口腔陶瓷材料-南京医科大学课件

口腔陶瓷材料

南京医科大学口腔医学院修复教研室

钱敏

2008年11月口腔陶瓷材料南京医科大学口腔医学院1概述烧结全瓷材料金属烤瓷材料铸造陶瓷成品陶瓷牙概述2概述概念发展史分类结构性能概述概念3

陶瓷（Ceramics）:凡是非金属、非有机物的材料都称为Ceramics。为了同岩石和矿物区别，又限定为：凡是人工在高温下焙烧制成的固体物都称之为Ceramics,这些无机固体材料由氧化物、氮化物、碳化物等原料制成。该词来源于希腊语的Keramos，意为烧过的材料。中文为“陶瓷或陶器”。陶瓷（Ceramics）:凡是非金属、非有机物的材料都称为4瓷（Porcelain）:一类特殊的Ceramics，它由白粘土、石英和长石三种材料混合，经过粉碎、混合、成形和烧结形成的白色陶器。中文为“瓷、瓷器”。瓷（Porcelain）:一类特殊的Ceramics，它由白5发展史据出土的古陶瓷文物分析，陶瓷的历史可以追溯到九千年以前。早期的陶瓷只是陶器，人们用泥土作原料，以树木燃烧获得温度，使之烧结，得到一定强度、多孔和透气的制品。发展史据出土的古陶瓷文物分析，陶瓷的历史可以追溯到九千年以前6随着含铝成份较高的瓷土及高岭土原料的应用、高温技术的发展和釉的发明，产生了陶器到瓷器的第一个台阶。在中国出现了著名的唐三彩和邢窑白釉瓷。随着含铝成份较高的瓷土及高岭土原料的应用、高温技术的发展和釉7进入二十世纪以来，出现了一系列不同于硅酸盐化合物的陶瓷材料，如以氧化物、氮化物、硅化物、硼化物等制成的陶瓷材料，进而由传统发展到先进陶瓷。这一阶段的先进陶瓷无论从原料、显微结构中体现的晶粒、晶界、气孔、缺陷等，在尺度上都处于微米级水平。因此，又称为微米先进陶瓷或精细陶瓷(fine

ceramics)。进入二十世纪以来，出现了一系列不同于硅酸盐化合物的陶瓷材料，8

随着各种新型功能陶瓷的研究并应用于医学,形成了生物陶瓷概念。应用在口腔医学领域,称为口腔生物陶瓷材料。随着各种新型功能陶瓷的研究并应用于医学,形成了生物陶瓷概念9口腔应用口腔应用10遗憾之一是：中国有几千年的瓷文化历史，却在口腔应用研究方面远远落后于发达国家。遗憾之二是:当国人在接受瓷材修复的时候，相当部分牙科医师在滥用误用。。。。。。遗憾之一是：中国有几千年的瓷文化历史，却在口腔应用研究方面远11

我国烤瓷修复1977年研制国产烤瓷粉1980年华东地区办烤瓷学习班1990s全国广泛应用烤瓷修复1998年召开烤瓷修复研讨会

我国烤瓷修复12分类按性质：单纯陶瓷和陶瓷基复合材料；氧化物系陶瓷和非氧化物系陶瓷；惰性陶瓷和反应性陶瓷；吸收性陶瓷和非吸收性陶瓷按临床使用部位：植入性陶瓷非植入性陶瓷分类按性质：13

按临床用途：烧结全瓷金属烤瓷铸造陶瓷种植陶瓷成品陶瓷牙等按临床用途：14口腔陶瓷材料的结构相组成晶相玻璃相气相/气孔结合键离子键共价键混合键口腔陶瓷材料的结构相组成15口腔陶瓷材料性能

口腔陶瓷材料性能16物理性能密度2.4(g/cm3)热膨胀系数6×10-6～8×10-6℃热导率0.042(J/cm.·s·℃)吸水率0%-2%光透过率50%(2mm板)体积收缩率35%-50%物理性能密度2.4(g/cm3)17体积收缩问题：透明性问题：体积收缩问题：18机械性能

抗压强度（Mpa）345抗拉强度（Mpa）34.6抗弯强度（Mpa）55努氏硬度（Mpa）4600特点：抗压强度、硬度及耐磨度非常高抗拉强度、抗弯强度及抗冲击强度较低函待解决问题：质脆易折。“纳米”技术机械性能抗压强度（Mpa）34519化学性能：口腔材料中化学性能最稳定生物性能：口腔材料中生物性能最优良审美性能：口腔材料中最佳化学性能：口腔材料中化学性能最稳定20影响陶瓷性能的主要因素组成结构性质晶体结构相分布晶粒尺寸和形状气孔杂质缺陷晶界等影响陶瓷性能的主要因素组成21口腔陶瓷制品的成型烧结表面涂层——烤瓷熔附金属修复体铸造——铸造陶瓷；失蜡铸造口腔陶瓷制品的成型烧结22口腔陶瓷材料-南京医科大学课件23烧结全瓷材料

烧结全瓷材料（sinteredallceramicmaterials）系指烧结制作口腔全瓷修复体的一种瓷料，以往称为烤瓷材料（porcelainmaterials）,又称为烤瓷粉，但目前为了区别与其它全瓷工艺及材料上的差别，改称为烧结全瓷材料烧结全瓷材料烧结全瓷材料（sinteredallcer24种类和组成

种类根据熔点分类高熔烤瓷瓷料1200-1450℃中熔烤瓷瓷料1050-1200℃低熔烤瓷瓷料850-1050℃根据成分和性质分长石质烤瓷氧化铝质烤瓷种类和组成种类25组成

长石(Na2O·Al2O3·6SiO2

钠长石/K2O·Al2O3·6SiO2钾长石)：烤瓷材料的主要成分；助熔作用石英(SiO2)：增强材料，但透明度低白陶土(Al2O3·2SiO2·2H2O)：具粘性，赋予陶瓷成形和烧结，增加陶瓷的韧性和不透明性；烧结后体积收缩大硼砂：助熔作用硅石：增加强度和透明度氧化铝：增加强度，减少烧结收缩着色剂：金属氧化物釉料：增加光泽度荧光剂：增加烤瓷的自然色感结合剂：组成长石(Na2O·Al2O3·6SiO2钠长石/K26

长石质烤瓷：P103氧化铝质烤瓷：核心部材料：40－50％的氧化铝，粒度30um，烧结温度1050℃外层材料：长石质烤瓷：P10327氧化铝瓷外层材料的组成氧化铝瓷外层材料的组成28性能

物理机械性能化学性能：稳定生物性能：良好审美性能性能物理机械性能29工艺步骤（P105）成型烧结工艺步骤（P105）成型30用途嵌体、冠、牙面因脆性大易折，已逐渐被金属烤瓷修复体所替代新开发的烤瓷材料（如玻璃陶瓷、In-cream渗透陶瓷、高纯铝瓷、e.max铸瓷等),其强度得到保证后，应用逐步广泛。用途嵌体、冠、牙面31金属烤瓷材料

金属烤瓷修复技术(porcelian-fused-to-metal)：又称金－瓷修复技术，是研究将烤瓷烧结到合金表面形成修复体的技术，瓷熔附金属形成的修复体称金-瓷修复体。用于金瓷修复的烤瓷材料称之为金属烤瓷材料，又称为金属烤瓷粉（porcelain-fused-to-metal-powder）金属烤瓷材料金属烤瓷修复技术(porcelian32金属烤瓷材料种类、

组成和性能属低熔瓷，熔点在850～1050℃

金属烤瓷材料种类、

组成和性能属低熔瓷，熔点在850～10533组成(P102)组成(P102)34性能(P102)性能(P102)35金属烤瓷材料与

金属的结合

金属烤瓷材料与

金属的结合36

金属烤瓷瓷料与金属的

结合形式

机械结合：表面机械嵌合物理结合：范德华力压力结合：金属的热膨胀系数＞瓷的热膨胀系数化学结合：化学键（离子键、共价键和混合键）金属烤瓷瓷料与金属的

结合形式机械结合：37机械性结合：指烤瓷熔融后流入粗化的、凹凸不平的合金表面而形成相互融合的机械锁结作用，属物理性结合；表面过于粗糙，界面易产生气泡或介入异物，影响金瓷结合。机械性结合：指烤瓷熔融后流入粗化的、凹凸不平的合金表面而形成38范德华力结合（VanderWeal’sforce）：亦称为分子间引力，是指两个极化的分子或原子密切接触时产生的静电吸引力。此过程不发生电子的转移。瓷对合金表面的润湿度越大，其间产生的范德华力越大。范德华力结合（VanderWeal’sforce）：亦39压缩力结合：压缩力是当烤瓷熔附金属修复体冷却后，因合金比瓷的收缩大而快，使瓷的界面受到合金收缩的影响，内部产生的一种压力。主要由于金瓷之间热膨胀系数的差异造成。压缩力结合：压缩力是当烤瓷熔附金属修复体冷却后，因合金比瓷的40化学性结合：指合金表面的氧化物与烤瓷成分中的氧化物和非晶型玻璃质之间发生化学反应而相互结合；结合的基本条件是合金表面氧化层的存在。合金化学性结合：指合金表面的氧化物与烤瓷成分中的氧化物和非晶型玻41

金属烤瓷材料与金属

结合的影响因素

合金表面氧化膜的厚度：0.2～2um热膨胀系数问题：要求烤瓷的热膨胀系数稍小于金属的热膨胀系数，两者之差在(0－0.5)×10ˉ6/℃的范围内最为理想。

表面粗化程度及界面润湿问题:

瓷与金属良好结合的前提是烤瓷在熔融状态下与金属界面保持良好的湿润状态，接触角不大于60°修复体正确的设计和制作金属烤瓷材料与金属

结合的影响因素合金表面42控制表面氧化膜厚度的方法控制合金预氧化时间和温度：贵金属合金需要预氧化负压下烧结表面涂布粘结剂合理打磨控制表面氧化膜厚度的方法控制合金预氧化时间和温度：43铸造陶瓷材料齿科铸造陶瓷（castabledentalceramic）是可用失蜡铸造工艺（lost-waxcastingtechnique）成型的陶瓷。它是一种玻璃陶瓷材料（glassceramic），先经铸造工艺以玻璃态成形，之后经热处理产生结晶相而瓷化，使材料获得足够的强度。用铸造陶瓷材料制作修复体的技术称为铸造陶瓷修复工艺，所制作的修复体称为铸造陶瓷修复体。铸造陶瓷材料齿科铸造陶瓷（castabledentalc44种类云母系玻璃陶瓷（mida-basedglassceramics）：主晶相为硅氟云母（K2Mg5Si8O20F4）的铸造陶瓷材料。有K2O-MgO-Al2O3-SiO2-F2系列（国产）或K2O-MgF2-MgO-SiO2-ZrO2(Dicor)系列。其晶化前玻璃体含二氧化硅（SiO2）较多，晶化后生成物的主晶相为硅氟云母。种类云母系玻璃陶瓷（mida-basedglas45磷灰石系玻璃陶瓷（apatite-basedglasscetamics）：主晶相为磷灰石的铸造陶瓷材料，为磷酸钙结晶类铸造陶瓷。主晶相为磷灰石[Ca10(PO4)6(OH,F)2]的MgO-CaO-SiO2-P2O5-F系列(如Cerapearl)主晶相为偏磷酸钙[β-Ca3P2O4]的CaO-Al2O3-P2O5系列

其晶化前玻璃体含较多P2O5和CaO，晶化后生成物是磷灰石类结晶。磷灰石系玻璃陶瓷（apatite-basedglassc46组成组成47组成中ZrO2、P2O5为结晶成核剂，使材料在热处理过程中能在玻璃相中析出结晶相。Al2O3和SiO2可提高陶瓷的强度和硬度。MgO可提高陶瓷粉熔化后的流动性，减少黏滞性。CaO和P2O5可改善材料的生物性能。组成中48性能物理机械性能(P111)化学性能生物性能性能物理机械性能(P111)49铸造陶瓷的制作工艺铸造（casting）：磷酸盐包埋材无圈包埋，铸造结晶化热处理（crystallizationheattreatments）试戴（trywear）：着色与上釉（cooloringandglazing）：粘接（bonding）：铸造陶瓷的制作工艺铸造（casting）：磷酸盐包埋材无圈50结晶化热处理目的：将经过熔融、铸造后的玻璃态材料转变为具有优于原始材料性能的玻璃陶瓷。铸造陶瓷铸造后再次加热，使其在玻璃相中析出结晶相，称为“结晶化处理”。结晶化热处理目的：将经过熔融、铸造后的玻璃态材料转变为具有优51铸造陶瓷材料在铸造刚刚完成时，还具有一定的流动性，其结构也是非晶态的。当再次加热时，材料中析出的晶体将以成核剂为中心生长，形成Ca10（PO4）6O，但此时的化学性能还不