上釉和抛光后口腔陶瓷材料力学性能改变的研究进展

张林 段斌 泥志浩

摘 要：口腔陶瓷修复材料在试戴时或固定后需进行调磨，造成修复体的表面损伤，粗糙程度提高，强度下降，使力学性能变化。再上釉、抛光可以减少假体的表面粗糙度，恢复其表面光滑，是目前常用的陶瓷修復体表面处理工艺。上釉和抛光可以改善玻璃陶瓷的表面粗糙度（弯曲强度，硬度，断裂韧性），而且，抛光后的强化效果比上釉好。经过上釉和磨光处理后，氧化锆陶瓷的抗折强度和断裂韧性都得到了改善。学术界的观点比较统一；但是关于硬度变化存有争论，目前已有研究表明，硬度是氧化锆的内在属性，表面加工不能使其硬度发生变化，另外，还有一些研究表明，上釉和抛光可以降低表面裂纹增加氧化锆硬度。

关键词：陶瓷修复体; 力学性能；上釉

1 前言

陶瓷材料的特性相比橡胶材料，更适合做密封环。这样可以极大地延长密封的有效时间，并且，其平均费用和维修费用非常低廉。但是，由于陶瓷密封环的制造过程比较繁琐，目前的高精度研磨和抛光设备，都是为半导体材料和光冷加工而研制的。不能直接应用于陶瓷密封环的抛光。为了解决这个问题，研制一种用于先进陶瓷密封环超精密加工的研磨抛光设备，从而实现陶瓷密封环的广泛使用。

2上釉和抛光技术是口腔材料修复过程中的特点

（1）能更好地控制修复体与基底的界面反应；（2）能在较低水平上获得较好的机械性能；（3）不会影响到其生物相容性及力学性能。其中抛光技术和上釉技术是目前最为常用的两种方法。抛光技术主要包括研磨、抛光和去色等步骤。随着抛光设备、陶瓷磨具的发展及应用的不断深入，越来越多的学者认识到了机械抛光对上釉方法和上釉技术的重要影响。但是通过上釉或者抛光对口腔陶瓷材料力学性能变化的研究并不多见。上釉或表面磨削、研磨以及去色是机械抛光中常见的三种方法之一[1]。

3上釉和抛光技术的进展

3.1上釉技术的原理是通过机械研磨实现

一般将釉料与金属材料混合后均匀地覆盖在牙体表面，通过机械的摩擦作用来提升材料的表面机械性能。机械磨削通常包括研磨、抛光以及去色。抛光在上釉和抛光过程中使用的是特殊的抛光工具或磨具。抛光技术的发展是机械抛光技术飞速发展的结果，同时也伴随着许多问题。其最大的问题在于抛光过程中难以控制牙体中金属元素的变化，因此对硬度值及断裂韧性有着非常严格的要求。目前市面上多以无机非金属的材质进行上釉和抛光，例如氧化铝、氧化锆等。不同材料上釉时所得到的硬度值不同，一般以8～10 HRC为最佳。

3.2表面磨削

在机械抛光中，磨削对陶瓷材料的力学性能的影响主要表现在以下几个方面：（1）对基底结构的破坏。通过对磨削的控制，可以控制陶瓷材料的整体或局部应力分布。但在实际操作中，由于上釉技术和抛光技术的限制，并不能完全控制上釉过程中陶瓷材料的整体或局部应力分布。因此，对于上釉与抛光阶段使用不同的磨削方法也能获得不同程度的机械性能。（2）对陶瓷的化学成分影响。例如：在粗磨削阶段，随着厚度的增加，粗糙度增加；磨去釉料表面有较大的氧化膜存在，能提高其物理性能。但是粗磨削后陶瓷强度降低；磨削层产生微小的热应力；磨削层具有更高的热膨胀系数（即晶粒长大）。因此如何调整磨削条件及进行适当打磨是促进磨削后涂层结构稳定性和力学性能提升最关键的问题之一。

3.3机械抛光在陶瓷材料界面上表现出的现象与机理

机械抛光是利用机械设备，在坯体表面进行研磨和抛光，以获得不同的表面粗糙度，从而达到抛光的目的。因此，机械抛光在口腔陶瓷材料的界面上表现出以下几种现象：（1）研磨后表面粗糙度降低，这是因为其表面形成了致密的氧化膜。机械抛光后陶瓷表面的抛光层脱落，导致陶瓷组织结构发生改变。（2）釉质和瓷质的界面上形成了由基底表面层与釉质产生摩擦和相位移动引起的界面滑动；（3）机械抛光后陶瓷材料在磨损中也会产生界面滑动，但其行为与物理性能没有明显变化。由于受到磨损机理的影响，所以机械抛光在陶瓷材料表面并没有形成一种致密的涂层。然而机械抛光在材料的应力作用下能够增加陶瓷材料塑性变形能力，且在一定范围内会发生位移。这也是部分研究者通过大量实验研究表明机械抛光技术会引起材料机械性能改变，主要表现为：第一：瓷釉中致密物的减少；第二：釉面粗糙度降低；第三：陶瓷表面形成致密金属层；第四：牙体组织受到机械性磨损产生微裂纹形成脱落等造成损伤。因此对于上釉或者抛光后陶瓷材料中存在上述变化这一问题学者们提出了不同意见和解决方法[2]。

3.4上釉和抛光后性能改变的研究

对于上釉或抛光过程中牙釉质的成分及结构进行研究是口腔修复中非常重要的一个环节，但是在实际应用中这一环节并不是非常地广泛。Sani等在机械抛光过程中观察到，上釉后的瓷质在磨削加工过程中几乎没有发生形变。Wang等在研究上釉和抛光期间陶瓷的显微结构时发现上釉和抛光对陶瓷成分的影响并不是很明显，但是在微观细化方面确实有所区别。有研究发现上釉后显微结构主要以层状结构为主，而抛光后的显微结构中，由于抛光加工使陶瓷层发生了形变从而导致微裂纹。在上釉和抛光后对不同牙釉质成分及结构的破坏机理不同，其中上釉在硬度和强度方面对牙釉质造成了较大伤害。所以对于不同牙釉质成分的上釉或者抛光过程导致口腔瓷质中具有不同成分结构与硬度组合而引起力学性能变化的情况目前尚无报道。除了上面提到的因素以外，临床研究也显示口腔陶瓷材料表面质量对其物理及力学性能产生影响。随着人们对口腔修复理念和修复技术提出更高期望，口腔修复材料力学性能也将有更大提高。

4结语

口腔修复体（尤其是有复杂结构的修复体）是通过口腔机械修复后，与基底接触的修复体与基底的界面反应产生力学性能变化。但是目前对口腔陶瓷修复体的机械力学性能变化研究较少。目前的研究多是针对上釉技术上釉后的组织结构及力学性能对抛光技术上釉和抛光后样品的检测。机械抛光操作可以通过提高材料的硬度和强度来提高临床使用效果。但在不同的环境条件下，机械抛光会产生不同的破坏。而且对材料力学性能等其他方面都有一定影响。随着研究的深入和实验数据的积累与分析，相信会有更多关于上釉和抛光后口腔陶瓷材料力学性能转变过程研究以及新方法研究的相关报道。对于机械抛光上釉和抛光后口腔陶瓷材料力学性状发生变化的研究一直是口腔专家们探讨内容。希望未来能有更多新成果问世。

参考文献

[1] 雷磊， 伍雨驰， 程子晋，等. 牙科陶瓷材料的摩擦学性能研究进展[J]. 材料工程， 2022（050-002）.

[2] 邱莎， 张安玲， 游红菊. 口腔全瓷修复材料抛光方法研究进展[J]. 中国卫生产业， 2020， 17（7）：3.