自制钴铬烤瓷合金机械性能的实验研究

王丽娜，战德松

(1.沈阳市口腔医院儿童牙科，辽宁 沈阳 110002;2.中国医科大学附属口腔医院干诊科)

烤瓷熔附金属全冠 (porcelain-fused-to-metal，PFM)是一种由低熔烤瓷真空条件下熔附到铸造金属基底冠上的金－瓷复合结构的修复体，自20世纪50年代问世以来，是目前比较理想、应用比较广泛的修复体［1－3］。临床应用中，根据其所用金属的不同分为贵金属烤瓷全冠和非贵金属烤瓷全冠2种。贵金属因具有易铸造、易焊接、适合性好和耐腐蚀等优点，一直以来得到了广泛的应用。但由于贵金属价格昂贵，限制了贵金属的应用。因此，Poggioli等人对烤瓷用成本较低的非贵金属进行了一系列研究［4］。由此，非贵金属在临床上得到了推广和应用，而且对于各种非贵金属材料的各项研究也逐步深入。本实验就某研究所自制钴铬烤瓷合金的机械性能进行研究，为临床使用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备 Co-Cr合金 (德国BEGO);自制钴铬烤瓷合金 (中科院金属研究所);BK Giulini磷酸盐包埋材 (德国);VITA VMK 99瓷 (德国Vita公司生产);烤炉 (沈阳节能电炉厂);游标卡尺、JNAⅡB型熔铸机 (天津);Easy blast笔式喷砂机 (德国);Ivoclav烤瓷炉 (瑞士);Autograph AG-5000A万能实验机 (日本岛津);S-3400N扫描电子显微镜(日本日立);牛津能谱仪 (英国)。

1.2 试件的制备 A组自制的钴铬烤瓷合金，B组为临床上广泛使用的德国BEGO钴铬烤瓷合金。将2种金属制作成规格均为金属层12mm×4.7mm×5mm的实验样本，每组7个样品，常规打磨抛光、喷砂、清洗、除气、预氧化，对不同金属的每一试件中间部分用游标卡尺作长20mm的标记、按照Vita瓷粉的要求，用预制夹具控制瓷层厚度，对不同金属的每一试件逐层铺遮色瓷体瓷，瓷层规格为4.4mm×3.8mm×2mm。将制备好的2种烤瓷合金，每种7件样品，分别存放，待测。

1.3 测试方法 使用Autograph AG-5000A万能实验机进行测试。满量程:5 000N;加载支点间跨距:40mm;加载速度:1mm/min;环境温度:20℃。测试时试件置于两支点上，瓷面向下，两加力头在试件上面的金属面中心点处施加与金瓷界面垂直的力，直至试件瓷层发生断裂 (图1)。按此实验测量方法测出每件样品的金瓷结合破坏力F(fail)。

图1 剪切实验试件示意图 (1.瓷块，2.金属，3.不锈钢模具)

1.4 统计学方法 采用数据统计软件SPSS12.0对其实验数据进行统计学分析。

2 结果

瓷层断裂时金瓷结合破坏力F，见图2。

图2 瓷层断裂时金瓷结合破坏力F

由图2可见，A组金瓷结合破坏力 (33.31±1.30)MPa较B组的金瓷破坏结合力 (34.60±1.12)MPa差，采用独立样本完全随机t检验对两者的差异进行统计学分析，发现两者之间的差异不具有统计学意义 (P＞0.05)，即自制钴铬烤瓷合金的金瓷结合破坏力与德国BEGO钴铬合金的金瓷结合破坏力无差异。

3 讨论

PFM具有强度高、耐磨、抗腐蚀及组织相容性好，且色泽逼真特点，还兼具有金属全冠的机械强度好和全瓷冠美观的优点［5］，是一种理想的牙科修复体。学者们发现以镍为主体的合金最易与瓷结合，但镍在口腔中可致扁平苔癣，其烤瓷冠引起的龈染色问题也一直无法解决。巢永烈等［6］的研究表明同为非贵金属的钴铬合金的流铸性、热膨胀系数等参数与镍铬合金接近 ，使用钴铬合金作为烤瓷合金可以获得与镍铬合金相近的铸造性能以及边缘适合性，钴铬合金作为镍合金的替代得到了广泛的应用。

在金属烤瓷合金的临床应用过程中，良好的金瓷结合力能够保障修复体在口腔功能运动中承受各方向的力而不致瓷脱落［7］。临床所见的瓷折裂现象，大多涉及金瓷界面结合不良。因此，本实验通过金瓷结合力来比较两种材料的差异。目前，测量金瓷结合力的方法很多，但是学者Anusacice等［8］指出剪切测试是较理想的测试方法。虽然三点和四点弯曲试验在分离金瓷界面上是成功的，但是其可信度是受到质疑的［9］，本实验选择了剪切测试来测量金瓷结合力。

烤瓷合金与瓷之间结合力主要由3种力组成:化学结合力、机械结合力和范德华力。烤瓷合金在预氧化处理过程中其表面生成一层氧化膜，该氧化膜与瓷产生化学结合，是金瓷结合力的主要组成部分 (占52.5%)，即化学结合力。金瓷结合面上经过氧化铝喷砂处理后，会产生一定程度的粗糙面，这既增加瓷粉对烤瓷合金的润湿性，又增加了接触面积，大大提高了机械结合力 (占22%)。瓷粉熔融后进入合金表面的凹陷内，还会产生压缩力 (占25.5%)。从理论上分析，金属与瓷之间熔融结合后，会产生紧密贴合后的分子间引力，即范德华力，该力起多大作用有待进一步研究证实［10］。本实验预氧化和喷砂过程都做得十分精细，自制钴铬合金结合力 (33.31±1.30)MPa与德国BEGO钴铬合金 (34.60±1.12)MPa相比有差异，但是这种差异不存在统计学上的意义，即自制钴铬烤瓷合金的金瓷结合力能够满足临床对烤瓷冠的要求。而这种自制钴铬烤瓷合金在与德国BEGO钴铬合金达到相同的临床目的的同时，还具有德国BEGO钴铬合金难以比拟的价格优越性，能够满足更多不同收入人群的需求。

［1］徐军，郭娟丽.烤瓷用镍－铬合金金属氧化膜的研究 ［J］.中华口腔医学杂志，1999，34(5):264－266.

［2］ Trombetta D，Mondello MR，Cimino F，etal.Toxic effectof nickel in an in vitromodel of human oral epithelium ［J］.Toxicol Lett，2005，159(3):219－225.

［3］ ISO 9693.Metal-ceramic dental restorative systems［J］.Geneva:International Organization for Standardization，1999.

［4］汪大林，艾绳前，徐君伍，等.钛及钛合金表面烤瓷的实验研究［J］.中华口腔医学杂志，1995，30:201－203.

［5］马轩祥.口腔修复学 ［M］.第5版.北京:人民卫生出版社，2003:109.

［6］巢永烈，刘长虹，李宁.牙用烤瓷支架钴，铬钼合金的研制及机械性能的测试［J］.华西口腔医学杂志，2005，23(1):321－323.

［7］郭进新，王贻宁，施斌.非贵金属－瓷界面结合强度的实验研究［J］.口腔医学纵横，2001，17(1):60－62.

［8］ Anusavice KJ，Deheff PH.Comparative evaluation of ceramicmetal bond tests using finite element stress analysis ［J］.Dent Res，1980，59(3):608－613.

［9］韩晓莉，邝天昊，巢永烈，等.不同表面预处理条件对金瓷结合强度的的影响［J］.口腔材料器械杂志，1999，8(4):171－173.

［10］马轩祥，赵铱民.口腔修复学［M］.第5版.北京:人民卫生出版社，2003:110－111.