎳鉻合金表面鍍金層性能的影響。方法：按電壓0．6～1．2V將試件分為7組鍍金，目測(cè)淘汰色澤-不合格者。用劃痕法測(cè)試鍍金層結(jié)合強(qiáng)度，用掃描電鏡觀察鍍金層截面。結(jié)果：電壓0．6V、1．1V、1．2V組色澤不合格：0．7～1．0V組鍍層結(jié)合強(qiáng)度隨電壓增大而增大；電壓大者鍍層致密均勻。結(jié)論：鍍金時(shí)應(yīng)使電壓維持在一定范圍內(nèi)以保證鍍層擁有令人滿意的色澤：在此電壓范圍內(nèi)，鍍層結(jié)合強(qiáng)度隨電壓增加而增大，且電壓大者鍍層致密均勻。

[關(guān)鍵詞]電壓；鎳鉻合金：鍍金；結(jié)合強(qiáng)度

[中圖分類號(hào)]R783 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008—6455(2007)01－0101－03

非貴金屬烤瓷冠因?yàn)榫哂袃?yōu)良的機(jī)械性能，低廉的價(jià)格而在口腔修復(fù)領(lǐng)域得到廣泛的運(yùn)用。但在臨床觀察中發(fā)現(xiàn)，有一定比例的患者在使用以鎳鉻合會(huì)為基底的烤瓷冠一段時(shí)間后，在與冠接觸的齦緣處會(huì)有充血、水腫的癥狀出現(xiàn)。有些病例齦緣處則出現(xiàn)灰黑色的色素沉著。不僅不利于患者的口腔健康，而且有礙于義齒的美觀。通過對(duì)鎳鉻合金基底進(jìn)行鍍金是目前解決這一問題的常用方法之一。國(guó)內(nèi)關(guān)于牙科鎳鉻合金鍍金方面的研究還比較少，劚內(nèi)容均足觀察鎳鉻合金烤瓷冠鍍金后的臨床效果。而關(guān)于其鍍金層機(jī)械性能評(píng)價(jià)方面的情況尚未見報(bào)道。本研究通過測(cè)試鍍金電壓對(duì)鎳鉻合金表面鍍金層機(jī)械性能的影響，來得到適用于臨床要求的鍍金電壓范圍，為臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1．1實(shí)驗(yàn)材料：DF-I型鍍金儀及配套鍍金液(陜西金業(yè)科技有限公司)：WS-2000涂層附著力自動(dòng)劃痕儀、休式顯微鏡(西安交通大學(xué))； 掃描電鏡(JMS－6360LV，西安電子科技大學(xué))；烤瓷用鎳鉻合金(Heraenium S賀利氏，批號(hào)20060217)。

1．2實(shí)驗(yàn)方法

1．2．1將烤瓷用鎳鉻合金鑄造成10mm×10mm×1．5mm試件42片，經(jīng)烤瓷爐高溫處理后用水砂紙由200^＃～1200^#逐級(jí)拋光，再經(jīng)布輪拋光，隨機(jī)分為7組，按要求步驟鍍金，鍍金時(shí)電壓為0．6～1．2V，組距為0．1V。

1．2．2鍍金后觀察各組試件色澤，將顏色不合格組淘汰。

1．2．3將剩余各組試件置于WS-2000涂層附著力自動(dòng)劃痕儀上進(jìn)行劃痕實(shí)驗(yàn)，參數(shù)設(shè)置為：采用金剛石圓錐壓頭，錐角120°，尖端直徑0．2mm，位移速率4mm／min，同步加力速率0～100N／min。每個(gè)試件上制備平行劃痕3條，將劃好的試件置于體式顯微鏡400倍鏡下觀察鍍金層剝脫情況，并測(cè)量起始點(diǎn)至鍍層失效點(diǎn)的距離，通過劃痕總長(zhǎng)度與總載荷的比值換算出鍍層剝脫的臨界載荷。每個(gè)試件上3條劃痕測(cè)得臨界載荷的平均值即為該試件的臨界載荷。

1．2．4將試件用自凝塑料常規(guī)鑲樣，其鍍層截面用水砂紙拋光至1500^＃，再經(jīng)絨布拋光，噴金后置于掃描電鏡下觀察鍍金層結(jié)構(gòu)、鍍金層與基底結(jié)合情況，并測(cè)量鍍金層厚度。

2 結(jié)果

2．1鍍金后觀察7組試件色澤：第2、3、4、5組色澤金黃，符合臨床要求。第1組淺黃，第6組棕紅，第7組棕黑，其色澤不符合臨床要求，淘汰。

2．2通過顯微觀察劃痕法測(cè)得各組試件平均臨界載荷(見表1)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，各組臨界載荷之間均有顯著差異(P＜0．05)。在此電壓范圍內(nèi)，鍍金層臨界載荷隨電壓增加而增大。

2．3掃描電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)：電壓為0．7V、0．8V兩組試件表面鍍金層疏松多孔，厚薄不一。電壓為0．9V、1．0V兩組試件表面鍍金層致密，孔隙少，鍍層厚度基本均勻，厚度約1．4μm(如圖1)。

3 討論

3．1鎳鉻合金在口腔環(huán)境中穩(wěn)定性差，容易析出鎳離子，而人群中有15％的人對(duì)鎳過敏，相關(guān)研究更證明了鎳的衍生物具有一定的致癌性。為解決這一問題，許多人采用貴金屬烤瓷或全瓷修復(fù)作為替代，取得了良好的效果，但其高昂的價(jià)格使得大多數(shù)患者難以承受。而鍍金具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格低廉，鍍金后口內(nèi)顏色反映好，鍍金層對(duì)鎳鉻合金起隔離作用，降低腐蝕及超敏反應(yīng)發(fā)生等眾多優(yōu)點(diǎn)。因而鍍金更容易被患者接受，逐漸成為解決這一問題的重要手段。

目前國(guó)內(nèi)外使用的鍍金液多含氰，危害人體健康。本實(shí)驗(yàn)采用的DF-1型鍍金儀及配套無氰鍍金液，其鍍金液中完全不含氰離子，安全、環(huán)保，鍍金時(shí)間僅為5min(目前市面上大量使用的鍍金設(shè)備需60min)，大大降低了患者臨床就診的等待時(shí)間。該項(xiàng)技術(shù)曾用于國(guó)家載人航天工程關(guān)鍵部件的耐磨鍍金，鍍金層的耐磨性能遠(yuǎn)高于俄羅斯宇航中心提供的樣件。

3．2電流密度是影響鍍金層性能的一個(gè)重要因素。通常在面積不變的情況下，金層沉積速率與電流強(qiáng)度成正比。當(dāng)電流強(qiáng)度過低時(shí)由于金層沉積速率下降，會(huì)使鍍層色澤變暗；當(dāng)電流強(qiáng)度過高時(shí)，因?yàn)槌练e速率過快，陰極表面金屬離子濃度降低過多，反而使鍍層變得疏松，而且高電流強(qiáng)度會(huì)使鍍液中的亞硫酸鹽分解析出S^2-，并與金生成黑色Au₂S沉淀，使鍍金液變得渾濁。因此只有在適當(dāng)范圍內(nèi)增加電流強(qiáng)度，才能達(dá)到增加鍍層厚度，保證鍍層致密，獲得良好色澤的目的。由于鍍金儀使用電壓作為可調(diào)參數(shù)，所以在實(shí)驗(yàn)過程中我們也使用電壓作為分組方式和觀測(cè)指標(biāo)。

3．3測(cè)定薄膜與基體界面結(jié)合力的實(shí)驗(yàn)方法很多，劃痕法就是目前測(cè)量單層薄膜結(jié)合強(qiáng)度最常用的方法之一，其基本原理是在載荷恒定增大的方式下，保持劃針勻速直線劃刻薄膜直至膜破壞，通過監(jiān)測(cè)整個(gè)過程中聲發(fā)射信號(hào)、摩擦力信號(hào)或通過顯微鏡觀察，可動(dòng)態(tài)測(cè)量量的變化標(biāo)定出薄膜破壞時(shí)的臨界載荷值Lc。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，鍍層結(jié)合強(qiáng)度與Lc的平方根成正比，為方便起見在實(shí)際應(yīng)用過程中常將Lc值作為評(píng)價(jià)同類材料界面結(jié)合強(qiáng)度的主要參數(shù)。

因?yàn)榧兘鸨∧ぱ诱剐院湍湍バ苑浅：茫?dāng)與基體結(jié)合強(qiáng)度較高時(shí)，在劃痕過程中壓頭并不會(huì)破壞金膜本身，而是將其壓入基體，這種情況下用聲發(fā)射和摩擦力信號(hào)曲線均無法正確判斷膜的臨界載荷位置，因此用顯微鏡觀察以剝落一定面積鍍膜層所對(duì)應(yīng)的載荷定義Lc更為精確。

3．4通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電壓較低時(shí)，雖然可以獲得令人滿意的金黃色鍍層，但從鏡下可以看出實(shí)際上該鍍層疏松多孔，厚薄不均，并不能滿足臨床需要。

4 結(jié)論

4．1鍍金時(shí)應(yīng)通過調(diào)整電壓，保持電流強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)，以保證鍍層擁有令人滿意的色澤。

4．2在電壓0．7～1．0V范圍內(nèi)，鍍層結(jié)合強(qiáng)度隨電壓增加而增大，且電壓大者鍍層致密均勻。

編輯／何志斌

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。