烤瓷烧结次数对镍铬合金表面氧化膜形成的影响

1、    烤瓷烧结次数对镍铬合金表面氧化膜形成的影响        【摘要】目的研究烤瓷烧结次数对镍铬合金表面氧化膜形成的影响。方法采用EPMA的定点分析方法，从合金试片横截面的边缘向内检测氧原子的原子数百分比，并观察氧化膜与基体的结合情况。结果随着烧结次数的增加，合金表面的氧化膜逐渐增厚，所含元素氧化程度增高，部分区域的氧化膜出现破裂现象。结论在满足临床需要的前提下，应减少烧结次数。【关键词】烤瓷程序镍铬合金氧化膜 金属烤瓷修复体兼有陶瓷的美观和金属的强度，在口腔修复领域应用

2、日益广泛。本实验采用电子探针X射线显微分析的方法，探讨烤瓷过程中镍铬合金表面氧化膜形成的特点，这对于金瓷结合强度、合金的抗腐蚀性能及防止烤瓷冠颈缘黑线的产生具有重要意义。材料和方法将SHOFUUNIMETAL 型镍铬合金铸造成10mm×10mm×1.5mm的试样，金属表面按常规方法打磨，喷砂，无水酒精超声清洗5分钟，流水冲洗5分钟，再经过除气、预氧化后，将8个试样随机分成4组，A组作为对照组，不再进行烤瓷烧结，B、C、D三组按烤不透明瓷960，体瓷940，上釉900的烤瓷程序，B组每步骤进行一次烤瓷过程，C组每步骤进行2次，D组进行3次。将以上4组试样制备成横截面试片，采用

3、电子探针X射线显微分析方法(EPMA)中的定点分析方法，从试片横截面的边缘向内检测氧原子在微区内的原子数百分比。本实验所用仪器为英国牛津集团Link-ISIS300型X射线散能谱仪，日本电子株式会社JXA-840扫描电镜，工作电压25KV，放大5000倍，每个试片进行二次定点分析，点距0.6m。结果将每组定点分析的微区内所含氧原子数百分比的数值平均，结果见附表、附。附表各试验组合金表面测试点的氧原子数百分比值(单位：%)试验组别测试点距试片边缘距离(单位：m)00.61.21.82.43.03.6A4.113.823.093.012.983.01B5.045.033.443.413.333.3

4、4C6.216.454.683.883.373.32D6.377.8111.086.843.843.513.33附各试验组合金表面测试点的含氧原子数百分比值与试片边缘距离的关系曲线在检测中，通过扫描电镜对合金表面氧化膜进行观察，D组某些区域的氧化膜出现破裂现象。讨论在制作金属烤瓷修复体时，需对镍铬合金进行一次除气、预氧化，其余每步骤的烤瓷烧结都要进行23次，如为了阻断金属颜色，形成均匀的遮色层，遮色瓷一般要分两次烧结。烤瓷过程对于镍铬合金是高温氧化过程，从氧原子的原子数百分比值的变化，可以推知合金表面所形成的氧化膜厚度，因为EPMA的定点分析法检测的氧原子是以固体物质，即氧化物形式存在，那么合

5、金表面的氧化层即是氧化膜。实验结果表明，随着烤瓷次数的增加，镍铬合金表面的氧化膜逐渐增厚，而且氧化膜内合金元素的氧化程度呈逐渐增高趋势。镍铬合金的抗氧化能力与铬的含量有关，当铬的“临界”最低含量大约为20%25%时，合金表面会形成一层致密而连续的表面氧化防护层Cr2O3，此氧化层可作为氧扩散的障碍而使合金具有良好的抗氧化能力1。本实验所用的松风合金含铬量经检测约为16%，因而没有形成良好的氧化防护层，氧化膜呈逐渐变厚的特点。但从中D组曲线上，仍显示出一些氧化防护层的征象，这不足以防止氧元素向合金内的继续扩散。烤瓷修复体成功的关键是要获得金瓷间良好的结合，以保证承受各个方向的力而不致脱落。金瓷间

6、结合力主要有：化学结合；机械结合；范德华力；压缩结合。其中，化学结合起着非常关键的作用，在化学结合中，控制氧化膜厚度又是重要因素。这是金瓷结合的前提，同时有助于熔瓷在合金表面的润湿作用，使得各种结合力得以充分发挥。只有合金表面形成一层均匀一致，厚度适宜的氧化膜时，它才能一方面与瓷的氧化物呈离子键和共价健的化学结合，另一方面氧化膜本身又与合金直接相连，形成牢固的化学结合。若合金表面氧化层不足，会影响化学结合，降低结合强度。如果氧化层过厚，由于它的热膨胀系数与合金和瓷不同，当加热冷却时，会产生不同应力而导致界面出现裂缝。因此，实验结果提示我们：对于不同厂家生产的烤瓷用镍铬合金，其各种元素含量不同，

7、抗氧化能力各异，在临床使用时，要严格按照产品说明书上提供的除气、预氧化时间操作，或经过实验摸索出最佳的除气、预氧化程序，以获得最大的金瓷结合强度。因为除气、预氧化过程可以释放合金铸造应力，排除金属表面的空气，熔化附着在金属表面的杂质及产气物质，最终在合金表面形成均匀一致，厚度适宜的氧化膜2。在涂遮色瓷时，要尽可能均匀一致，否则经过这一次烧结，会由于遮色瓷覆盖的薄厚不一，造成合金表面氧化膜薄厚不同。经过几次烤瓷烧结后，有些试片表面的氧化膜部分区域出现破裂现象，这提示我们：临床烤瓷过程结束后，应对修复体暴露在口腔内的组织面，如后牙面，进行彻底的打磨、抛光。这一方面是达到美观效果，更主要的是提高合金

8、的抗腐蚀能力，因为口腔内合金的腐蚀主要为电化学腐蚀，只有形成一层致密、稳定且能与基体结合紧密的氧化保护膜，才能保证合金的耐腐蚀能力3。对于烤瓷修复体冠内表面的氧化膜也应尽量去除，实验表明，按每步骤经过3次的烤瓷程序后，所形成的氧化膜厚度为3m左右，不去除可能会影响冠与牙体组织的粘结强度。这不会降低冠固位体的适合性，也不致于使金属底层的厚度过薄，因为美国牙科协会(ADA)规定全冠的粘固介质厚度为20m40m。对于烤瓷修复的冠颈缘部分的氧化膜，一般可不磨除，以免影响颈部的边缘适合性。在口腔环境中，存在着HCO-3、H2PO-4、CL-、F-、CN-等酸根，与合金表面的氧化物反应，生成灰黑色、蓝色的盐，可能是用镍铬合金作为烤瓷用金属底层冠，颈部产生黑线的原因，而用贵金属作烤瓷冠时，就没有这种现象。综上所述，考虑到烤瓷程序对镍铬合金表面氧化膜形成的影响，在能满足临床要求的前提下，应尽可能减少烤瓷程序中每步骤的烧结次数。(本文编辑王好公)吉林省卫生厅科研基金资助课题(986018)作者单位：朱松（130041 长春，白求恩医科大学口腔医学院修复科）韩英杰（130041 长春，白求恩医科大学口腔医学院修复科）参考文献1，上海第五钢铁厂第二中心试验室译.高温合金.第1版.上海：上海科学