自制鈷鉻烤瓷合金機(jī)械性能的實(shí)驗(yàn)研究

王麗娜，戰(zhàn)德松

(1.沈陽市口腔醫(yī)院兒童牙科，遼寧 沈陽 110002;2.中國醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院干診科)

烤瓷熔附金屬全冠 (porcelain-fused-to-metal，PFM)是一種由低熔烤瓷真空條件下熔附到鑄造金屬基底冠上的金－瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的修復(fù)體，自20世紀(jì)50年代問世以來，是目前比較理想、應(yīng)用比較廣泛的修復(fù)體［1－3］。臨床應(yīng)用中，根據(jù)其所用金屬的不同分為貴金屬烤瓷全冠和非貴金屬烤瓷全冠2種。貴金屬因具有易鑄造、易焊接、適合性好和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，一直以來得到了廣泛的應(yīng)用。但由于貴金屬價格昂貴，限制了貴金屬的應(yīng)用。因此，Poggioli等人對烤瓷用成本較低的非貴金屬進(jìn)行了一系列研究［4］。由此，非貴金屬在臨床上得到了推廣和應(yīng)用，而且對于各種非貴金屬材料的各項研究也逐步深入。本實(shí)驗(yàn)就某研究所自制鈷鉻烤瓷合金的機(jī)械性能進(jìn)行研究，為臨床使用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備 Co-Cr合金 (德國BEGO);自制鈷鉻烤瓷合金 (中科院金屬研究所);BK Giulini磷酸鹽包埋材 (德國);VITA VMK 99瓷 (德國Vita公司生產(chǎn));烤爐 (沈陽節(jié)能電爐廠);游標(biāo)卡尺、JNAⅡB型熔鑄機(jī) (天津);Easy blast筆式噴砂機(jī) (德國);Ivoclav烤瓷爐 (瑞士);Autograph AG-5000A萬能實(shí)驗(yàn)機(jī) (日本島津);S-3400N掃描電子顯微鏡(日本日立);牛津能譜儀 (英國)。

1.2 試件的制備 A組自制的鈷鉻烤瓷合金，B組為臨床上廣泛使用的德國BEGO鈷鉻烤瓷合金。將2種金屬制作成規(guī)格均為金屬層12mm×4.7mm×5mm的實(shí)驗(yàn)樣本，每組7個樣品，常規(guī)打磨拋光、噴砂、清洗、除氣、預(yù)氧化，對不同金屬的每一試件中間部分用游標(biāo)卡尺作長20mm的標(biāo)記、按照Vita瓷粉的要求，用預(yù)制夾具控制瓷層厚度，對不同金屬的每一試件逐層鋪遮色瓷體瓷，瓷層規(guī)格為4.4mm×3.8mm×2mm。將制備好的2種烤瓷合金，每種7件樣品，分別存放，待測。

1.3 測試方法 使用Autograph AG-5000A萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試。滿量程:5 000N;加載支點(diǎn)間跨距:40mm;加載速度:1mm/min;環(huán)境溫度:20℃。測試時試件置于兩支點(diǎn)上，瓷面向下，兩加力頭在試件上面的金屬面中心點(diǎn)處施加與金瓷界面垂直的力，直至試件瓷層發(fā)生斷裂 (圖1)。按此實(shí)驗(yàn)測量方法測出每件樣品的金瓷結(jié)合破壞力F(fail)。

圖1 剪切實(shí)驗(yàn)試件示意圖 (1.瓷塊，2.金屬，3.不銹鋼模具)

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件SPSS12.0對其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。

2 結(jié)果

瓷層斷裂時金瓷結(jié)合破壞力F，見圖2。

圖2 瓷層斷裂時金瓷結(jié)合破壞力F

由圖2可見，A組金瓷結(jié)合破壞力 (33.31±1.30)MPa較B組的金瓷破壞結(jié)合力 (34.60±1.12)MPa差，采用獨(dú)立樣本完全隨機(jī)t檢驗(yàn)對兩者的差異進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間的差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義 (P＞0.05)，即自制鈷鉻烤瓷合金的金瓷結(jié)合破壞力與德國BEGO鈷鉻合金的金瓷結(jié)合破壞力無差異。

3 討論

PFM具有強(qiáng)度高、耐磨、抗腐蝕及組織相容性好，且色澤逼真特點(diǎn)，還兼具有金屬全冠的機(jī)械強(qiáng)度好和全瓷冠美觀的優(yōu)點(diǎn)［5］，是一種理想的牙科修復(fù)體。學(xué)者們發(fā)現(xiàn)以鎳為主體的合金最易與瓷結(jié)合，但鎳在口腔中可致扁平苔癬，其烤瓷冠引起的齦染色問題也一直無法解決。巢永烈等［6］的研究表明同為非貴金屬的鈷鉻合金的流鑄性、熱膨脹系數(shù)等參數(shù)與鎳鉻合金接近 ，使用鈷鉻合金作為烤瓷合金可以獲得與鎳鉻合金相近的鑄造性能以及邊緣適合性，鈷鉻合金作為鎳合金的替代得到了廣泛的應(yīng)用。

在金屬烤瓷合金的臨床應(yīng)用過程中，良好的金瓷結(jié)合力能夠保障修復(fù)體在口腔功能運(yùn)動中承受各方向的力而不致瓷脫落［7］。臨床所見的瓷折裂現(xiàn)象，大多涉及金瓷界面結(jié)合不良。因此，本實(shí)驗(yàn)通過金瓷結(jié)合力來比較兩種材料的差異。目前，測量金瓷結(jié)合力的方法很多，但是學(xué)者Anusacice等［8］指出剪切測試是較理想的測試方法。雖然三點(diǎn)和四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)在分離金瓷界面上是成功的，但是其可信度是受到質(zhì)疑的［9］，本實(shí)驗(yàn)選擇了剪切測試來測量金瓷結(jié)合力。

烤瓷合金與瓷之間結(jié)合力主要由3種力組成:化學(xué)結(jié)合力、機(jī)械結(jié)合力和范德華力?？敬珊辖鹪陬A(yù)氧化處理過程中其表面生成一層氧化膜，該氧化膜與瓷產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合，是金瓷結(jié)合力的主要組成部分 (占52.5%)，即化學(xué)結(jié)合力。金瓷結(jié)合面上經(jīng)過氧化鋁噴砂處理后，會產(chǎn)生一定程度的粗糙面，這既增加瓷粉對烤瓷合金的潤濕性，又增加了接觸面積，大大提高了機(jī)械結(jié)合力 (占22%)。瓷粉熔融后進(jìn)入合金表面的凹陷內(nèi)，還會產(chǎn)生壓縮力 (占25.5%)。從理論上分析，金屬與瓷之間熔融結(jié)合后，會產(chǎn)生緊密貼合后的分子間引力，即范德華力，該力起多大作用有待進(jìn)一步研究證實(shí)［10］。本實(shí)驗(yàn)預(yù)氧化和噴砂過程都做得十分精細(xì)，自制鈷鉻合金結(jié)合力 (33.31±1.30)MPa與德國BEGO鈷鉻合金 (34.60±1.12)MPa相比有差異，但是這種差異不存在統(tǒng)計學(xué)上的意義，即自制鈷鉻烤瓷合金的金瓷結(jié)合力能夠滿足臨床對烤瓷冠的要求。而這種自制鈷鉻烤瓷合金在與德國BEGO鈷鉻合金達(dá)到相同的臨床目的的同時，還具有德國BEGO鈷鉻合金難以比擬的價格優(yōu)越性，能夠滿足更多不同收入人群的需求。

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