牙科陶瓷表面不同處理對其粗糙度的影響

陳衛(wèi)衛(wèi)

北京中醫(yī)醫(yī)院順義醫(yī)院口腔科，北京101300

牙科陶瓷表面不同處理對其粗糙度的影響

陳衛(wèi)衛(wèi)

北京中醫(yī)醫(yī)院順義醫(yī)院口腔科，北京101300

目的比較釉瓷上釉、表面拋光、自身上釉、拋光后釉瓷上釉4種不同的方法研磨后的牙科陶瓷表面粗糙度的影響。方法制作28個牙科陶瓷試件，隨機分成4組，分別采用釉瓷上釉法、表面拋光法、拋光后釉瓷上釉法、自身上釉法對表面進行處理，每組各7個試件。測量4組試件的表面粗糙度值，并對測量出的各組試件的表面粗糙度值進行統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果釉瓷上釉組所測粗糙度值為（0.247±0.009）μm，表面拋光組所測粗糙度值為（0.301±0.008）μm，自身上釉組所測粗糙度值為（0.303±0.007）μm，拋光后釉瓷上釉組所測粗糙度值為（0.302± 0.007）μm。自身上釉組、表面拋光組、拋光后釉瓷上釉組與釉瓷上釉組的表面粗糙度值比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；自身上釉組與拋光后釉瓷上釉組表面粗糙度值比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；表面拋光組與自身上釉組、拋光后釉瓷上釉組表面粗糙度值比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論牙科陶瓷表面研磨后采用拋光后釉瓷上釉法和表面拋光法后對陶瓷表面性狀無影響，牙科陶瓷表面研磨后采用釉瓷上釉法和自身上釉法對表面性狀影響較大。

牙科陶瓷；拋光；表面粗糙度；釉瓷上釉；自身上釉

烤瓷熔附金屬全冠又稱金瓷冠（metal-ceramic crown），經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)陶瓷粉，使其熔附在金屬內(nèi)冠表面，從而形成的全冠修復(fù)體。這種方法形成的全冠修復(fù)體，不但具有金屬全冠良好的機械強度，而且兼具全瓷冠美觀的優(yōu)點[1]。烤瓷熔附金屬全冠，是目前一種較常用并且比較理想的修復(fù)體。在實際對烤瓷冠邊緣、近遠(yuǎn)中面及調(diào)合的臨床操作中，經(jīng)常會使烤瓷冠的表面磨損破壞，導(dǎo)致表面不完整，變得不光滑，還有可能產(chǎn)生裂紋。為了使烤瓷冠調(diào)磨后對表面性能影響不大，需將烤瓷冠進行表面處理。自身上釉、釉瓷上釉和拋光，是口腔臨床操作中最常用的烤瓷冠恢復(fù)技術(shù)。本研究比較釉瓷上釉法、表面拋光法、拋光后釉瓷上釉法、自身上釉法這4種方法對經(jīng)過研磨后的牙科陶瓷試件表面粗糙度的影響，現(xiàn)將結(jié)果報道如下：

1 材料與方法

1.1 設(shè)備與材料

烤瓷爐（登士柏，Multimat C）、瓷粉（Vintage系列A2色體瓷及遮色瓷）、高速離心鑄造機（Heracast ZQ）、Co-Cr合金（BEGO）、噴砂機（Renfert basic）、烤瓷拋光套裝（Shofu CeraMister SHANKP）、粗糙度測試儀（TR220，北京時代之峰科技有限公司）、金剛砂磨石（240號，松風(fēng)）。

1.2 試件制備方法

采用加工車床制備圓柱形金屬基底代型，底部直徑為10 mm，在0.5 mm厚的蠟片上制作28個蠟型的基底片，包埋、鑄造。將最后制作好的基底片表面調(diào)磨到0.5 mm，氧化鋁噴砂，超聲波蒸餾水清洗進行5 min，為下一步操作做準(zhǔn)備。

根據(jù)廠家所要求的操作方法進行陶瓷燒結(jié)，所有試件在同一烤瓷爐中進行燒結(jié)，每一次燒結(jié)都是在上一次燒結(jié)后冷卻到室溫后才進行。遮色瓷使用二次分層涂塑燒結(jié)法，第1次比所指定的溫度高于10～20℃，涂塑極??；第2次涂塑則用筆積法，控制遮色瓷的厚度不超過0.2 mm。在體瓷涂塑時，應(yīng)該使用合適的牙本質(zhì)瓷粉和專用液，為避免氣泡混入瓷粉中，應(yīng)該用足夠瓷粉一次涂塑完成，修整體瓷的厚度，使其控制在2.0 mm左右。最后放入烤瓷爐燒結(jié)，完成后檢查試件是否完整，所有的試件都是一人操作完成。將無缺陷的試件用180號水砂紙均勻磨平，沿同一方向進行。隨機分配成4個測試組，7個試件為1個測試組。利用慢速直機，金剛砂磨石將所有測試組的試件均勻研磨至0.2 mm，研磨時盡量控制同一轉(zhuǎn)速，研磨完成時，對試件進行超聲清洗。最后對所有測試組研磨后的28個試件，隨機分為4組，分別采用以下4種進行處理：

1.2.1 釉瓷上釉法將研磨后的試件上釉瓷直接放入烤瓷爐燒結(jié)。

1.2.2 表面拋光法使用松風(fēng)拋光套裝CeraMister Shankp依粒度又粗到細(xì)逐步拋光，每一粒度級別拋光1 min。

1.2.3 自身上釉法直接將研磨后的試件放入烤瓷爐自身上釉。

1.2.4 拋光后釉瓷上釉法將拋光后的試件上釉瓷放入烤瓷爐進行燒結(jié)。

1.3 測試所有測試組的試件的表面粗糙度

對所有烤瓷試件的中心區(qū)域測試其表面粗糙度。測試時，方向垂直于試件的調(diào)磨方向，每1個試件測定3個不同的方向，分別得出3個數(shù)值，試件的表面粗糙度值就是這3個數(shù)值之和的平均值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用統(tǒng)計軟件SPSS 13.0對數(shù)據(jù)進行分析，正態(tài)分布計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，多組間比較當(dāng)方差齊性時，使用ANOVA和SNK檢驗分析方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗。數(shù)據(jù)方差不齊或者非正態(tài)分布時，使用秩和檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

釉瓷上釉組的表面粗糙度值為（0.247±0.009）μm；表面拋光組的表面粗糙度值為（0.301±0.008）μm；自身上釉組的表面粗糙度值為（0.303±0.007）μm；拋光后釉瓷上釉組的表面粗糙度值為（0.302±0.007）μm。自身上釉組、表面拋光組、拋光后釉瓷上釉組與釉瓷上釉組的表面粗糙度值比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；但自身上釉組與拋光后釉瓷上釉組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；表面拋光組與自身上釉、拋光后釉瓷上釉組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

3 討論

3.1 陶瓷的發(fā)展史及結(jié)構(gòu)特點

在我國悠久的歷史中，陶瓷是一種古老的常用的材料，屬于無機非金屬材料。陶瓷作為無機非金屬材料的代表，是我國歷史上的偉大發(fā)明之一。陶瓷材料在18世紀(jì)后期被法國醫(yī)生用作基托，這是首次將陶瓷材料應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)。19世紀(jì)初，被用作充填材料。1887～1889年，制作出烤瓷牙冠和嵌體，使陶瓷修復(fù)工藝取得了很大了進步。1895年和1899年，高熔和低熔陶瓷分別研制成功，將陶瓷的審美修復(fù)推進了一大步。步入20世紀(jì)后，牙科鑄造陶瓷技術(shù)應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)。在1919年，Welben先試鑄造陶瓷，因為一些性能缺點而沒被廣泛使用，但為牙科鑄瓷的研究奠定了基礎(chǔ)。受限于當(dāng)時的技術(shù)及陶瓷材料本身的一些性能缺點，使得陶瓷材料未能在口腔醫(yī)學(xué)上獲得重大發(fā)展。1940年直空燒結(jié)技術(shù)應(yīng)用于齒科陶瓷的制備，在1956年以后，初步解決了金屬陶瓷相互匹配的結(jié)合問題，從而促進了烤瓷熔附金屬修復(fù)工藝的迅速發(fā)展。直到20世紀(jì)60年代，Vines等將細(xì)瓷粉低壓直空燒結(jié)后制成的陶瓷體視為牙科陶瓷在美觀和透明度上的第一次重大突破[2]。20世紀(jì)后期，出現(xiàn)了氧化鋯陶瓷和降解陶瓷，以及各種陶瓷基復(fù)合材料，并且納米技術(shù)在口腔材料上的研究和應(yīng)用也得到了較大發(fā)展。這些材料與技術(shù)，使得口腔修復(fù)進入了一個新的時期。近年來仿生學(xué)的興起，即模擬人體硬組織制成的生物陶瓷，將會對未來的口腔領(lǐng)域產(chǎn)生重大意義。牙科陶瓷具有良好的耐酸性和耐腐蝕性、良好的生物相容性和美觀性等優(yōu)點，并且牙科陶瓷的折射和散射系數(shù)與天然牙體硬組織非常接近，已被相當(dāng)多的患者所接受。

陶瓷的結(jié)構(gòu)對陶瓷的性能影響很大。最終燒制后的陶瓷由氣相、玻璃相和晶相組成。氣相，即氣孔，是指陶瓷組織內(nèi)部殘留下來的氣孔洞。氣孔又分為閉口氣孔和開放氣孔，它在陶瓷材料中扮演著重要的角色，在陶瓷材料中，絕大多數(shù)氣孔是在燒制過程中形成的，但是一些氣孔也能通過某些特殊方法獲得。陶瓷材料的許多性能，都與氣孔尺寸、氣孔率、氣孔分布等因素息息相關(guān)，較小的差值都可能使得陶瓷材料在吸附、隔熱、涂層等性能在很大范圍內(nèi)變化。因此，較好的控制陶瓷材料中氣孔的數(shù)量、分布及其形態(tài)對陶瓷的性能影響很大。玻璃相是指從熔融液態(tài)冷卻時不進行結(jié)晶的非晶態(tài)固體，它是一種非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的低熔點固體。玻璃相具有將分散的晶相黏在一起的作用，從而提高材料的致密度，降低陶瓷燒結(jié)溫度，加快陶瓷燒結(jié)過程，并能夠抑制晶粒生長，阻止晶相轉(zhuǎn)變等。陶瓷材料中最重要的組成相是晶相，陶瓷的力學(xué)、化學(xué)、物理性能一般都是由它決定的。陶瓷材料的晶相結(jié)構(gòu)是相對復(fù)雜的，其中立方、四方和六方晶細(xì)最為重要。王富等[3]研究了傳統(tǒng)陶瓷和納米陶瓷的拋光性能，在相同拋光方法的情況下，納米陶瓷比傳統(tǒng)陶瓷表面光潔度更高。這種現(xiàn)象應(yīng)該是由于納米陶瓷的晶粒非常小，從而使材料中內(nèi)在氣孔或缺陷尺寸大大降低而形成，這與納米陶瓷微觀效應(yīng)有關(guān)。

3.2 牙科陶瓷的結(jié)構(gòu)對表面粗糙度的影響

有研究表明，在拋光磨具及方法一致時，可能由于拋光機制不同，陶瓷中加入納米碳化硅比不加納米碳化硅，能獲得更好的表面光潔度[4]。種類不同的牙科陶瓷顆粒大小影響其表面拋光效果，但最主要的原因可能是與陶瓷表面下的小氣孔率有關(guān)。當(dāng)陶瓷修復(fù)體進行表面拋光時，受氣孔率的影響，會導(dǎo)致陶瓷表面凹陷、表面粗糙，并能影響陶瓷的強度和光學(xué)性能。在空氣中燒結(jié)的陶瓷氣孔比在直空中要多的多，如果環(huán)境是直空狀態(tài)，進行燒結(jié)就能降低陶瓷的表面粗糙度，提高陶瓷表面的光滑度。在燒結(jié)陶瓷過程中，如果能夠減少陶瓷材料中的氣孔，在拋光陶瓷時，表面光潔度就會更好。Dalkiz等[5]研究表明，對于低融陶瓷和超低融陶瓷，經(jīng)過相同的表面處理方法，最終兩種陶瓷的表面粗糙度不同。在本實驗中，采用同一種類的不透明瓷和體瓷。

3.3 測量表面粗糙度

表面粗糙度是對于陶瓷修復(fù)體評價的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。表面粗糙度指的是加工后的材料表面具有的較小的間距和微小峰谷的不平度，表面粗糙度越小，則表面越光滑。表面粗糙度決定物體表面的質(zhì)量如何，是衡量物體表面平滑程度的量化指標(biāo)，以ISO4287為標(biāo)準(zhǔn)，原始輪廓、波紋輪廓、粗糙度輪廓三個參數(shù)，是評價樣品表面粗糙度的重要參數(shù)，這些參數(shù)能夠從不同的方面去反映物體表面的粗糙程度。輪廓算數(shù)平均偏差是重用的參數(shù)，在實際測量中，測量點的數(shù)目越多，輪廓算數(shù)平均偏差越準(zhǔn)確。該參數(shù)也是牙科材料表面質(zhì)量評價公認(rèn)參數(shù)。粗糙度測量是對牙科陶瓷表面拋光效果的鑒定，本研究中，通過對各測試組試件表面粗糙度值的測定，比較各組方法對陶瓷表面性狀的影響。

3.4 牙科陶瓷表面處理常用的方法

臨床上，在試戴烤瓷修復(fù)體時，往往進行一些調(diào)整，從而使修復(fù)體表面粗糙，容易導(dǎo)致色素沉著，菌斑附著，誘發(fā)牙周病和齲病[6]，不同粗糙度的瓷表面對變異鏈球菌的影響不同[7]。粗糙的瓷表面還可造成對合牙的磨耗及影響陶瓷修復(fù)體的本身所具有性能，因此要對陶瓷表面進行相應(yīng)的處理,臨床上一般采用表面拋光和上釉。

表面拋光技術(shù)是對物體磨光的處理，是一種去除陶瓷修復(fù)體表面粗糙的技術(shù)，對處理對象的表面進行光亮化，從而降低陶瓷修復(fù)體表面粗糙度，使其富有光澤。在拋光時，牙科陶瓷表面要使用由粗到細(xì)的磨料反復(fù)研磨，從而消除陶瓷表面的細(xì)小裂紋或磨痕，提高表面光潔度，從而獲得平整的修復(fù)體表面。表面拋光還可防止表面裂紋擴展，原理是牙科陶瓷表面與磨料的接觸摩擦產(chǎn)生的切向力，使不同深淺的表面磨痕在這種力的作用下被磨蝕平整，形成一個光滑的平面。粗糙度值是牙科陶瓷表面光滑程度的量化指標(biāo)。有學(xué)者認(rèn)為，可被臨床接受的表面粗糙度值在0.3～0.5μm。以前，由于拋光方法的限制及工具的單一，使得拋光后的牙科陶瓷表面光潔度達(dá)不到上釉的效果。近年來，很多牙科材料制造商出現(xiàn)了各式各樣的拋光套裝，由于拋光工具的多樣化及臨床的需要，拋光技術(shù)有了很大發(fā)展。不同的拋光工具對同種牙科陶瓷的拋光效果不同[8]。因修復(fù)體合面及軸面形態(tài)不同，拋光時，應(yīng)使用不同形狀的拋光工具和中速手機，減少牙科陶瓷表面瓷層的破壞。有學(xué)者[9]認(rèn)為，拆除托槽后的瓷表面經(jīng)過拋光后表面粗糙度可達(dá)到對照組水平。本研究結(jié)果表明經(jīng)過調(diào)磨的牙科陶瓷表面，采用shofu牙科陶瓷拋光磨具套裝依粒度從粗到細(xì)逐步拋光，所得的粗糙度值與自上釉所得的表面粗糙度值統(tǒng)計學(xué)上無顯著性差異，說明對于細(xì)微調(diào)磨的牙科陶瓷表面，拋光即可達(dá)到臨床及生物學(xué)要求。

所謂釉，是覆蓋在陶瓷表面的一層玻璃質(zhì)薄層。牙科陶瓷經(jīng)過上釉操作后，會對其表面粗糙度產(chǎn)生一定的影響。上釉有兩種方法，第一種是釉瓷上釉，是指當(dāng)陶瓷修復(fù)體調(diào)磨合適后，將釉料涂在陶瓷修復(fù)體表面，放入烤瓷爐進行燒結(jié)，燒結(jié)后會在牙科陶瓷表面形成均勻的玻璃薄層；第二種方法是自身上釉，當(dāng)陶瓷修復(fù)體調(diào)磨合適后，再次將其放回烤瓷爐燒結(jié)，當(dāng)烤瓷爐溫度升至950℃左右時，超過了玻璃相轉(zhuǎn)化溫度，這時，牙科陶瓷玻璃態(tài)的流動層會出現(xiàn)，其表面的孔隙、輕微裂紋會被恢復(fù)，等到燒結(jié)完成，溫度冷卻至室溫后，表面就會形成一層像玻璃的光滑釉層，可以對修復(fù)體表面起到保護作用。燒結(jié)完成后的陶瓷修復(fù)體，可能會存在一些細(xì)小裂紋，它本身屬于一種脆性材料，在臨床試戴期調(diào)磨的過程中，又有可能產(chǎn)生新的細(xì)小裂紋，內(nèi)部的裂紋對壓力很敏感，非常容易斷裂[10-11]。為了提高陶瓷修復(fù)體的韌性，可以通過對陶瓷修復(fù)體上釉的方法來實現(xiàn)。上釉的目的是封閉陶瓷修復(fù)體表面的氣孔和裂紋，減小臨界裂紋的尺寸，從而在陶瓷修復(fù)體表面形成一層光滑的表面。經(jīng)過上釉的陶瓷修復(fù)體，能夠防止被污染物污染，以避免細(xì)菌黏附；同時還能使陶瓷修復(fù)體的表面呈現(xiàn)更好的半透明效果。有學(xué)者認(rèn)為自身上釉能夠使陶瓷修復(fù)體更自然更直實，這是由于陶瓷修復(fù)體自身上釉可以保持牙表面的結(jié)構(gòu)和細(xì)微特征[12]。本研究表明：經(jīng)過調(diào)磨的牙科陶瓷表面經(jīng)過釉瓷上釉和自身上釉后，所產(chǎn)生的表面粗糙度值有顯著性差異，這是因為兩種上釉方法所需要的溫度不同，即自身上釉方法高于釉瓷上釉方法。結(jié)合本實驗結(jié)果可以看出，釉瓷上釉時，表面僅覆蓋著非常薄的釉液層，只能修復(fù)陶瓷修復(fù)體表面的淺劃痕，而對于較深的劃痕不能很好覆蓋，因此表面粗糙度值較大。而自身上釉，使得表面粗糙的陶瓷修復(fù)體表面在經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)時，產(chǎn)生了玻璃態(tài)的流動層，這能夠使陶瓷修復(fù)體表面上的劃痕、細(xì)微裂紋隨之熔融而消失，從而達(dá)到更好的修復(fù)。這些結(jié)果表明，上釉的最終效果如何，取決于上釉前陶瓷修復(fù)體表面的粗糙度。

綜上所述，經(jīng)過磨改后的瓷表面用橡皮輪或拋光糊劑拋光可使瓷表面非常光滑，美觀效果如同自上釉或者更好[13]。本研究采用的shofu拋光套裝粒度由粗到細(xì)逐步進行，在經(jīng)過精細(xì)拋光后，與自上釉能達(dá)到相同的效果，隨著技術(shù)及材料的發(fā)展，臨床上試戴修復(fù)體時，調(diào)磨越來越少，因此，對于沒有加工中心，采用外加工形式的單位，表面拋光是一種很好的選擇，這樣明顯縮短了患者的就診次數(shù)，提高了工作效率。

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Effect of different surface treatments on roughness of dental ceramics

CHEN Weiwei
Department of Stomatology,Shunyi Branch Hospital of Beijing Hospital of Traditional Chinese Medicine Hospital, Beijing 101300,China

ObjectiveTo study and compare the effect of four different kinds treatments on roughness of dental ceramics:porcelain glazing,surface polishing,glazing and porcelain glazing after polishing.MethodsTwenty-eight dental ceramic samples were fabricated and randomly divided into 4 groups,which were treated by surface polishing,porcelain glazing,porcelain glazing after polishing and glazing separately respectively,with 7 samples in each group.Roughness values of the samples were measured and analyzed.ResultsThe roughness values of porcelain glazing group was (0.247±0.009)μm,the roughness values of surface polishing group was(0.301±0.008)μm,the roughness values of glazing group was(0.303±0.007)μm and the roughness values of porcelain glazing after polishing group was(0.302± 0.007)μm.The roughness values of porcelain glazing group was compared with those of the other groups,the differences were statistically significant(P＜0.05);however,the roughness values of glazing group was compared with that of porcelain glazing after polishing group,the difference was not statistically significant(P＞0.05),the roughness values of polishing group was compared with those of glazing group and porcelain glazing after polishing group,the differences were not statistically significant(P＞0.05).ConclusionThere is no significant difference between porcelain glazing after polishing and surface polishing on dental ceramics surface after grinding;there is significant difference between porcelain glazing and glazing on dental ceramics surface after grinding.

Dental ceramic;Surface polishing;Surface roughness;Porcelain glazing;Glazing

R783

A

1673-7210（2015）07（b）-0156-04

2015-02-14本文編輯：蘇暢）