运用线收缩率评价新型钴铬烤瓷合金的铸造性能

吕珊珊，战德松

(中国医科大学附属口腔医院材料教研室，辽宁 沈阳 110002)

作为牙科金属材料的代表性材料钴铬合金在口腔修复领域应用历史久远，被广泛的用来制作金属冠桥、支架等修复体［1］。早在1929年应用于牙科医疗方面，最初用于局部义齿修复。钴铬合金在全髋关节置换术中也有研究和应用［2］。目前国内使用的钴铬烤瓷合金多为进口，如能研制一种钴铬烤瓷合金在物理性能及其他性能与欧美等国造钴铬烤瓷合金相近，则会降低材料的价格，使其在临床中的应用更具有竞争力。

金属从凝固期间某一温度开始冷却到室温发生体积收缩，一般都用铸件的尺寸的变化来衡量这种固态收缩。产生铸造收缩的原因是多方面的。解决铸造收缩问题，提高修复体的适合性是修复临床面临的重要问题，也是提高修复水平的一个方面。所以了解铸造合金的收缩是分析有关铸造缺陷及控制铸件尺寸精度的基本依据之一，也是用来改善铸件的某些方面的质量手段之一。本实验比较了新型钴铬烤瓷合金与临床应用的钴铬烤瓷合金的线收缩率，并对其铸造性能进行了研究。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验样品的分组 实验组:新型钴铬烤瓷合金 (千禄达医疗器械有限公司);对照组:临床应用钴铬烤瓷合金组(Stellite，上海)。铸件按合金不同分为2组每组10个标本。金属材料成分见表1。

表1 金属材料成分

1.2 仪器与设备 X-20 Chrome磷酸盐包埋材料(WHIP-MIX Corp，USA)，JN-AⅡ型高频离心铸造机 (天津)，G568CX型真空搅拌机 (WHIP-MIX Corp，USA)，喷砂机 (Sablomat，Italy)，SBJX-0-9箱形电阻炉 (沈阳)，E-PK15B数显游标卡尺(精度为0.01 mm，Nakamura Mfg.Co，Japan)。

1.3 实验方法

1.3.1 模具的制作 使用环氧树脂车制模具。要求直径4 mm、长30 mm的模型表面光滑。将蜡烤软后压入模具，将上下结构套叠在一起加压可获得直径、高度和厚度一致的蜡型。

1.3.2 蜡型制作 用石蜡油涂于模具内做分离剂。将蜡片烤软后置于模具内，将模具上下两部分加压至完全对合。降至室温后将模具上下两部分分离，用刀片修整蜡型边缘，取出蜡型，制作蜡型20个，于底面边缘处以45°角安插直径为2 mm、长10 mm的蜡线作为分铸道，分铸道与直径5 mm的主铸道相连。

1.3.3 蜡型包埋 蜡型制作完成1 h内进行包埋。每个铸圈包埋5个蜡型。安插于铸座之上在蜡型长度30 mm处做标记。将X-20Chrome磷酸盐包埋材料按照厂商推荐比例在真空调拌碗内手工调拌10 s，再真空搅拌30 s，使调拌后的包埋材料缓慢注入铸圈内震荡以排除气泡，置于操作台上干燥，室温放置24 h后进行铸造。

1.3.4 焙烧、铸造 将铸圈于室温下放入电阻炉内，先以6℃/min的速度升温至300℃维持30 min后，以9℃/min升温至900℃维持15 min后即可铸造，使用高频离心铸造机，将铸造钴铬合金浇注入铸型腔内进行铸造。

1.3.5 铸件的分离 待铸圈自然冷却后取出铸件去除多余包埋材料，使用喷砂机在0.30 MPa压力下对有铸件进行喷砂清除铸件表面剩余包埋材料及氧化层，用金刚砂片切去铸道，将铸件编号后放置于标本盒内待测。

1.3.6 数据测量 采用游标卡尺测量合金铸件的长度，计算线收缩率。

式中:L0为浇注前试样有效长度 (直径);L为浇注后试样有效长度 (直径);εL为收缩率。

1.4 统计学分析 用SPSS 11.0统计软件，采用t检验比较两组之间差异性。

2 结果

采用游标卡尺分别测量新型钴铬烤瓷合金与现临床应用钴铬烤瓷合金铸造前后长度按照公式进行计算并进行t检验。虽然铸造前后两组合金表现出了不同程度的收缩，但是t检验结果显示P＞0.05，组间比较差异无显著性。说明线收缩率在两组之间没有明显差别 (表2)。

表2 线收缩率结果

3 讨论

金属烤瓷合金根据贵金属含量 (如含金量)的多少可分为:高金合金、低金合金、非贵金属合金。非贵金属合金包括钴铬合金、镍铬合金等合金。由于镍铬合金中镍离子是一种致敏源，不仅表现在口腔，甚至手、脚或者整个身体［3］。也有学者研究发现［4］，镍铬合金腐蚀释放的金属离子镍、铍可引起牙龈成纤维细胞形态、生存能力及增殖能力的改变，因此在临床中已经很少应用。

相对于镍铬合金而言，钴铬合金钴含量较镍基合金高、金-瓷结合良好，腐蚀性较镍基合金好，其抗腐蚀能力主要是依靠其表面形成铬氧化膜［5］。钴铬合金的优点包括低密度和高弹性模量、高硬度和强度。硬度对于天然牙和修复材料的过度磨损特别相关［6］。有研究表明，钴铬合金铸造卡环在5年的临床使用中可提供足够的固位力［7］。国内外学者都对钴铬合金进行了研究，De Vasconcellos等［8］研究发现，提高不透明层瓷的烧结温度，能够提高瓷层与钴铬合金之间的抗弯曲强度。李艳琳等［9］比较不含镍、铍元素的Bego钴铬合金及VB镍铬合金铸造3单位桥在模拟咬合过程中的裂纹萌生及扩展情况，发现Bego钴铬合金在抗疲劳性能上优于VB镍铬合金。

对于牙科铸造合金的收缩率的评价方法尚无统一标准。而铸造合金的收缩将造成铸件内部缩孔、铸件产生应力裂缝以及铸件尺寸的改变，这些都将影响铸件的质量。对于牙科铸造合金铸件尺寸的变化将影响义齿的精度，基底合金由于铸造收缩较大影响修复体的适合性造成修复体在口腔内就位困难需花费大量临床时间进行调改而且会影响修复效果。产生铸造收缩的原因是多方面的，国外有很多学者对线收缩进行了研究。Hollenback［10］研究了金及其合金的线收缩。Pucka等［11］研究了 Mikromed 1-04，Wironit，Remanium and Magnum等齿科合金的线收缩。张玉梅等［12］通过研究Ti-Zr合金铸造收缩率，认为为保证临床义齿铸造精度，铸造Ti-Zr合金时铸模温度应在300℃以上。本实验参考了Carter等［13］的方法和GB/T 14235.4-93《熔模铸造模料线收缩率测定方法》，对新型钴铬烤瓷合金与临床用的钴铬烤瓷合金的线收缩做了比较。对两者的铸造性能进行了评价。虽然实验结果显示出了不同程度的收缩率。但实验结果显示两者之间P＞0.05。说明新型钴铬烤瓷合金与临床应用的钴铬烤瓷合金在线收缩上没有差别。

在口腔应用的合金中，贵金属由于较好的生物相容性在临床中可以很好的应用，但是价格高，物理性能的不足也限定了一定范围的使用。非贵金属的某些性质存在一定缺陷，如生物相容性差等，但也存在一定的优点，如硬度高、抗冲击等较好性能。每种合金都有各自的特点，制造一种在物理机械性能、化学性能、生物学性能都符合临床要求的合金，目前来看还是有一定难度的。本实验对新型钴铬烤瓷合金的铸造收缩性进行了初步的评价，其他机械物理、化学以及生物性能有待进一步的研究。

［1］徐元伦，刘作业，唐军.钴铬合金铸造基托抗折裂修复22例报告［J］.口腔颌面修复学杂志，2000，1(1):50-51.

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［11］ Pucka G，Orlicki R，Raczka K.Linear contraction of the dental alloys Mikromed 1-04，Wironit，Remanium and Magnum ［J］.Protet Stomatol，1986，36(1):20-22.

［12］张玉梅，郭天文，李佐臣.牙科Ti-Zr合金铸造收缩性的研究［J］.临床口腔医学杂志，2000，16(4):195-197.

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