義齒鈦支架的陽極氧化著色均勻性的研究

閆召民　郭天文　潘會波　余建軍

閆召民，1962年生，1992年畢業于湖北醫科 大學口腔醫學院，醫學碩士，現在第四軍醫大學口腔醫學院從師郭天文教授攻讀博士學位， 進行鈦義齒表面處理新技術的研究，發表相關論文4篇。

摘要目的：為提高鈦義齒的美學效果，評價鈦義齒陽極氧化著色 的均勻性。方法：制作5副陽極氧化著色上頜鈦腭托，用CR-321型色彩色差計在每副義齒腭 側5個部位測量其表色值，用標準色差公式計算其色差。通過CIE1976L^*a^*b^*均勻顏色 空間定量評價各測量點色彩的一致性。結果：鈦義齒各測量點的色差△Eab均小于1. 3，人眼不能分辨。結論：陽極氧化法可使鈦義齒表面呈均勻的金黃色，能增進義齒支架的 美學效果。

關鍵詞鈦義齒陽極氧化色度學美學

CHROMATIC UNIFORMITY OF ANODIZED TITANIUM DENTURE FRAMEWORKS

Yan ZhaominGuo TianwenPan Huibo,et al

Stomatological college,Fourht Military Medical University. (Xian 710032)

ＡｂｓｔｒａｃｔObjective：To investigate the chromaticuniformity of anodized titanium denture frameworks.Ｍｅｔｈｏｄs：Five anodize d upper titanium denture bases were fabricated for chromatic measurement. The co lor specification values L^*a^*b^* were measured on five positions of each de nture base surfaces using a chromameter.Then the magmitude of the total color di fference between the measured positions was formulated by a single number of △Ethrough in term of the values of L^*a^*b^*,and evaluated in the CIELab unifo rm color scale.Ｒｅｓｕｌｔ：The values of total color differences between the m easured positions were less than 1.3,which is not differentiated by the naked e yes.Conclusion:The golden color on the surface anodized titanium denture framew orks is uniform, improving the aesthetic appearance of titanium dentures.

Key wordsTitanium DenturesAnodizationChromaticsEst hetics

鈦的生物相容性極佳，耐腐蝕性好，比強度高，不誘發變態反應 ，有X-線半透射性，無磁性，鑄造后機械性能與牙科Ⅲ型、Ⅳ型金合金相似，是一種有廣 闊應用前景的口腔修復金屬材料^〔1，2〕。近十年來，隨著口腔鑄鈦技術的發展，鈦 義齒在臨床的應用逐漸增多^{〔3，4〕}。為了提高鈦義齒的審美效果，筆者將鈦平面試 件置于0.5mol/L H₂SO₄電解液中，在10V直流電壓下陽極氧化，試件表面氧化呈色彩鮮 艷的金黃色。但義齒支架結構復雜、形態各異，要保證義齒支架各個部位都能均勻著色，才 能達到增進義齒美觀的目的。本文對鈦義齒支架陽極氧化表面色的均勻性進行了研究。

1材料與方法

1.1鈦義齒支架的制作選擇無牙頜上頜模型一副，瓊脂翻制5個耐火材料模型 ，制作蠟型，鋯英石包埋材料內包埋，磷酸鹽耐火材料外包埋，焙燒至900℃，保溫1 h，鑄 模溫度為150℃。用LZ-2型真空壓力離心牙科電弧鑄鈦機(第四軍醫大學口腔醫學院與洛陽澗 西通用機械廠聯合研制)鑄造，鈦材為TA2型鈦錠(西北有色金屬研究院提供)，重約30g， 熔金電流為250A，時間為30s。鑄件經噴砂、酸洗和研磨拋光完成鈦腭托支架5件。每件鈦腭 托在測量部位磨成5mm2的平面并高度拋光。

1.2陽極氧化方法鈦腭托支架經丙酮超聲波清洗15min化學除油、晾干后，裝掛于電解 槽(圖1)的陽極上，置于0.5mol/L H₂SO₄去離子水電解液中氧化。直流電壓為10V，時 間為10min。陰極為TA2板材，陰陽極面積比＞2。氧化后用流水沖洗10min，100℃去離子 封孔30min、80℃烤箱內干燥30min完成。

1.3顏色評價

1.3.1肉眼觀察在室內上午10時北窗日光下，由三名技師用白色背景以90°的視角、2 5cm的距離觀察鈦腭托陽極氧化表面顏色的均勻性。

1.3.2色度學測量每件鈦腭基托測量5個點，測量部位如圖2所示。用CR-321型色彩色 差計(MINOLTA，Japan)采用CIE1976 L^*a^*b^*表色系統測量各點的L^*a^*b^*值。測 試條件：45°/0°觀測角，D65光源，測試探頭直徑為3mm。測量前用硫酸鋇(barium sulfat e)標準白板校準，每個測試點改變方向測色2次，每次儀器自動測量3次，取其平均值，計算 各測量點間的色差值公式^〔5，10〕：

ΔE_ab=〔(ΔL^*)²+(Δa^*)²+(Δb^*)²〕^1/2

2結果

2.1肉眼觀察3名技師評價，都認為這5副上頜腭托表面呈金黃色，顏色鮮艷 、均勻一致。

2.2色度學測量L^*a^*b^*顏色空間的測量結果見表1和表2。

3討論

陽極氧化著色技術比等離子滲氮、氮離子注入、物理化學氣相沉積等技術工藝簡 單，不須特殊尖端設備，用牙科一般電解設備即可，因此成本較低，且表面顏色鮮艷，可呈 多種色調，較易于口腔修復臨床應用^〔6，7〕。

陽極氧化著色又稱電解著色。鈦在含氧介質中陽極電解時，在陽極發生氧化反應，鈦和氧結 合形成TiO2氧化膜，鈦的氧化膜為光的干涉膜，在光照下部分光線在氧化膜表面反射，部 分光線穿過氧化膜透射至鈦與氧化膜的結合界面，又穿過氧化膜反射回來，因此，使氧化膜 表面的反射光與鈦基體表成的反射光發生光的干涉作用而自然發色，氧化膜的厚度不同可顯 現出不同的顏色。由于光的干涉作用，色調變化為金黃色、茶色、藍色、黃色、綠色、黃綠 色、桃紅色等。鈦的陽極氧化著色是電壓依賴性的，通過控制電壓可控制膜厚，得到再現性 好的色調^{〔8，9〕}。

鈦義齒陽極氧化著色時，由于義齒支架結構復雜，形態各異，不可能為每副義齒設計制作陰 極。采用板狀或弧形陰極對鈦義齒陽極化著色時，義齒支架的各個部位與陰極的距離不相等 ，根據電化學原理這將導致義齒支架表面的電流密度不均衡，導致義齒支架各個部位氧化膜 形成的速度和厚度不同，可能影響義齒各個部分著色的均一性，使著色義齒表面產生色差變 化^{〔8，9〕}。這種色差變化的程度能否影響到義齒著色后的審美效果? 本研究用0.5 mol H₂SO₄電解液，在10V電壓下對鈦義齒陽極氧化著色，在自然光下觀察發現義齒表面 呈金黃色，各部位顏色鮮艷，均勻一致。為了排除人眼對色感知的主觀性，以及人眼對顏色 分辨能力的個體差異。本研究又采用CIE1976Lab表色系統來定量地評價了鈦義齒支架陽極氧 化著色的均勻性。CIE1976 L^*a^*b^*表色系統是國際照明委員會(Commission Internat ional de I Eclairage, CIE)，基三原色混色原理建立起來的標準表色系統，利用分光光 度法，具有精度高、方便、客觀等優點。美國牙科學會(ADA)推薦用

CIE L^*a^*b^*表色系表示顏色間的差別，目前已廣泛用于口腔修復體顏色的測量與研究 ^〔10,11〕。CIE1976 L^*a^*b^*表色系用三維直角坐標表示均勻顏色空間，用數 值準確地表示顏色的色感知。L*為亮度因數，在顏色空間中代表顏色的明亮度，L*值越 大亮度越高，L*值越小亮度越低。a^*b^*表示由色凋和飽和度形成的色感知屬性，成 為色品坐標，a*值表示紅/綠色坐標，+a*顯示紅的趨勢，-a*顯示綠的趨勢；b*值 表示黃/藍色坐標，+b*顯示黃的趨勢，-b*顯示藍的趨勢。a^*b^*絕對值越大其紅/ 綠、黃/藍的飽和度越高，反之亦然。色差ΔEab值的大小表示兩種顏色間的差別程度 ，代表三維顏色空間的三個獨立的變量即色調、明度、彩度的總差別^〔5〕。

本研究色度測量結果表明：鈦義齒表面5個測量部位L*值范圍在21.96±0.27～22.48± 0.87之間，色品坐標a^*b^*分別在1.30±0.14～1.46±0.03和12.42±0.42～13 .02±0.47之間，義齒陽極氧化表面干涉色主要由黃色光和紅色光相加混合而成。L*、a *、b*值方差分析均無顯著性差別(P＞0.05)，說明測量各處的色度 值改變很小。但根據均勻顏色空間規律，只要表示顏色明度、色調和彩度三個獨立變量

L*、a^*b^*值稍有不同，其在顏色空間的坐標位置就會發生改變，就會產生色差 ^{〔5，10〕}。一般工業制品的色差允許范圍ΔEab為0.3，有時根據要求定為0.6， 1.2和2.5。色度學研究表明當色差小于0.2時即可認為兩種顏色一致^〔10〕，但這 是現代光學測色儀器所能辨別的色差范圍，而人眼所能辨別的最小色差范圍大約為1.3～1 .4^〔10〕，小于此值的顏色差異僅憑肉眼很難識別。本研究用標準色差公式計算結 果發現：各測量部位顏色間的色差ΔEab值在0.64±0.15～1.01±0.20之間，均 小于1.3，說明這種由于陰-陽極距離的差別，使鈦義齒支架表面的電流密度不均衡所造成 的色差變化，在色度學上有差別，但肉眼卻不能分辨，從實用目的的考慮即可認為鈦義齒陽 極氧化著色各個部位的顏色是均勻一致的，這種色差不會影響義齒表面顏色的均一性，能夠 滿足臨床應用要求。

隨著現代醫學的發展，人工義齒由單純追求功能的實用階段跨入更高的藝術審美階段。色彩 是我們人眼接受光的刺激而產生的一種感覺。在心理上人們對顏色都有一定的偏愛。中國人 歷來偏愛黃色，略帶微紅的金黃色，有清心悅目的光色，明亮瑰麗的感覺。符合人們審美心 理的色彩能夠給人以精神的愉悅感，給人以視覺美感享受。因此陽極氧化法在鈦義齒表面著 金黃色可提高義齒色彩美。

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收稿日期2000-03-05

編輯/姜如蓉