.,口腔金屬材料,.,具有良好的物理機械性能和一定的生物相容性能廣泛用作口腔修復、正畸、充填和種植等材料。,金屬及合金材料,第一節概述,.,金屬的特性可大致歸納為以下幾點：在溶液中能被電離釋放離子，離子化時形成陽離子如a2+、+、e3+。固體狀態時呈結晶，具有金屬光澤。是電和熱的良導體。密度大，不透明。,一、金屬的特性,.,塑性變形較大，富有延展性。金屬易被氧化，氧化物多數顯堿性如Fe2O3。合金化能改變其性能。,.,二、金屬的結構,晶體結點晶格晶胞,.,金屬中的原子以“金屬鍵”的形式結合。金屬鍵的鍵能較高，依靠金屬鍵足以把這些結點連接一起形成牢固的金屬結晶，并在金屬發生一定變形時不至被破壞。,.,三、金屬的熔融與凝固,金屬的結晶過程分為兩個階段在液態金屬中產生結晶微粒結晶中心或晶核結晶中心或晶核成長、增多，直到液體完全消失。,液態固態,凝固（結晶）,熔融,.,四、合金的結構與性質,兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素熔合在一起，具有金屬性質的物質。制成合金可以改善金屬性能，目前在口腔臨床應用的金屬材料大多數為合金。,概念,.,（一）合金的結構組元：組成合金的獨立的最基本的單元。可以是金屬元素或非金屬元素，也可以是穩定的化合物。例如鐵碳合金中，純鐵和碳都是組元。,.,（二）合金的性質合金的性質與純金屬的差別：1熔點與凝固點純金屬的熔點與凝固點為恒定不變的溫度且兩點溫度相同。合金開始熔化與最后完全熔化的溫度相差很大，在凝固時亦然。合金的熔點一般較凝固點為低。,.,2延性、展性、韌性合金的延性及展性一般均較所組成的金屬為低，而韌性則增高。3.硬度合金的硬度較其所組成的純金屬為高。金屬與合金熱處理后均可改變其原有硬度。,.,4.傳導性包括導電和導熱性。金屬及合金均具有傳導性。但合金的傳導性一般均較原有金屬差，其中尤以導電性減弱更為明顯。5.色澤合金的色澤與所組成金屬有關。,.,6腐蝕性金屬及合金由于周圍介質對它的化學作用而發生的破壞稱為腐蝕。純金屬一般不易被腐蝕，對合金的腐蝕則視其結構及組成不同而各異。在合金中加入一定量的抗腐蝕元素如鉻等，可提高抗腐蝕性，不銹鋼等均屬于此類。,.,四、金屬的形變,應力和應變：當材料受到外力作用時，材料內部所產生的與外力大小相同而方向相反的抗力，稱為應力。彈性形變：當應力小時，材料可產生與原來外形不一致現象。當除去負何后，材料就可以恢復原來形狀，稱為彈性形變。,.,塑性形變：當應力達到某種限度，除去負荷，材料不能完全恢復原形而產生永久變形時，這種永久性變形稱為塑性形變。,.,強度：金屬材料在靜外力作用下抵抗破壞和斷裂的能力稱為強度。,.,五、金屬的冷加工與熱處理,（一）冷加工金屬在再結晶溫度以下進行的變形加工稱為冷加工。一般通過鍛造、沖壓、軋制、擠壓和拉拔等加工過程，使金屬產生塑性形變。,.,冷加工導致金屬內部產生應變硬化硬度、強度、彈性和磁性增加延展性、韌性和抗腐蝕性降低微觀來看，晶體內部晶粒破碎，晶格畸變嚴重，位錯大量增加。上述金屬在塑性形變后的組織結構是不穩定的，具有趨于結構最穩定的狀態。,.,（二）熱處理加熱使金屬的溫度升高，原子活動能力增大，可使結構還原。這種對金屬加熱處理的方法稱為熱處理。,.,1熱處理的結構變化回復再結晶晶粒長大,.,變形晶體內晶格畸變逐漸縮小的過程，可使變形金屬的內應力下降，所需溫度較低。進一步升高溫度后，原子重新進行排列，金屬內部出現等軸晶粒代替舊的變形晶粒的現象。,回復,再結晶,.,溫度繼續升高或保溫時間延長，則使晶粒互相吞并而長大，在高于再結晶溫度下進行加工時，晶格也會產生滑移和塑性形變，但不產生應變硬化，這種塑性形變稱為熱加工，反而導致金屬機械性能下降。,晶粒長大,.,2熱處理的方法根據需要可將金屬在固態下進行加溫、保溫和用不同的冷卻方式進行例如鋼的熱處理可分為退火、正火、淬火、回火和表面熱處理等5種方法。口腔科常用的有軟化熱處理、硬化熱處理和消除應力熱處理。,.,六、金屬的成形法,.,(1)鑄造：將熔化的金屬或合金澆注到預先制成的鑄型中成為鑄件的過程稱為鑄造。臨床常用的失蠟澆注法，可獲得高精度的修復體。,.,(2)鍛造：金屬或合金在再結晶溫度以下通過外力（拉、壓、錘等）而產生的塑性形變稱為鍛造。臨床常用的不銹鋼絲、鎳鉻合金片等均是鍛造而成。,.,粉末冶金：指金屬粉末經加壓成形，通過燒結以提高強度。電鑄：指利用電解過程，在導電性物質上鍍上所需金屬。,.,鑄造和鍛造均為口腔臨床常用的金屬成形法，而粉末冶金和電鑄法尚處于研究階段。電鑄可以用于金沉積冠的制作，適合性好。,.,八、金屬的腐蝕與防腐蝕,金屬的腐蝕到處可見，全世界有10%的金屬制件是因腐蝕而被損壞的。若用于口腔臨床的金屬材料被腐蝕，不但使機械性能下降，還可能給人體帶來危害。因此了解金屬的腐蝕和采取合理的防腐蝕措施顯得非常重要。,.,（一）金屬的腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩種。1.化學腐蝕化學腐蝕指金屬和周圍介質直接發生化學作用使金屬損壞的現象。這類腐蝕的化學反應是氧化還原反應，其結果是金屬表面生成氧化物等。,.,金屬腐蝕的發生程度取決于腐蝕產物（氧化膜）的結構和性質。致密、穩定的氧化膜形成后，腐蝕速度會明顯減慢，如鉻、鋁等元素形成的氧化膜緊密穩定。若氧化膜的結構疏松，則腐蝕速度加快，并向內層擴展，如鐵的氧化膜疏松，則容易被腐蝕。,.,2.電化學腐蝕電化學腐蝕即為金屬與電解質溶液相接觸，形成原電池而發生的腐蝕損壞現象。在腐蝕過程中必然伴有電流產生。金屬的電化學腐蝕普遍存在。如船舶在海水中的腐蝕、潮濕空氣中的金屬被腐蝕以及各種酸、堿或鹽水溶液中金屬的腐蝕等。,.,口腔內合金的腐蝕主要是電化學腐蝕，因口腔內唾液是稀的電解質溶液，攝取的食物中可能含有大量的弱酸、弱堿性物質和鹽類，停留于牙間的食物殘屑分解而發酵產生的有機酸等均可構成原電池而產生電化學腐蝕。若在牙科用合金內有兩種不同組成的合金相并存，則可形成原電池。,.,在防腐蝕方面就應該注意：使合金組織結構均勻；避免不同金屬的接觸；經冷加工后所產生的應力可通過熱處理給予減小或消除；修復體表面保持光潔無缺陷；金屬內加入某些抗腐蝕元素等。,（二）金屬的防腐蝕,.,第二節鍛造合金,鍛造18-8鉻鎳不銹鋼,組成：碳-合金的硬度和強度、韌性，其含量低于1.7%時稱為鋼，高于1.7%時稱為鑄鐵；鉻改善鋼的抗氧化作用，提高鋼的抗腐蝕性能，增加合金的硬度和強度（含量在12%的鋼材稱為不銹鋼）；,.,鎳-抗腐蝕性、增加合金的強度、韌性和延展性硅-抗腐蝕性能；鐵溶劑元素；還有錳、鉬、硫、磷等,.,鍛造18-8鉻鎳不銹鋼,性能,生物學性能：無明顯毒性,抗腐蝕性能：,機械性能拉伸強度、硬度、彈性模量、延伸率等,應用-彎制卡環,.,鍛造鎳鉻合金,組成,鎳、鉻-抗腐蝕性，鉻能強度和硬度，鎳-韌性,銅-流動性，改善焊接性能,其它：錳、硅、碳、磷、硫,.,鍛造鎳鉻合金,性能：具有良好的加工性、抗腐蝕性、機械性能、生物學性能,應用：制作合金片、無縫冠、正畸托槽,.,鍛造貴金屬合金絲,性能-機械及生物學性能,應用-正畸弓絲和卡環,.,鍛造鈷鉻合金絲,性能-抗腐蝕性、焊接性能、加工性能,應用-正畸弓絲和卡環,.,鍛造鈦合金絲,鎳鈦形狀記憶合金絲,性能：記憶特性、質輕、強度高、彈性好、耐腐蝕、良好的生物學性能，加工及焊接性能差,應用-正畸弓絲,.,鍛造鈦合金絲,性能-高回彈性、良好焊接性能及成形性,應用-正畸弓絲,.,第三節鑄造合金,鑄造-是指將合金加熱熔化，澆鑄入預先制備好的鑄型內成為鑄件（成品）的過程,鑄造合金的分類：高熔鑄造合金（1100以上）中熔鑄造合金（5001100）低熔鑄造合金（500以下）,.,鑄造金合金的組成,金-熔點高、拉伸強度好,銅-強度及硬度，熔點、抗沾染性及抗腐蝕性,銀-金銅合金熱處理的影響，降低銅紅色使合金趨向淡黃色；延性,鉑、鈀-機械性能，使處理后的合金的強度、彈性、硬度顯著增加鉑抗沾染性及抗腐蝕性,.,鑄造金合金,其它性能,化學性能,鑄造性能：溫度為8501000，易加工成型熔金流動性好，鑄造收縮較小,生物學性能,.,鑄造銀合金,組成：銀、鈀、金、銅等,性能：銀有細胞毒性，合金化后減弱，還與硫形成黑色硫化銀而影響美觀,應用：主要用于冠橋修復體,.,鑄造鉻鎳不銹鋼,種類,低鉻不銹鋼（馬氏體不銹鋼）：常用于制作較高硬度和耐磨性的醫療器械,高鉻不銹鋼（純鐵素體不銹鋼）：含碳量少，抗腐蝕性比一類高，但強度、硬度低，不能硬化，多作為設備用,鎳鉻不銹鋼（奧氏體不銹鋼）：具有良好的抗腐蝕性及延展性,.,修復用18-8鉻鎳不銹鋼,組成：碳與強度和硬度有關，適用于活動修復體支架或單個固定義齒鉻具有抗腐蝕性、強度，含1719%鎳具有抗腐蝕性、韌性，含812%硅-鋼的鑄造性能，鋼熔化時有去氧化、碳化、清潔作用；鋼的強度、硬度、抗腐蝕性錳-鋼的強度和硬度，形成硫化錳減輕硫的有害作用鈦-抗腐蝕能力,.,修復用鑄造鈷鉻合金,組成：鈷抗腐蝕性強、強度及硬度；鉻-熔點、抗腐蝕性，含量30%；鎳-塑性、熔點及強度；鉬-彈性極限及延伸率、增加合金強度及硬度；錳和硅脫氧劑、改善合金的流動性和鑄造性能；碳形成碳化物，其數量、形態及大小影響合金的機械性能；鈦作用與鉬相同；鎵、銦使晶粒細化,.,修復用鑄造鈷鉻合金,性能：抗腐蝕性能和生物學性能良好，強度和硬度高、延伸率稍低，耐磨性好，鑄造收縮較大,應用：硬質活動義齒大支架的整體鑄造和種植體中硬質卡環、合墊、基托或冠、橋的鑄造軟質各類固定修復,.,鑄造銅基合金,應用：用于一般的固定修復,.,鑄造鈦及鈦合金的應用,口腔修復-基托、冠、橋的制作,制作種植體,用于口腔正畸,.,金屬烤瓷合金,性能要求,合金的熔點比瓷燒成溫度高,機械性能優良,合金與瓷的線脹系數相匹配,合金與瓷能牢固結合并耐久,不能生成有色的氧化物,.,非貴金屬烤瓷合金,組成鎳-73.687.6%，熔點1455，耐腐蝕性、熱導率良好，有適當的拉伸強度、伸長率、硬度和韌性鉻耐氧化鈷延展性、加工性能良好其它：鉬、錳、硅、硼、鈹、鐵等,.,烤瓷合金的表面處理,目的：除去合金與瓷熔著過程中阻礙兩者接觸的因子加強合金與瓷的結合力,處理方法：除磨削外酸處理鹽酸、氫氟酸處理貴金屬合金，四氯化碳或三氯甲烷等有機溶液處理非貴金屬粗化處理噴砂處理排氣和預氧化,.,合金與烤瓷的熔附,化學結合力：合金表面的氧化層與瓷中氧化物、非結晶性玻璃反應而生成,機械結合力：,壓縮結合力：,范德華力,.,第四節焊接與其他合金,焊接合金的性能要求,其成分、強度、色澤等應盡量與被焊接合金相接近,焊接合金的熔點必須低于被焊合金，以低100為宜,熔化后流動性大、擴散性高，能均勻達到焊接界面，且與被焊合金牢固結合,具有良好的抗腐蝕性抗玷污性,.,銀焊合金,名稱又稱白合金焊,應用：焊接銀合金、鎳鉻合金、不銹鋼、鈷鉻合金、銅合金等；含金和鈀的銀合金可用于焊接金-銀-鈀合金,.,牙體修復用金屬制品,固位釘的類型,粘接固位釘,摩擦固位釘：釘直徑0.06cm，釘道直徑0.05cm,自攻螺旋固位釘：,固位釘的作用,把充填體連接到牙體組織上，并傳導受力,橫向固位釘可以拉住修復它和牙本質，減少劈裂趨勢,修復材料有一定體積時，可增加強度,.,義齒修復用金屬制品,樁冠修復用成品根樁分類：光滑形、槽柱形、錐形、螺紋形制成材料：不銹鋼規格：前牙-直徑1.2mm、1.5mm、1.8mm；長度10mm、12mm、14mm后牙-直徑1.0mm、1.2mm、1.5mm；長度8mm、10mm、12mm,.,附著體attachment分類,按附著體的部位和形式：根內、根上附著體，桿式、按扣式、輔助固位附著體,按附著體的加工精密程度分類：精密和半精密附著體,按附著體有無彈性分類：彈性和無彈性附著體,.,口腔陶瓷材料,.,陶瓷（ceramic,porcelain)概念已擴大到整個無機非金屬材料，即以氧化物、氮化物、碳化物等為原料制成的無機固體材料。硬度高耐磨性好化學性能穩定廣泛應用于口腔領域生物性能好著色性能好,烤瓷及金屬烤瓷鑄造陶瓷種植陶瓷陶瓷牙,第一節、概述,.,口腔陶瓷材料的結構與性能,（一）陶瓷材料的結構(相組成)陶瓷材料的顯微結構通常由三種不同的相組成，即晶相、玻璃相和氣相。,.,晶相是陶瓷中原子、離子和分子按周期、有規律的空間排列而成的固體相，是陶瓷材料中最主要的組成相，陶瓷的物理、化學性質主要由晶相所決定。陶瓷材料的晶體結構比較復雜，晶相的結構與配料礦物和制作工藝有關。,.,玻璃相非晶態固體部分，存在于各晶粒間。對于不同陶瓷其玻璃相的含量不同。玻璃相的作用是充填晶粒間隙，粘接晶粒，提高陶瓷材料的致密程度；降低燒結溫度、改善工藝、抑制晶粒長大等。,.,氣相在陶瓷材料中起重要作用。氣孔是陶瓷成型過程中殘留于制品內的氣體。氣孔包括開口氣孔和閉口氣孔，氣孔存在可使陶瓷機械性能顯著下降。但對陶瓷材料的光學性能有很大影響。合理控制陶瓷中氣孔的數量、形態和分布極為重要。,.,（二）結合鍵：離子鍵無方向性，鍵強度較高，組成的陶瓷強度高、硬度高，但脆性也大。共價鍵具有方向性和飽和性，因此共價晶體中原子的堆積密度較小。共價晶體鍵強度較高，且有穩定的結構，這類陶瓷熔點高、硬度高、脆性大、熱脹系數小。口腔陶瓷多為混合鍵結合。,.,（三）物理性能：見下表。口腔陶瓷材料主要物理性能密度2.4(g/cm3)光透過率50%(2mm板)熱脹系數610-6810-6線收縮率13%70%熱導率0.042(J/cm.s.)體積收縮率35%50%吸水率0%2%,.,口腔陶瓷材料是熱的絕緣體，熱脹系數與牙體接近。但口腔陶瓷材料在燒結制作過程中，存在較大的體積收縮而影響修復體的精度，需采取必要的措施，如燒結前盡量除去水份、振蕩、壓縮成型，以及真空燒結等防止或減小其收縮。,.,影響陶瓷材料透明性的主要原因是陶瓷內存在的氣孔。陶瓷粉顆粒越細，氣孔越小，越致密，顆粒間的接觸面積越大，但在光散射作用下透明度反而降低，因此采用適當的顆粒度可調整光透過率。對于含有石英等折光率較大原料的材料，可添加一些折光率較小的成分，如白榴石、長石等，可以提高透明性。,.,（四）機械性能口腔陶瓷材料的主要機械性能見下表。口腔陶瓷材料主要機械性能壓縮強度(Mpa)3453000彎曲強度(Mpa)551300拉伸強度(Mpa)24.837.4努氏硬度(Mpa)46005910（KHN）口腔陶瓷材料是一種脆性材料,.,（五）化學性能口腔陶瓷是口腔材料中化學性能最穩定的材料，均可耐受許多化學物質的作用而不發生變化，長期在口腔環境條件下，對各種食物、飲料、唾液、體液、微生物及其酶的作用，不會產生變質、變性。,.,（六）生物性能口腔陶瓷材料具有較好的生物學性能，在口腔內使用安全、無毒。特別是生物陶瓷，更應具有生物相容性。（七）審美性能由于口腔陶瓷材料的著色性能好，表面光澤度高，又具有透明和半透明性，能恢復牙體組織的天然色彩。,.,20色系比色板,.,比色板,.,口腔陶瓷材料的分類及制品的制備,分類按性質可分為單純陶瓷和陶瓷基復合材料氧化物系陶瓷和非氧化物系陶瓷惰性陶瓷和反應性陶瓷吸收性陶瓷和非吸收性陶瓷,.,按臨床使用部位分為植入體內和非植入體內的陶瓷按臨床用途分為烤瓷和金屬烤瓷鑄造陶瓷種植陶瓷成品陶瓷牙等。,.,口腔陶瓷材料（陶瓷粉）的制備采用天然或人工合成的材料作為原材料，經高溫熔融、淬冷、粉碎及混合等工藝制備成陶瓷粉。,.,（二）口腔陶瓷制品的制備1燒結將初步燒結的陶瓷粉在低于熔點的溫度下加熱，獲得致密高強度的結晶過程。燒結是陶瓷制品制備最關鍵的工藝環節，它決定了最終制品的性能。燒結過程通常伴隨有氣孔減少和體積收縮的變化。,.,2.表面涂層表面涂層是采用一定的工藝手段，將某種材料均勻、等厚、緊密結合在另一種基底材料上的技術。常采用高溫熔燒、等離子噴涂、熱擴散、氣相沉積、離子注入、濺射、真空鍍膜等工藝進行涂層。烤瓷熔附金屬修復體的制作，就是采用這種工藝方法。,.,3.鑄造將陶瓷材料熔融后注入鑄模內，再冷卻成預制體，再在特定的溫度下經過結晶化處理，析出結晶相而瓷化，使材料獲得足夠強度。經過結晶化處理后進行鑄造的陶瓷材料稱為鑄造陶瓷材料。目前多采用玻璃陶瓷進行鑄造，其鑄造工藝一般采用熔模鑄造法（investmentcasting）或稱為失蠟鑄造法（lost-waxprocess）。,.,幾類口腔陶瓷材料的特征,（一）長石質陶瓷結構特點：以長石為主要原料，配以石英、白陶土及少量硼砂和著色劑。少量助熔劑用以降低陶瓷的熔點。生物學性能良好，可作為烤瓷粉的材料以及制備成品陶瓷牙、陶瓷牙面等。,.,（二）玻璃陶瓷結構特點：是玻璃經微晶化處理制得的多晶固體。與玻璃的不同處在于，玻璃是由無定形或非晶態的玻璃相組成，而玻璃陶瓷則是由一種或數種結晶相和殘存玻璃相組成。與人體牙、骨成分相近，可作為植入人體材料，也可作為烤瓷材料、可磨削陶瓷材料和鑄造陶瓷材料使用。,.,（三）氧化鋁陶瓷結構特點：分為多晶氧化鋁陶瓷和單晶氧化鋁陶瓷。生物學性能：單晶氧化鋁表面存在一層水化膜，使其親水性好。a-Al2O3增多瓷體的性能逐漸提高。作為人工牙根種植體氧化鋁滲透玻璃陶瓷全瓷冠,.,幾種口腔陶瓷材料的物理機械性能,長石質陶瓷玻璃陶瓷單晶氧化鋁陶瓷密度（g/cm3）2.42.62.82.87硬度KH（MPa）380061705910熱脹系數（10-6K-1）689.94.1壓縮強度（MPa）3453505003000彎曲強度（MPa）552102502101300彈性模量（MPa）600001000038500,.,第二節、烤瓷材料,一、概念和應用范圍烤瓷是指在口腔修復治療中，直接采用各種粉狀瓷料經過燒結制作陶瓷修復體的工藝過程，用于制作陶瓷修復體的材料稱為烤瓷材料，又稱烤瓷粉（porcelainmaterials）。適用于制作嵌體、冠、貼面等修復體,.,二、分類和組成,（一）分類烤瓷材料根據不同熔點范圍分為三類：高熔烤瓷材料12001450中熔烤瓷材料10501200低熔烤瓷材料8501050按材料的成分分為二類：長石質烤瓷和氧化鋁質烤瓷。,.,（二）組成（1）長石質陶瓷(feldspathicporcelain)長石：主要成分；鈉長石和鉀長石的混合物；構成瓷的玻璃基質。石英：骨架；提高強度。白陶土：基本成分；可塑性和結合性；不透明性。,.,硼砂：助熔劑，還有碳酸納、碳酸鉀和硼酸鈉成分，降低陶瓷熔點。著色劑：金屬氧化物。,組成比例變化,熔點不同性能不同,.,烤瓷原料組成高熔低熔長石61%60%石英29%12%碳酸鉀2%8%碳酸納2%8%碳酸鈣5%1%硼砂1%11%,.,（2）氧