义齿钛支架的阳极氧化着色均匀性的研究

闫召民　郭天文　潘会波　余建军

闫召民，1962年生，1992年毕业于湖北医科 大学口腔医学院，医学硕士，现在第四军医大学口腔医学院从师郭天文教授攻读博士学位， 进行钛义齿表面处理新技术的研究，发表相关论文4篇。

摘要目的：为提高钛义齿的美学效果，评价钛义齿阳极氧化着色 的均匀性。方法：制作5副阳极氧化着色上颌钛腭托，用CR-321型色彩色差计在每副义齿腭 侧5个部位测量其表色值，用标准色差公式计算其色差。通过CIE1976L^*a^*b^*均匀颜色 空间定量评价各测量点色彩的一致性。结果：钛义齿各测量点的色差△Eab均小于1. 3，人眼不能分辨。结论：阳极氧化法可使钛义齿表面呈均匀的金黄色，能增进义齿支架的 美学效果。

关键词钛义齿阳极氧化色度学美学

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

钛的生物相容性极佳，耐腐蚀性好，比强度高，不诱发变态反应 ，有X-线半透射性，无磁性，铸造后机械性能与牙科Ⅲ型、Ⅳ型金合金相似，是一种有广 阔应用前景的口腔修复金属材料^〔1，2〕。近十年来，随着口腔铸钛技术的发展，钛 义齿在临床的应用逐渐增多^〔3，4〕。为了提高钛义齿的审美效果，笔者将钛平面试 件置于0.5mol/L H₂SO₄电解液中，在10V直流电压下阳极氧化，试件表面氧化呈色彩鲜 艳的金黄色。但义齿支架结构复杂、形态各异，要保证义齿支架各个部位都能均匀着色，才 能达到增进义齿美观的目的。本文对钛义齿支架阳极氧化表面色的均匀性进行了研究。

1材料与方法

1.1钛义齿支架的制作选择无牙颌上颌模型一副，琼脂翻制5个耐火材料模型 ，制作蜡型，锆英石包埋材料内包埋，磷酸盐耐火材料外包埋，焙烧至900℃，保温1 h，铸 模温度为150℃。用LZ-2型真空压力离心牙科电弧铸钛机(第四军医大学口腔医学院与洛阳涧 西通用机械厂联合研制)铸造，钛材为TA2型钛锭(西北有色金属研究院提供)，重约30g， 熔金电流为250A，时间为30s。铸件经喷砂、酸洗和研磨抛光完成钛腭托支架5件。每件钛腭 托在测量部位磨成5mm2的平面并高度抛光。

1.2阳极氧化方法钛腭托支架经丙酮超声波清洗15min化学除油、晾干后，装挂于电解 槽(图1)的阳极上，置于0.5mol/L H₂SO₄去离子水电解液中氧化。直流电压为10V，时 间为10min。阴极为TA2板材，阴阳极面积比＞2。氧化后用流水冲洗10min，100℃去离子 封孔30min、80℃烤箱内干燥30min完成。

1.3颜色评价

1.3.1肉眼观察在室内上午10时北窗日光下，由三名技师用白色背景以90°的视角、2 5cm的距离观察钛腭托阳极氧化表面颜色的均匀性。

1.3.2色度学测量每件钛腭基托测量5个点，测量部位如图2所示。用CR-321型色彩色 差计(MINOLTA，Japan)采用CIE1976 L^*a^*b^*表色系统测量各点的L^*a^*b^*值。测 试条件：45°/0°观测角，D65光源，测试探头直径为3mm。测量前用硫酸钡(barium sulfat e)标准白板校准，每个测试点改变方向测色2次，每次仪器自动测量3次，取其平均值，计算 各测量点间的色差值公式^〔5，10〕：

ΔE_ab=〔(ΔL^*)²+(Δa^*)²+(Δb^*)²〕^1/2

2结果

2.1肉眼观察3名技师评价，都认为这5副上颌腭托表面呈金黄色，颜色鲜艳 、均匀一致。

2.2色度学测量L^*a^*b^*颜色空间的测量结果见表1和表2。

3讨论

阳极氧化着色技术比等离子渗氮、氮离子注入、物理化学气相沉积等技术工艺简 单，不须特殊尖端设备，用牙科一般电解设备即可，因此成本较低，且表面颜色鲜艳，可呈 多种色调，较易于口腔修复临床应用^〔6，7〕。

阳极氧化着色又称电解着色。钛在含氧介质中阳极电解时，在阳极发生氧化反应，钛和氧结 合形成TiO2氧化膜，钛的氧化膜为光的干涉膜，在光照下部分光线在氧化膜表面反射，部 分光线穿过氧化膜透射至钛与氧化膜的结合界面，又穿过氧化膜反射回来，因此，使氧化膜 表面的反射光与钛基体表成的反射光发生光的干涉作用而自然发色，氧化膜的厚度不同可显 现出不同的颜色。由于光的干涉作用，色调变化为金黄色、茶色、蓝色、黄色、绿色、黄绿 色、桃红色等。钛的阳极氧化着色是电压依赖性的，通过控制电压可控制膜厚，得到再现性 好的色调^〔8，9〕。

钛义齿阳极氧化着色时，由于义齿支架结构复杂，形态各异，不可能为每副义齿设计制作阴 极。采用板状或弧形阴极对钛义齿阳极化着色时，义齿支架的各个部位与阴极的距离不相等 ，根据电化学原理这将导致义齿支架表面的电流密度不均衡，导致义齿支架各个部位氧化膜 形成的速度和厚度不同，可能影响义齿各个部分着色的均一性，使着色义齿表面产生色差变 化^〔8，9〕。这种色差变化的程度能否影响到义齿着色后的审美效果? 本研究用0.5 mol H₂SO₄电解液，在10V电压下对钛义齿阳极氧化着色，在自然光下观察发现义齿表面 呈金黄色，各部位颜色鲜艳，均匀一致。为了排除人眼对色感知的主观性，以及人眼对颜色 分辨能力的个体差异。本研究又采用CIE1976Lab表色系统来定量地评价了钛义齿支架阳极氧 化着色的均匀性。CIE1976 L^*a^*b^*表色系统是国际照明委员会(Commission Internat ional de I Eclairage, CIE)，基三原色混色原理建立起来的标准表色系统，利用分光光 度法，具有精度高、方便、客观等优点。美国牙科学会(ADA)推荐用

CIE L^*a^*b^*表色系表示颜色间的差别，目前已广泛用于口腔修复体颜色的测量与研究 ^〔10,11〕。CIE1976 L^*a^*b^*表色系用三维直角坐标表示均匀颜色空间，用数 值准确地表示颜色的色感知。L*为亮度因数，在颜色空间中代表颜色的明亮度，L*值越 大亮度越高，L*值越小亮度越低。a^*b^*表示由色凋和饱和度形成的色感知属性，成 为色品坐标，a*值表示红/绿色坐标，+a*显示红的趋势，-a*显示绿的趋势；b*值 表示黄/蓝色坐标，+b*显示黄的趋势，-b*显示蓝的趋势。a^*b^*绝对值越大其红/ 绿、黄/蓝的饱和度越高，反之亦然。色差ΔEab值的大小表示两种颜色间的差别程度 ，代表三维颜色空间的三个独立的变量即色调、明度、彩度的总差别^〔5〕。

本研究色度测量结果表明：钛义齿表面5个测量部位L*值范围在21.96±0.27～22.48± 0.87之间，色品坐标a^*b^*分别在1.30±0.14～1.46±0.03和12.42±0.42～13 .02±0.47之间，义齿阳极氧化表面干涉色主要由黄色光和红色光相加混合而成。L*、a *、b*值方差分析均无显著性差别(P＞0.05)，说明测量各处的色度 值改变很小。但根据均匀颜色空间规律，只要表示颜色明度、色调和彩度三个独立变量

L*、a^*b^*值稍有不同，其在颜色空间的坐标位置就会发生改变，就会产生色差 ^〔5，10〕。一般工业制品的色差允许范围ΔEab为0.3，有时根据要求定为0.6， 1.2和2.5。色度学研究表明当色差小于0.2时即可认为两种颜色一致^〔10〕，但这 是现代光学测色仪器所能辨别的色差范围，而人眼所能辨别的最小色差范围大约为1.3～1 .4^〔10〕，小于此值的颜色差异仅凭肉眼很难识别。本研究用标准色差公式计算结 果发现：各测量部位颜色间的色差ΔEab值在0.64±0.15～1.01±0.20之间，均 小于1.3，说明这种由于阴-阳极距离的差别，使钛义齿支架表面的电流密度不均衡所造成 的色差变化，在色度学上有差别，但肉眼却不能分辨，从实用目的的考虑即可认为钛义齿阳 极氧化着色各个部位的颜色是均匀一致的，这种色差不会影响义齿表面颜色的均一性，能够 满足临床应用要求。

随着现代医学的发展，人工义齿由单纯追求功能的实用阶段跨入更高的艺术审美阶段。色彩 是我们人眼接受光的刺激而产生的一种感觉。在心理上人们对颜色都有一定的偏爱。中国人 历来偏爱黄色，略带微红的金黄色，有清心悦目的光色，明亮瑰丽的感觉。符合人们审美心 理的色彩能够给人以精神的愉悦感，给人以视觉美感享受。因此阳极氧化法在钛义齿表面着 金黄色可提高义齿色彩美。

参考文献

1郭天文 主编.口腔科铸钛理论和技术.西安：世界图书出版社出版 .1997：1～10

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5大田登著，刘中本译.色彩工学.西安交通大学出版社出版，1997：121-124

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10郭天文 主编.口腔颜面美容医学.西安：世界图书出版社出版，1997；176 ～184

收稿日期2000-03-05

编辑/姜如蓉