牙科陶瓷表面不同处理对其粗糙度的影响

陈卫卫

北京中医医院顺义医院口腔科，北京101300

牙科陶瓷表面不同处理对其粗糙度的影响

陈卫卫

北京中医医院顺义医院口腔科，北京101300

目的比较釉瓷上釉、表面抛光、自身上釉、抛光后釉瓷上釉4种不同的方法研磨后的牙科陶瓷表面粗糙度的影响。方法制作28个牙科陶瓷试件，随机分成4组，分别采用釉瓷上釉法、表面抛光法、抛光后釉瓷上釉法、自身上釉法对表面进行处理，每组各7个试件。测量4组试件的表面粗糙度值，并对测量出的各组试件的表面粗糙度值进行统计学分析。结果釉瓷上釉组所测粗糙度值为（0.247±0.009）μm，表面抛光组所测粗糙度值为（0.301±0.008）μm，自身上釉组所测粗糙度值为（0.303±0.007）μm，抛光后釉瓷上釉组所测粗糙度值为（0.302± 0.007）μm。自身上釉组、表面抛光组、抛光后釉瓷上釉组与釉瓷上釉组的表面粗糙度值比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；自身上釉组与抛光后釉瓷上釉组表面粗糙度值比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；表面抛光组与自身上釉组、抛光后釉瓷上釉组表面粗糙度值比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。结论牙科陶瓷表面研磨后采用抛光后釉瓷上釉法和表面抛光法后对陶瓷表面性状无影响，牙科陶瓷表面研磨后采用釉瓷上釉法和自身上釉法对表面性状影响较大。

牙科陶瓷；抛光；表面粗糙度；釉瓷上釉；自身上釉

烤瓷熔附金属全冠又称金瓷冠（metal-ceramic crown），经过高温烧结陶瓷粉，使其熔附在金属内冠表面，从而形成的全冠修复体。这种方法形成的全冠修复体，不但具有金属全冠良好的机械强度，而且兼具全瓷冠美观的优点[1]。烤瓷熔附金属全冠，是目前一种较常用并且比较理想的修复体。在实际对烤瓷冠边缘、近远中面及调合的临床操作中，经常会使烤瓷冠的表面磨损破坏，导致表面不完整，变得不光滑，还有可能产生裂纹。为了使烤瓷冠调磨后对表面性能影响不大，需将烤瓷冠进行表面处理。自身上釉、釉瓷上釉和抛光，是口腔临床操作中最常用的烤瓷冠恢复技术。本研究比较釉瓷上釉法、表面抛光法、抛光后釉瓷上釉法、自身上釉法这4种方法对经过研磨后的牙科陶瓷试件表面粗糙度的影响，现将结果报道如下：

1 材料与方法

1.1 设备与材料

烤瓷炉（登士柏，Multimat C）、瓷粉（Vintage系列A2色体瓷及遮色瓷）、高速离心铸造机（Heracast ZQ）、Co-Cr合金（BEGO）、喷砂机（Renfert basic）、烤瓷抛光套装（Shofu CeraMister SHANKP）、粗糙度测试仪（TR220，北京时代之峰科技有限公司）、金刚砂磨石（240号，松风）。

1.2 试件制备方法

采用加工车床制备圆柱形金属基底代型，底部直径为10 mm，在0.5 mm厚的蜡片上制作28个蜡型的基底片，包埋、铸造。将最后制作好的基底片表面调磨到0.5 mm，氧化铝喷砂，超声波蒸馏水清洗进行5 min，为下一步操作做准备。

根据厂家所要求的操作方法进行陶瓷烧结，所有试件在同一烤瓷炉中进行烧结，每一次烧结都是在上一次烧结后冷却到室温后才进行。遮色瓷使用二次分层涂塑烧结法，第1次比所指定的温度高于10～20℃，涂塑极薄；第2次涂塑则用笔积法，控制遮色瓷的厚度不超过0.2 mm。在体瓷涂塑时，应该使用合适的牙本质瓷粉和专用液，为避免气泡混入瓷粉中，应该用足够瓷粉一次涂塑完成，修整体瓷的厚度，使其控制在2.0 mm左右。最后放入烤瓷炉烧结，完成后检查试件是否完整，所有的试件都是一人操作完成。将无缺陷的试件用180号水砂纸均匀磨平，沿同一方向进行。随机分配成4个测试组，7个试件为1个测试组。利用慢速直机，金刚砂磨石将所有测试组的试件均匀研磨至0.2 mm，研磨时尽量控制同一转速，研磨完成时，对试件进行超声清洗。最后对所有测试组研磨后的28个试件，随机分为4组，分别采用以下4种进行处理：

1.2.1 釉瓷上釉法将研磨后的试件上釉瓷直接放入烤瓷炉烧结。

1.2.2 表面抛光法使用松风抛光套装CeraMister Shankp依粒度又粗到细逐步抛光，每一粒度级别抛光1 min。

1.2.3 自身上釉法直接将研磨后的试件放入烤瓷炉自身上釉。

1.2.4 抛光后釉瓷上釉法将抛光后的试件上釉瓷放入烤瓷炉进行烧结。

1.3 测试所有测试组的试件的表面粗糙度

对所有烤瓷试件的中心区域测试其表面粗糙度。测试时，方向垂直于试件的调磨方向，每1个试件测定3个不同的方向，分别得出3个数值，试件的表面粗糙度值就是这3个数值之和的平均值。

1.4 统计学方法

采用统计软件SPSS 13.0对数据进行分析，正态分布计量资料以均数±标准差表示，多组间比较当方差齐性时，使用ANOVA和SNK检验分析方差分析，两两比较采用LSD-t检验。数据方差不齐或者非正态分布时，使用秩和检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

釉瓷上釉组的表面粗糙度值为（0.247±0.009）μm；表面抛光组的表面粗糙度值为（0.301±0.008）μm；自身上釉组的表面粗糙度值为（0.303±0.007）μm；抛光后釉瓷上釉组的表面粗糙度值为（0.302±0.007）μm。自身上釉组、表面抛光组、抛光后釉瓷上釉组与釉瓷上釉组的表面粗糙度值比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；但自身上釉组与抛光后釉瓷上釉组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；表面抛光组与自身上釉、抛光后釉瓷上釉组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

3 讨论

3.1 陶瓷的发展史及结构特点

在我国悠久的历史中，陶瓷是一种古老的常用的材料，属于无机非金属材料。陶瓷作为无机非金属材料的代表，是我国历史上的伟大发明之一。陶瓷材料在18世纪后期被法国医生用作基托，这是首次将陶瓷材料应用于口腔医学。19世纪初，被用作充填材料。1887～1889年，制作出烤瓷牙冠和嵌体，使陶瓷修复工艺取得了很大了进步。1895年和1899年，高熔和低熔陶瓷分别研制成功，将陶瓷的审美修复推进了一大步。步入20世纪后，牙科铸造陶瓷技术应用于口腔医学。在1919年，Welben先试铸造陶瓷，因为一些性能缺点而没被广泛使用，但为牙科铸瓷的研究奠定了基础。受限于当时的技术及陶瓷材料本身的一些性能缺点，使得陶瓷材料未能在口腔医学上获得重大发展。1940年直空烧结技术应用于齿科陶瓷的制备，在1956年以后，初步解决了金属陶瓷相互匹配的结合问题，从而促进了烤瓷熔附金属修复工艺的迅速发展。直到20世纪60年代，Vines等将细瓷粉低压直空烧结后制成的陶瓷体视为牙科陶瓷在美观和透明度上的第一次重大突破[2]。20世纪后期，出现了氧化锆陶瓷和降解陶瓷，以及各种陶瓷基复合材料，并且纳米技术在口腔材料上的研究和应用也得到了较大发展。这些材料与技术，使得口腔修复进入了一个新的时期。近年来仿生学的兴起，即模拟人体硬组织制成的生物陶瓷，将会对未来的口腔领域产生重大意义。牙科陶瓷具有良好的耐酸性和耐腐蚀性、良好的生物相容性和美观性等优点，并且牙科陶瓷的折射和散射系数与天然牙体硬组织非常接近，已被相当多的患者所接受。

陶瓷的结构对陶瓷的性能影响很大。最终烧制后的陶瓷由气相、玻璃相和晶相组成。气相，即气孔，是指陶瓷组织内部残留下来的气孔洞。气孔又分为闭口气孔和开放气孔，它在陶瓷材料中扮演着重要的角色，在陶瓷材料中，绝大多数气孔是在烧制过程中形成的，但是一些气孔也能通过某些特殊方法获得。陶瓷材料的许多性能，都与气孔尺寸、气孔率、气孔分布等因素息息相关，较小的差值都可能使得陶瓷材料在吸附、隔热、涂层等性能在很大范围内变化。因此，较好的控制陶瓷材料中气孔的数量、分布及其形态对陶瓷的性能影响很大。玻璃相是指从熔融液态冷却时不进行结晶的非晶态固体，它是一种非晶态结构的低熔点固体。玻璃相具有将分散的晶相黏在一起的作用，从而提高材料的致密度，降低陶瓷烧结温度，加快陶瓷烧结过程，并能够抑制晶粒生长，阻止晶相转变等。陶瓷材料中最重要的组成相是晶相，陶瓷的力学、化学、物理性能一般都是由它决定的。陶瓷材料的晶相结构是相对复杂的，其中立方、四方和六方晶细最为重要。王富等[3]研究了传统陶瓷和纳米陶瓷的抛光性能，在相同抛光方法的情况下，纳米陶瓷比传统陶瓷表面光洁度更高。这种现象应该是由于纳米陶瓷的晶粒非常小，从而使材料中内在气孔或缺陷尺寸大大降低而形成，这与纳米陶瓷微观效应有关。

3.2 牙科陶瓷的结构对表面粗糙度的影响

有研究表明，在抛光磨具及方法一致时，可能由于抛光机制不同，陶瓷中加入纳米碳化硅比不加纳米碳化硅，能获得更好的表面光洁度[4]。种类不同的牙科陶瓷颗粒大小影响其表面抛光效果，但最主要的原因可能是与陶瓷表面下的小气孔率有关。当陶瓷修复体进行表面抛光时，受气孔率的影响，会导致陶瓷表面凹陷、表面粗糙，并能影响陶瓷的强度和光学性能。在空气中烧结的陶瓷气孔比在直空中要多的多，如果环境是直空状态，进行烧结就能降低陶瓷的表面粗糙度，提高陶瓷表面的光滑度。在烧结陶瓷过程中，如果能够减少陶瓷材料中的气孔，在抛光陶瓷时，表面光洁度就会更好。Dalkiz等[5]研究表明，对于低融陶瓷和超低融陶瓷，经过相同的表面处理方法，最终两种陶瓷的表面粗糙度不同。在本实验中，采用同一种类的不透明瓷和体瓷。

3.3 测量表面粗糙度

表面粗糙度是对于陶瓷修复体评价的重要标准之一。表面粗糙度指的是加工后的材料表面具有的较小的间距和微小峰谷的不平度，表面粗糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度决定物体表面的质量如何，是衡量物体表面平滑程度的量化指标，以ISO4287为标准，原始轮廓、波纹轮廓、粗糙度轮廓三个参数，是评价样品表面粗糙度的重要参数，这些参数能够从不同的方面去反映物体表面的粗糙程度。轮廓算数平均偏差是重用的参数，在实际测量中，测量点的数目越多，轮廓算数平均偏差越准确。该参数也是牙科材料表面质量评价公认参数。粗糙度测量是对牙科陶瓷表面抛光效果的鉴定，本研究中，通过对各测试组试件表面粗糙度值的测定，比较各组方法对陶瓷表面性状的影响。

3.4 牙科陶瓷表面处理常用的方法

临床上，在试戴烤瓷修复体时，往往进行一些调整，从而使修复体表面粗糙，容易导致色素沉着，菌斑附着，诱发牙周病和龋病[6]，不同粗糙度的瓷表面对变异链球菌的影响不同[7]。粗糙的瓷表面还可造成对合牙的磨耗及影响陶瓷修复体的本身所具有性能，因此要对陶瓷表面进行相应的处理,临床上一般采用表面抛光和上釉。

表面抛光技术是对物体磨光的处理，是一种去除陶瓷修复体表面粗糙的技术，对处理对象的表面进行光亮化，从而降低陶瓷修复体表面粗糙度，使其富有光泽。在抛光时，牙科陶瓷表面要使用由粗到细的磨料反复研磨，从而消除陶瓷表面的细小裂纹或磨痕，提高表面光洁度，从而获得平整的修复体表面。表面抛光还可防止表面裂纹扩展，原理是牙科陶瓷表面与磨料的接触摩擦产生的切向力，使不同深浅的表面磨痕在这种力的作用下被磨蚀平整，形成一个光滑的平面。粗糙度值是牙科陶瓷表面光滑程度的量化指标。有学者认为，可被临床接受的表面粗糙度值在0.3～0.5μm。以前，由于抛光方法的限制及工具的单一，使得抛光后的牙科陶瓷表面光洁度达不到上釉的效果。近年来，很多牙科材料制造商出现了各式各样的抛光套装，由于抛光工具的多样化及临床的需要，抛光技术有了很大发展。不同的抛光工具对同种牙科陶瓷的抛光效果不同[8]。因修复体合面及轴面形态不同，抛光时，应使用不同形状的抛光工具和中速手机，减少牙科陶瓷表面瓷层的破坏。有学者[9]认为，拆除托槽后的瓷表面经过抛光后表面粗糙度可达到对照组水平。本研究结果表明经过调磨的牙科陶瓷表面，采用shofu牙科陶瓷抛光磨具套装依粒度从粗到细逐步抛光，所得的粗糙度值与自上釉所得的表面粗糙度值统计学上无显著性差异，说明对于细微调磨的牙科陶瓷表面，抛光即可达到临床及生物学要求。

所谓釉，是覆盖在陶瓷表面的一层玻璃质薄层。牙科陶瓷经过上釉操作后，会对其表面粗糙度产生一定的影响。上釉有两种方法，第一种是釉瓷上釉，是指当陶瓷修复体调磨合适后，将釉料涂在陶瓷修复体表面，放入烤瓷炉进行烧结，烧结后会在牙科陶瓷表面形成均匀的玻璃薄层；第二种方法是自身上釉，当陶瓷修复体调磨合适后，再次将其放回烤瓷炉烧结，当烤瓷炉温度升至950℃左右时，超过了玻璃相转化温度，这时，牙科陶瓷玻璃态的流动层会出现，其表面的孔隙、轻微裂纹会被恢复，等到烧结完成，温度冷却至室温后，表面就会形成一层像玻璃的光滑釉层，可以对修复体表面起到保护作用。烧结完成后的陶瓷修复体，可能会存在一些细小裂纹，它本身属于一种脆性材料，在临床试戴期调磨的过程中，又有可能产生新的细小裂纹，内部的裂纹对压力很敏感，非常容易断裂[10-11]。为了提高陶瓷修复体的韧性，可以通过对陶瓷修复体上釉的方法来实现。上釉的目的是封闭陶瓷修复体表面的气孔和裂纹，减小临界裂纹的尺寸，从而在陶瓷修复体表面形成一层光滑的表面。经过上釉的陶瓷修复体，能够防止被污染物污染，以避免细菌黏附；同时还能使陶瓷修复体的表面呈现更好的半透明效果。有学者认为自身上釉能够使陶瓷修复体更自然更直实，这是由于陶瓷修复体自身上釉可以保持牙表面的结构和细微特征[12]。本研究表明：经过调磨的牙科陶瓷表面经过釉瓷上釉和自身上釉后，所产生的表面粗糙度值有显著性差异，这是因为两种上釉方法所需要的温度不同，即自身上釉方法高于釉瓷上釉方法。结合本实验结果可以看出，釉瓷上釉时，表面仅覆盖着非常薄的釉液层，只能修复陶瓷修复体表面的浅划痕，而对于较深的划痕不能很好覆盖，因此表面粗糙度值较大。而自身上釉，使得表面粗糙的陶瓷修复体表面在经过高温烧结时，产生了玻璃态的流动层，这能够使陶瓷修复体表面上的划痕、细微裂纹随之熔融而消失，从而达到更好的修复。这些结果表明，上釉的最终效果如何，取决于上釉前陶瓷修复体表面的粗糙度。

综上所述，经过磨改后的瓷表面用橡皮轮或抛光糊剂抛光可使瓷表面非常光滑，美观效果如同自上釉或者更好[13]。本研究采用的shofu抛光套装粒度由粗到细逐步进行，在经过精细抛光后，与自上釉能达到相同的效果，随着技术及材料的发展，临床上试戴修复体时，调磨越来越少，因此，对于没有加工中心，采用外加工形式的单位，表面抛光是一种很好的选择，这样明显缩短了患者的就诊次数，提高了工作效率。

[1]冯海兰.口腔修复学[M].北京：北京大学医学出版社，2005：55-56.

[2]Kelly JR，Nishimura I，Campbell SD.Ceramics in dentistry: historical roots and currentperspectives[J].J Prosthet Dent，1996，75：18-32.

[3]王富，陈吉华，熊宇，等.抛光和上釉对牙科纳米陶瓷表面粗糙度的影响[J].口腔医学，2006，26（4）：276-278.

[4]彭珍珍，蔡舒，王彦伟，等.85Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的表面抛光性能[J].稀有材料金属与工程，2005，34（suppl 1）：424-427.

[5]Dalkiz M，Sipahi C，Beydemir B.Effects of six surface treatment methods on the surface roughness of a low-fusing and an ultra low-fusing feldspathic ceramic material[J]. J Prosthodont，2009，18（3）：217-22.

[6]Clayton J，Green E.Roughness of pontic materials and dental plaque[J].J Prosthet Dent，1970，23（4）：407-411.

[7]薛莉，孟玉坤，唐霞.烤瓷表面抛光和上釉对其表面粗糙度及细菌黏附的影响[J].华西口腔医学杂志，2012，30（1）：10-17.

[8]葛懿，杨瑞，郁慧珍，等.不同表面处理对Sirona CEREC Blocs陶瓷表面粗糙度的影响[J].口腔材料器械杂志，2013，22（4）：181-184.

[9]陈启林，胡孝丽，严艳，等.不同抛光处理对粘结托槽的瓷表面粗糙度影响的体外研究[J].临床口腔医学杂志，2014，30（11）：651-652.

[10]杨桂梅.口腔修复材料的颜色稳定性研究[J].河北医学，2012，18（11）：1538-1541.

[11]Sasahara RM，Ribeiro Fda C，Cesar PF et al.Influence of finishing technique on surface roughness of dental porcelains with different microstructure[J].Oper JT-Operative dentistry，2006，31：577-583.

[12]Griggs JA，Thompson JY，Anusavice KJ.Effects of flaw size and auto-glaze treatment on porcelain strength[J].J Dent Res，1996，75：1414-1417.

[13]Al Hiyasat AS，Saunders WP，Sharkey SW et al.The abrasive effect of glazed，unglazed,and polished porcelain on the wear of hμman enamel,and the influence of carbonated softdrinkson the rate ofwear[J].IntJProsthodont，1997，10（3）：269.

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本文编辑：苏畅）