表面處理對鈷鉻合金與瓷結合力的影響

楊靜 鄭豐富

(1.內蒙古醫學院附屬人民醫院口腔科; 2.宏信義齒制作中心 呼和浩特 010050)

表面處理對鈷鉻合金與瓷結合力的影響

楊靜1鄭豐富2

(1.內蒙古醫學院附屬人民醫院口腔科; 2.宏信義齒制作中心 呼和浩特 010050)

目的 研究不同表面處理方法對鈷鉻合金與瓷結合力的影響,以尋找合理有效的鈷鉻合金表面處理方法,為臨床鈷鉻烤瓷修復體的制作和應用提供理論依據。方法 本實驗根據ISO9693標準中三點彎曲法制作試件,試件隨機分3組,每組16個,分別采用600目砂紙打磨,打磨+噴砂及打磨+噴砂+酸洗的表面處理方法,于試件中部烤瓷,通過對結合強度的測試分析,鈷鉻合金與瓷的結合強度,將結果與Ni-Cr合金組進行比較。結果 經過噴砂和噴砂酸洗后,Vita Titankeramik瓷粉與鈷鉻的結合強度為(47.36±4.52)MPa和(50.44±4.93)MPa,顯著高于打磨組的(38.12±3.78)MPa(P<0.05),噴砂和噴砂酸洗組之間無統計學差異。通過噴砂及噴砂處理的各組結合強度均達到ISO9693臨床標準(>25MPa)。結論 噴砂及噴砂酸洗能有效增強鈷鉻與瓷的結合力,滿足臨床應用要求。

表面處理 鈷鉻 結合強度

鈷鉻合金因其有合適的物理機械性能,價格相對低廉,因而越來越廣泛應用于牙科領域[1]。但Co-Cr合金在高溫下,在表面形成一層污染層,影響Co-Cr與瓷間形成有效結合,從而減短修復體的壽命。很多關于如何測量及提高Co-Cr與瓷結合強度的研究已經廣泛開展。噴砂和酸洗作為常用的表面處理技術,會對修復體的粘接強度、抗折強度和冠的適應性產生不同程度的影響[1～2]。本實驗旨在研究表面噴砂及化學溶液處理對Co-Cr與瓷結合強度的影響。

1 材料與方法

1.1 材料和設備

Multimat Touch烤瓷爐(Dentsply,USA),Vita Titankeramilk,4M色(Vita公司 Germany),Wirobond C鈷鉻烤瓷合金(BEGO,Germany),50μm氧化鋁噴砂劑(Dentsply, USA),化學研磨液(日本才八う株日式會社,Japan),MTS材料測試機(MTS Synergie 100,MTS Systems公司,USA)。

1.2 試件制作

鑄造軟質Co-Cr合金制作48個樣本(25.0mm×3.0mm×0.5mm),表面用氧化鋁砂紙由粗到細(280/400/600目)依次打磨,隨機平均分成3組,每組16個樣本,第1組不經過表面處理,丙酮超聲清洗10min;第2組噴砂處理(5bars,20s),噴嘴距試件表面10min;第3組噴砂處理同第2組,超聲清洗后化學研磨液處理(酸洗120s),超聲清洗10min。各組試件根據ISO9693標準在試件中間燒結瓷粉8.0mm×3.0mm×1.0mm,然后分2次涂布燒結遮色瓷,厚約0.2mm,最后上體瓷,控制最后瓷層厚度為1.0mm,燒結過程完全按廠家說明操作。制作14個26.0mm×4.0mm×1.0mm對照組蠟型,普通燒瓷鋼鑄造后打磨至25.0mm×3.0mm×0.5mm大小,超聲清洗10min,常規噴砂處理、清洗,上常規dSIGN瓷方法同上。

表1 不同處理方法對Co-Cr合金與瓷結合強度的影響(±s)

表1 不同處理方法對Co-Cr合金與瓷結合強度的影響(±s)

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1.3 操作標準

測試按照ISO9693操作規程進行,在試件中每組隨機抽取14個試件(另2個備用),試件置于MTS材料測試機上,兩支點半徑為1.0mm,支點間距20mm,瓷面向下,用曲率半徑為1.0的加載頭,在試件金屬面中點處施加與金瓷結合界面垂直的力。加載速度為1.0mm/min,記錄最大加載值F即金瓷結合力。對照組(Ni-Cr)結合力測試方法同鈷鉻合金試件。結合強度按公式:Z=K×F(N/mm2),K為一常數。根據ISO9693上關于K值的計算公式實驗中Co-Cr合金的K值為5.07。Ni-Cr合金K為3.98。

將各組測試結果進行單因素方差分析,得出統計學結論。

2 實驗結果

2.1 掃描電鏡觀察

掃描電鏡觀察可見,未經噴砂和酸洗表面處理的鈷鉻合金表面是打磨后的紋理(圖1)。經過噴砂和酸洗處理后的鈷鉻合金表面形成一層有效的氧化膜(圖2)。

2.2 結合力測試結果

各組試件的結合力測試結果,見表1。

由表1可見,未經表面處理的Co-Cr合金與瓷的結合力顯著低于其他處理組,但高于ISO 9693標準規定的最 低金瓷結合強度(25MPa)。噴砂酸洗組結合力略高于噴砂組,但無統計學差異(P>0.05)。單純打磨組鈷鉻烤瓷結合力與對照組Ni-Cr合金的烤瓷結合力相比未見明顯差異。

3 討論

Co-Cr合金作為目前常用的金屬-烤瓷修復體材料,被廣大醫師廣泛使用,合金在一定條件下表面形成一薄層氧化物,而合金表面的氧化層又是化學結合的必備條件。氧化是在除氣的基礎上再加熱至預定終點溫度,在非真空狀態下繼續推持5～10min完成的,合金表面的氧化層是金-瓷結合的前提,過薄或過厚都使結合強度降低。氧化不足不能提供足夠的金瓷化學結合和良好的潤濕效果;氧化過分將形成過厚的氧化層,此氧化層的熱膨脹系數與瓷不匹配,在金-瓷復合體加熱冷卻過程中就會形成一薄弱易損的殘余應力而導致介面直接折裂。

理想的氧化層應為0.2～2mm,可達到最大的結合強度[2]。 在以往一些研究中,用金涂層處理金屬表面可以顯著提高金瓷脊結合力,但金涂層是否對含有鈷鉻烤瓷修復體起同樣作用,尚待研究[3]。

本實驗結果顯示鈷鉻表面經過噴砂及噴砂酸洗聯合處理后,鈷鉻合金與瓷的結合力顯著提高;打磨組未經處理的鈷鉻與瓷的結合力最低,為(38.12±3.78)MPa,遠低于經過表面處理的Co-Cr合金結合力(50.44±4.93)MPa。

實驗結果提示,未經噴砂或酸洗處理的鈷鉻表面,不能形成有效的鈷鉻與瓷的結合。噴砂能去除打磨過程中金屬表面產生的窩溝,突起及表面碎片等,有利于形成一定機械鎖合,同時也增加了鈷鉻與瓷的粘結面積,提高了鈷鉻表面的可濕性,從而提高鈷鉻與瓷的結合力[4～6]。噴砂酸洗聯合處理還能增加鈷鉻表面粗糙度,同時避免噴砂形成的部分應力集中。同時本實驗采用的瓷粉均有粘結劑的組分,能阻止高溫下鈷鉻表面形成松散無粘附性的氧化層,增強鈷鉻與瓷的結合力[7]。

圖1 試驗前試件表面SEM觀察(×1000)

鈷鉻與瓷結合成功于否重要的一點是能否形成理想的氧化膜,如何進行有效的表面處理是增強鈷鉻與瓷結合力的關鍵,本實驗結果提示噴砂及噴砂酸洗處理能使鈷鉻表面形成較為有效的氧化層,從而提高鈷鉻與瓷的結合力。同時噴砂酸洗需要的設備簡單、操作方便,對臨床和技工具有較大的可實施性。

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Effect of Surface Treatments on the Bond Strength of Porcelain-fused to CO-Cr

YANG Jing ZHENG Fengfu
1.Department of Stomatological, Affiliated People Hospital to Mangolia University; 2.Denture Production Center in Henderson, Hohhot 010050 China

s】Objective To investigate the influence of different surface treatments on the bond strength of porcelain-fused to Co-Cr.Methods 48 Co-Cr samples were prepared and randomly divided to 3 gorups,with 16 samples in each group with different surface treatment.We analysed using a 3-point bending test acconding to the ISO9693.Results After sandblasted and acid-treated, the bond strength of Vita Titankeramilk porcelain to CO-Cr were (38.16±1.32)MPa and (41.41±4.93)MPa,which was significant different to the baruished groups of Co-Cr porcelains (20.85±0.45)MPa(P<0.05).There was no significant diffence between Sandblasted and acid-treated.Conclusion Sandblasting and acid-treatment can significantly improve the bond strengh of porcelain-Co-Cr.

Surface treatment;Co-Cr-porcelain;Bond strengh

R783.1

A

1674-0742(2011)05(c)-0029-02

圖2 噴砂酸洗后試件表面SEM觀察(×1000)

2011-01-02