表面处理对钴铬合金与瓷结合力的影响

杨静 郑丰富

(1.内蒙古医学院附属人民医院口腔科; 2.宏信义齿制作中心 呼和浩特 010050)

表面处理对钴铬合金与瓷结合力的影响

杨静1郑丰富2

(1.内蒙古医学院附属人民医院口腔科; 2.宏信义齿制作中心 呼和浩特 010050)

目的 研究不同表面处理方法对钴铬合金与瓷结合力的影响,以寻找合理有效的钴铬合金表面处理方法,为临床钴铬烤瓷修复体的制作和应用提供理论依据。方法 本实验根据ISO9693标准中三点弯曲法制作试件,试件随机分3组,每组16个,分别采用600目砂纸打磨,打磨+喷砂及打磨+喷砂+酸洗的表面处理方法,于试件中部烤瓷,通过对结合强度的测试分析,钴铬合金与瓷的结合强度,将结果与Ni-Cr合金组进行比较。结果 经过喷砂和喷砂酸洗后,Vita Titankeramik瓷粉与钴铬的结合强度为(47.36±4.52)MPa和(50.44±4.93)MPa,显著高于打磨组的(38.12±3.78)MPa(P<0.05),喷砂和喷砂酸洗组之间无统计学差异。通过喷砂及喷砂处理的各组结合强度均达到ISO9693临床标准(>25MPa)。结论 喷砂及喷砂酸洗能有效增强钴铬与瓷的结合力,满足临床应用要求。

表面处理 钴铬 结合强度

钴铬合金因其有合适的物理机械性能,价格相对低廉,因而越来越广泛应用于牙科领域[1]。但Co-Cr合金在高温下,在表面形成一层污染层,影响Co-Cr与瓷间形成有效结合,从而减短修复体的寿命。很多关于如何测量及提高Co-Cr与瓷结合强度的研究已经广泛开展。喷砂和酸洗作为常用的表面处理技术,会对修复体的粘接强度、抗折强度和冠的适应性产生不同程度的影响[1～2]。本实验旨在研究表面喷砂及化学溶液处理对Co-Cr与瓷结合强度的影响。

1 材料与方法

1.1 材料和设备

Multimat Touch烤瓷炉(Dentsply,USA),Vita Titankeramilk,4M色(Vita公司 Germany),Wirobond C钴铬烤瓷合金(BEGO,Germany),50μm氧化铝喷砂剂(Dentsply, USA),化学研磨液(日本才八う株日式会社,Japan),MTS材料测试机(MTS Synergie 100,MTS Systems公司,USA)。

1.2 试件制作

铸造软质Co-Cr合金制作48个样本(25.0mm×3.0mm×0.5mm),表面用氧化铝砂纸由粗到细(280/400/600目)依次打磨,随机平均分成3组,每组16个样本,第1组不经过表面处理,丙酮超声清洗10min;第2组喷砂处理(5bars,20s),喷嘴距试件表面10min;第3组喷砂处理同第2组,超声清洗后化学研磨液处理(酸洗120s),超声清洗10min。各组试件根据ISO9693标准在试件中间烧结瓷粉8.0mm×3.0mm×1.0mm,然后分2次涂布烧结遮色瓷,厚约0.2mm,最后上体瓷,控制最后瓷层厚度为1.0mm,烧结过程完全按厂家说明操作。制作14个26.0mm×4.0mm×1.0mm对照组蜡型,普通烧瓷钢铸造后打磨至25.0mm×3.0mm×0.5mm大小,超声清洗10min,常规喷砂处理、清洗,上常规dSIGN瓷方法同上。

表1 不同处理方法对Co-Cr合金与瓷结合强度的影响(±s)

表1 不同处理方法对Co-Cr合金与瓷结合强度的影响(±s)

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1.3 操作标准

测试按照ISO9693操作规程进行,在试件中每组随机抽取14个试件(另2个备用),试件置于MTS材料测试机上,两支点半径为1.0mm,支点间距20mm,瓷面向下,用曲率半径为1.0的加载头,在试件金属面中点处施加与金瓷结合界面垂直的力。加载速度为1.0mm/min,记录最大加载值F即金瓷结合力。对照组(Ni-Cr)结合力测试方法同钴铬合金试件。结合强度按公式:Z=K×F(N/mm2),K为一常数。根据ISO9693上关于K值的计算公式实验中Co-Cr合金的K值为5.07。Ni-Cr合金K为3.98。

将各组测试结果进行单因素方差分析,得出统计学结论。

2 实验结果

2.1 扫描电镜观察

扫描电镜观察可见,未经喷砂和酸洗表面处理的钴铬合金表面是打磨后的纹理(图1)。经过喷砂和酸洗处理后的钴铬合金表面形成一层有效的氧化膜(图2)。

2.2 结合力测试结果

各组试件的结合力测试结果,见表1。

由表1可见,未经表面处理的Co-Cr合金与瓷的结合力显著低于其他处理组,但高于ISO 9693标准规定的最 低金瓷结合强度(25MPa)。喷砂酸洗组结合力略高于喷砂组,但无统计学差异(P>0.05)。单纯打磨组钴铬烤瓷结合力与对照组Ni-Cr合金的烤瓷结合力相比未见明显差异。

3 讨论

Co-Cr合金作为目前常用的金属-烤瓷修复体材料,被广大医师广泛使用,合金在一定条件下表面形成一薄层氧化物,而合金表面的氧化层又是化学结合的必备条件。氧化是在除气的基础上再加热至预定终点温度,在非真空状态下继续推持5～10min完成的,合金表面的氧化层是金-瓷结合的前提,过薄或过厚都使结合强度降低。氧化不足不能提供足够的金瓷化学结合和良好的润湿效果;氧化过分将形成过厚的氧化层,此氧化层的热膨胀系数与瓷不匹配,在金-瓷复合体加热冷却过程中就会形成一薄弱易损的残余应力而导致介面直接折裂。

理想的氧化层应为0.2～2mm,可达到最大的结合强度[2]。 在以往一些研究中,用金涂层处理金属表面可以显著提高金瓷脊结合力,但金涂层是否对含有钴铬烤瓷修复体起同样作用,尚待研究[3]。

本实验结果显示钴铬表面经过喷砂及喷砂酸洗联合处理后,钴铬合金与瓷的结合力显著提高;打磨组未经处理的钴铬与瓷的结合力最低,为(38.12±3.78)MPa,远低于经过表面处理的Co-Cr合金结合力(50.44±4.93)MPa。

实验结果提示,未经喷砂或酸洗处理的钴铬表面,不能形成有效的钴铬与瓷的结合。喷砂能去除打磨过程中金属表面产生的窝沟,突起及表面碎片等,有利于形成一定机械锁合,同时也增加了钴铬与瓷的粘结面积,提高了钴铬表面的可湿性,从而提高钴铬与瓷的结合力[4～6]。喷砂酸洗联合处理还能增加钴铬表面粗糙度,同时避免喷砂形成的部分应力集中。同时本实验采用的瓷粉均有粘结剂的组分,能阻止高温下钴铬表面形成松散无粘附性的氧化层,增强钴铬与瓷的结合力[7]。

图1 试验前试件表面SEM观察(×1000)

钴铬与瓷结合成功于否重要的一点是能否形成理想的氧化膜,如何进行有效的表面处理是增强钴铬与瓷结合力的关键,本实验结果提示喷砂及喷砂酸洗处理能使钴铬表面形成较为有效的氧化层,从而提高钴铬与瓷的结合力。同时喷砂酸洗需要的设备简单、操作方便,对临床和技工具有较大的可实施性。

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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

图2 喷砂酸洗后试件表面SEM观察(×1000)

2011-01-02