牙科金屬材料的耐腐蝕性能研究進展

劉丹陽

（遼寧省沈陽市和平區牙病防治所，110001）

牙科金屬材料的耐腐蝕性能研究進展

劉丹陽

（遼寧省沈陽市和平區牙病防治所，110001）

本文對牙科金屬材料的耐腐蝕性研究進展進行綜述。

牙科金屬材料；耐腐蝕性；綜述

口腔科常使用的修復金屬有鎳鉻合金、鈷鉻合金、鈷鉻鉬合金、鈦合金等。由于口腔是一個非常復雜的電解質環境，牙科金屬在其內行使功能時會發生各種形式的腐蝕，但主要是電化學腐蝕。筆者就牙科金屬材料的耐腐蝕性研究進展做一綜述。現報告如下。

1 牙科金屬材料耐腐蝕性能的研究方法

Kedici等[1]把牙科合金的耐腐蝕性研究方法總結為電化學方法和非電化學方法。

1.1 電化學方法 是運用電化學試驗模擬牙科金屬材料在口腔中的電化學腐蝕方法。

1.1.1 極化曲線 常采取動電位掃描法進行極化曲線測量。此法可得到穩態電位(Ecorr)、自腐蝕電流密度(Icorr)、破裂電位(Etp)、極化電阻(Rp)等定量參數，并繪出極化曲線。Ecorr反映合金的腐蝕傾向，但并不能反應腐蝕速度[2]；Icorr、Rp反映合金的腐蝕速度[3]；Etp反映耐孔蝕性或對孔蝕敏感性，其正值越大，耐孔蝕性越好或對孔蝕敏感性越低。

1.1.2 電化學阻抗譜 此法主要用于研究腐蝕界面的電極表面狀態及電極反應動力學過程。

1.1.3 電化學噪聲技術 是一門新興的用于研究腐蝕與防護的實驗手段。研究表明，噪聲水平的高低與電化學腐蝕活性呈正相關[4]。

1.2 非電化學方法 主要有電鏡法、X射線光電子能譜、重量法、色度計分析和紅外光譜等。

2 牙科金屬材料的耐腐蝕性能

2.1 金屬材料的組成元素 金屬材料的組成元素不同，具有耐腐蝕性能也不同。合金材料常由鉻、鎳、鉬、錳、鈦、碳等組成。研究顯示，合金中的鉬(Mo)和鉻(Cr)可以改善其耐腐蝕性，這是因為Mo和Cr能夠促進合金形成穩定的鈍化氧化層，而該氧化層具有良好的耐腐蝕性[5]。而具有不同Mo和Cr比例的合金，其耐腐蝕性能也不同。

2.2 金屬材料的組織結構特點 金屬腐蝕的最常見類型是晶間腐蝕，是指腐蝕沿著金屬或合金的晶粒邊界或其鄰近區域發展。合金的組織結構主要有鐵素體、奧氏體、馬氏體，而在高鎳鉻合金及奧氏體不銹鋼中常會發生晶間腐蝕。馬氏體主要是由12%～18%的鉻組成的低碳或高碳鋼，碳極易與其他合金形成合金碳化物，導致晶間腐蝕的發生。研究證實，在鎳鉻合金的交界處常發生點蝕，從而降低其耐腐蝕性[6]。Wang等[7]研究證實，奧氏體鎳鈦合金比奧氏體與馬氏體的混合體合金具有更好的電化學穩定性。Junker[8]指出，與奧氏體不銹鋼相比，鐵素體不銹鋼不易發生縫隙腐蝕。鈦可以在空氣和中性或氧化性水溶液中迅速生成一層穩定的氧化性保護膜，因此，鈦合金具有較好的耐腐蝕性。

2.3 金屬材料的表面粗糙程度 金屬材料表面的粗糙程度可以影響微生物的繁殖，而且，粗糙表面有利于細菌的黏附。Kancyper等[9]認為，拋光后的合金能明顯減少細菌黏附和金屬腐蝕。

3 口腔環境與金屬材料耐腐蝕性的關系

口腔中的溫度、酸度和氧含量等因素會影響腐蝕的程度。溫度會影響腐蝕產物的轉化；酸堿度會影響材料的易腐蝕性；是否有氧會對腐蝕反應和腐蝕產物產生一定的影響；氯離子(Cl-)、硫離子(S2-)的濃度會影響腐蝕的速度[10]。

3.1 口腔中的溶液組成 Queiroz等[11]研究表明，不同組分的溶液會導致金屬材料具有不同的電化學穩定性和腐蝕性。Bilhan等[12]認為，蛋白溶液可防止合金腐蝕；鎳、鉻、鉬和銀汞在黏液素、容積酵素、尿素等中均具有較高的腐蝕性；而鈦在上述所有研究介質中，均具有良好的耐腐蝕性。氟離子(F-)濃度會影響金屬的腐蝕性。Stájer等[13]與Horasawa等[14]的研究均表明，在F-與氫離子(H+)共存的環境下，會加劇鈦的腐蝕。Wang等[7]研究證實，Cl-濃度會影響金屬材料的腐蝕，當Cl-濃度＜0.05 mol/L時，不易腐蝕；＞0.05 mol/L時，隨著Cl-濃度的增加，腐蝕性增強。

3.2 口腔中的pH值 在酸性環境中鎳鉻合金會在短時間釋放大量離子，但貴金屬則基本不受pH值變化的影響。有研究表明，在酸性環境中，銅、鐵、銀更容易發生腐蝕[15]。Shin等[16]研究發現，合金的點蝕電位和腐蝕電位都隨著pH值的升高而下降。麻健豐等[17]研究發現，鈦在中性和酸性環境中均具有較強的耐腐蝕性，而鈷鉻合金在酸性環境中的耐腐蝕性則較差。

3.3 口腔中的微生物 口腔中以微需氧菌居多，這些細菌的繁衍和新陳代謝產物對金屬材料的腐蝕均產生重要的影響。同時，微生物黏附到金屬表面后，可通過生化作用使鈍化膜失去鈍化作用，引起腐蝕。Hamilton[18]認為，微生物通過氧化還原反應，改變其局部微環境，為其細胞外的礦化提供有利環境，而其礦化產物在微生物腐蝕中具有至關重要的作用。Laurent等[19]發現，黏性放線菌可加劇鎳鉻合金的電化學腐蝕。Chang等[20]研究證實，變異鏈球菌能使純鈦及鎳鈦合金等更易發生腐蝕。

4 小結

隨著牙科金屬在臨床中的不斷應用，其在口腔環境中的腐蝕行為會受到越來越多的關注。牙科金屬的腐蝕，不但使其機械性能有所下降，還可能會威脅人體健康。牙科臨床醫師在選擇金屬種類時，主要考慮其生物相容性。探索一種耐腐蝕性強、使用壽命長的牙科金屬材料，將會是所有科研工作者的奮斗目標。

[1] kedici SP, Abbas Aksüt A, Ali Kílí?arslan A, et al. Corrosion behaviour of dental metals and alloys in different media[J]. J Oral Rehabil, 1998, 25(10): 800-808.

[2] 曹楚南．腐蝕電化學原理[M]．2版．北京：化學工業出版社，2004：69-78．

[3] Munoz AI, Mischler S. Effect of the environment on wear ranking and corrosion of biomedical CoCrMo alloys[J]. J Mater Sci, 2011, 22: 437-450.

[4] 張鑒清，張昭，王建明，等．電化學噪聲的分析與應用與電化學噪聲的分析原理[J]．中國腐蝕與防護學報，2001，21(5)：310-320．

[5] Bayramo?lu G, Alemdaro?lu T, Kedici S, et al. The effect of pH on the corrosion of dental metal alloys[J]. J Oral Rehabil, 2000, 27(7): 563-575.

[6] Molina C, Nogués L, Martinez-Gomis J, et al. Dental casting alloys behaviour during power toothbrushing with toothpastes of various abrasivities. Part Ⅱ: Corrosion and ion release[J]. J Mater Sci Mater Med, 2008, 19(9): 3015-3019.

[7] Wang J, Li N, Han E, et al. Effect of pH, temperature and Cl-concentration on electrochemical behavior of NiTi shape memory alloy in artificial saliva[J]. J Mater Sci Mater Med, 2006, 17(10): 885-890.

[8] Junker B. Corrosion in bioprocessing applications[J]. Bioprocess Biosyst Eng, 2009, 32(1): 1-29.

[9] Kancyper SG, Koka S. The influence of intracrevicular crown margins on gingival health: preliminary findings[J]. J Prosthet Dent, 2001, 85(5): 461-465.

[10] Ahn HS, Kim MJ, Seol HJ, et al. Effect of pH and temperature on orthodontic NiTi wires immersed in acidic fluoride solution[J]. J Biomed Mater Res B Appl Biomater, 2006, 79(1): 7-15.

[11] Queiroz GMO, Silva LF, Ferreira JTL, et al. Electrochemical behavior and pH stability of artificial salivas for corrosion tests[J]. Braz Oral Res, 2007, 21(3): 209-215. [12] Bilhan H, Bilgin T, Cakir AF, et al. The effect of mucine, IgA, urea, and lysozyme on the corrosion behavior of various non-precious dental alloys and pure titanium in artificial saliva[J]. J Biomater Appl, 2007, 22(3): 197-221.

[13] Stájer A, Ungvári K, Pels?czi IK, et al. Corrosive effects of fluoride on titanium: investigation by X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, and human epithelial cell culturing[J]. J Biomed Mater Res A, 2008, 87(2): 450-458.

[14] Horasawa N, Marek M. Effect of fluoride from glass ionomer on discoloration and corrosion of titanium[J]. Acta Biomater, 2010, 6(2): 662- 666.

[15] Bozzini B, Carlino P, Durzo L, et al. An electrochemical impedance investigation of the behaviour of anodically oxidised titanium in human plasma and cognate fluids, relevant to dental applications[J]. J Mater Sci Mater Med, 2008, 19(11): 3443-3453.

[16] Shin JS, Oh KT, Hwang CJ. In vitro surface corrosion of stainless steel and NiTi orthodontic appliances[J]. Aust Orthod J, 2003, 19(1): 13-18.

[17] 麻健豐，劉勁松，張大風，等．3種牙科鑄造金屬模擬唾液浸泡后粗糙度的變化[J]．上海口腔醫學，2007，16(3)：307-310．

[18] Hamilton WA. Microbially influenced corrosion as a model system for the study of metal microbe interactions: a unifying electron transfer hypothesis[J]. Biofouling, 2003, 19(1): 65-76.

[19] Laurent F, Grosgogeat B, Reclaru L, et al. Comparison of corrosion behaviour in presence of oral bacteria[J]. Biomaterials, 2001, 22(16): 2273-2282.

[20] Chang JC, Oshida Y, Gregory RL, et al. Electrochemical study on microbiology-related corrosion of metallic dental materials[J]. Biomed Mater Eng, 2003, 13(3): 281-295.

1672-7185（2014）05-0023-03

10.3969/j.issn.1672-7185.2014.05.012

2013-07-08）

R783.1

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