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  • 陶瓷的特性与崩瓷

    2014年05月30日 作者:张建中 高法章 阎俏梅 点击: 【字体:

    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。

      (2)金属与烤瓷的加热温度:由于瓷在高温烧结中会产生蠕变,同样金属在高温下发生软化易受蠕变的作用而变形,因此,金属的融点应比烤瓷的烧结温度高150~260℃。对于融点较低的合金,应当增加其厚度以抵抗烤瓷的蠕变。

      (3)金属表面湿润性:瓷在高温烧结下为液态,与固体金属表面的湿润性即两者之间的接触角要小。影响湿润性的因素取决于物体的表面张力、液体状态、陶瓷的粘度和金属表面粗糙度、清洁度等。物体的表面张力和陶瓷的粘度是恒定的,在烤瓷冠桥制作过程中应注意金属基底表面不能过于粗糙,最好用直径0.1mm左右的氧化铝喷砂处理。金属冠在堆瓷前最好用高浓度的乙醇、丙酮或30%的盐酸处理并加用超声波清洗15分钟,可增加金瓷结合和减少烧结气泡。

    3.金属烤瓷的设计:金属与陶瓷是两种不同性质的材料,前者在压力下有塑性变形而后者则无塑性变形,烤瓷利用金属的强度获得修复效果。

      (1)金属的强度与弹性:在金属烤瓷冠桥修复时,陶瓷通常作为金属的表面装饰烧结在唇侧、颊侧或咬合面。当桥体较长时在咬合压力的作用下,可发生整个桥面的弯曲变形,此时抗弯强度弱的烤瓷受到过大张应力易发生断裂。因此,应根据冠桥的长度来选择金属材料和适当增加连结体与桥体厚度,以抵抗力引起的桡曲[5]。

      (2)金瓷物理结合的形态:烤瓷包绕金属基底增加金瓷的结合力,包绕的面积越大压应力越大。另外,要注意金瓷的接镶方式,通常金瓷分为斜边接镶和平行接镶,前者容易操作,而后者抗力较强。处理接镶部位时,上前牙接镶处应避开下前牙的切缘,颊面烤瓷接镶处应避开功能牙尖,以免崩瓷。

      (3)金属抗力型设计:多数病例在烤瓷修复时对是自然牙,咬合力较大。当牙尖斜度在一定角度内前伸、侧向运动时,若接触面为垂直压力则不会崩瓷。但瓷超过一定厚度又缺乏金属的支持,受到前伸、侧向运动的剪切力时就会崩瓷。因此前牙切端烤瓷厚度尽可能不超过2.5mm,后牙牙尖厚度不超过2.0mm。不管牙体缺损和制备量多少,在金属基底制作时应仔细考虑烤瓷的厚度。对于覆盖浅的前牙、牙尖斜度过大的后牙,则应适当增加金属基底的厚度或降低牙尖高度。

      产生崩瓷问题的原因是多方面的。因此,临床医生在修复前应充分考虑到咬合力、覆覆盖关系、牙尖高度与斜度、牙体制备量等因素;技工制作时则应考虑材料的选择、金属基底的形态和操作要点。

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