口腔材料学教学-口腔修复陶瓷材料

四川大学华西口腔医学院口腔材料学教研室李伟第十三章口腔修复陶瓷材料1无机非金属材料无机胶凝材料天然矿物材料玻璃氧化物陶瓷非氧化物陶瓷2无机胶凝材料：水泥，石膏，石灰等（有机胶凝材料：沥青，树脂等）天然矿物材料：来源于矿物或岩石，改造但不改变其理化性质直接应用的材料，如大理石，石棉什么是玻璃？物质的三种聚集状态：气、固、液态固态和液态又存在两种：晶态、非晶态玻璃是具有非晶态结构的固体材料玻璃内的原子排列和液体相似，又被称作“固态液体”制作玻璃一般需要快速冷却，让原子来不及有序排列形成结晶。内容1.陶瓷材料概述2.金属烤瓷材料3.全瓷材料：烧结全瓷材料热压铸全瓷材料粉浆堆涂玻璃渗透全瓷材料切削成型全瓷材料4.成品义齿瓷牙5第一节陶瓷材料相关知识Introductiontoceramicmaterials一、陶瓷简介二、陶瓷的结构三、普通陶瓷四、特种陶瓷五、陶瓷的性能6一、陶瓷简介粉体坯体陶瓷成型烧结1.陶瓷的定义以粘土、长石、石英为主要原料，经过粉碎、混炼、成型、煅烧等制作的产品。广义陶瓷：用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料。782.历史陶瓷是我国古代劳动人民的伟大发明之一。china：陶瓷；中国china:昌南镇(北宋后改为景德镇)8陶和瓷是一回事吗？陶（pottery,earthware）：历史约1—1.5万年，世界各地共同起源，坯料普通粘土，烧结温度低于1000度瓷（china,ceramic）：历史约3000年，起源于中国（景德镇？郑州？），坯料高岭土（特殊粘土，又叫瓷土），烧结温度高于1200度SiO2Al2O3R2O+RO65～757～304～333.普通陶瓷的主要化学组成（质量%）10114.陶瓷的结构陶瓷材料的结合键离子晶体-以离子键结合的晶体。金属氧化物。MgO、Al2O3、ZrO2共价晶体-以共价键结合的晶体。金刚石、SiC、Si3N4、BN12陶瓷材料的相组成陶瓷一般是多相多晶材料。由晶体相、玻璃相、气相组成。（陶瓷的三相结构）1213一、晶体相陶瓷材料最主要的组成相主晶相氧酸盐（硅酸盐、钛酸盐）、氧化物、非氧化物1314二、玻璃相玻璃相是陶瓷材料的原子不规则排列的组成部分，其结构类似于玻璃。积极作用：填充晶体之间的空隙，提高材料的致密度；降低烧结温度；阻止晶型转变、抑制晶粒长大。不利影响：降低陶瓷强度和耐热性能。15云母玻璃陶瓷中的玻璃相16三、气相陶瓷气孔主要是坯体各成分在加热过程中发生物理、化学作用所生成的空隙。气孔对陶瓷的机械性能是不利的，它降低材料的强度，是造成裂纹的根源。但对降低陶瓷比重，增加吸水性，促进细胞生长等有利。17二硅酸锂玻璃陶瓷中的气孔植骨用多孔陶瓷18日用瓷建卫瓷工业瓷三、普通陶瓷(traditionalceramics)普通陶瓷以天然硅酸盐(粘土、石英、长石)为原料烧成的制品。普通陶瓷的分类191.日用瓷餐具瓷茶具瓷202.建卫瓷建筑瓷卫浴瓷213.工业瓷电瓷绝缘子微孔陶瓷22四、特种陶瓷(advancedceramics)结构陶瓷功能陶瓷以非硅酸盐类化合物或人工合成化合物为原料烧成的制品。特种陶瓷特种陶瓷的分类23氧化物结构陶瓷Al2O3ZrO2碳化物结构陶瓷SiCC氮化物结构陶瓷Si3N41.结构陶瓷结构陶瓷的种类24特点：化学稳定性好、抗氧化性强、熔融温度高、高温强度高。氧化铝氧化锆氧化物结构陶瓷25Al2O3陶瓷的性能特点及应用强度高、硬度高：机械加工磨料、磨具熔点高、抗腐蚀：耐火材料优良的化学稳定性：坩埚人体关节优良的光学特性：透光材料纳蒸汽灯管26氧化铝坩埚透明氧化铝27SiC陶瓷性能特点：高硬度、高的高温强度、高导热性、抗蠕变性好、抗酸和金属熔体、不抗碱应用：高温结构材料发动机、喷管等。28碳化硅陶瓷轴承碳化硅耐腐蚀潜水泵部件292.功能陶瓷功能陶瓷的种类光学陶瓷:光纤激光晶体材料生物陶瓷:人工关节口腔陶瓷30光学陶瓷光纤陶瓷插芯掺钕钇铝石榴石陶瓷（Nd:YAG）激光材料31生物陶瓷人工关节口腔陶瓷陶瓷在口腔医学中的应用29口腔修复用陶瓷材料的种类口腔修复陶瓷材料金属烤瓷材料全瓷材料烧结全瓷材料白榴石增强长石质烤瓷材料氧化铝增强烤瓷材料热压铸全瓷材料白榴石增强热压铸全瓷材料二硅酸锂增强热压铸全瓷材料粉浆堆涂玻璃渗透全瓷材料氧化铝基玻璃渗透陶瓷尖晶石基玻璃渗透陶瓷玻璃渗透氧化铝增韧氧化锆陶瓷切削成型全瓷材料可切削长石基烤瓷二硅酸锂基切削陶瓷玻璃渗透切削陶瓷尖晶石基玻璃渗透切削陶瓷氧化铝基玻璃渗透切削陶瓷氧化锆基玻璃渗透切削陶瓷烧结切削陶瓷氧化钇稳定氧化锆陶瓷氧化铝烧结切削陶瓷30第二节金属烤瓷材料porcelain-fused-to-metal341.概述2.烤瓷粉3.烤瓷合金4.金瓷结合5.制作步骤一、概述1.概念烤瓷熔附金属修复体也称金属烤瓷冠或桥(porcelain-fused-to-metalcrownandbridge)，是由低熔瓷粉熔附到金属基底冠上的金-瓷复合结构(ceramic-metalsystem)。低熔瓷粉就是金属烤瓷材料，又叫金属烤瓷粉。352.金属烤瓷冠的结构361940年Woolson提出在金属上烧结陶瓷的想法。1950S，解决了金瓷匹配。传统烤瓷修复材料金属烤瓷修复材料1774年法国的Duchateau采用陶瓷制作义齿3.历史及发展历史37发展•1956年美国低熔烤瓷与金合金联合制成混合冠形态好，表面光洁，精度高；大气中烧结气孔多，美观差，强度低•1960S真空烧结技术运用，美观好，强度高•随后非贵金属的使用极大普及镍铬合金、纯钛、钛合金、钴铬合金•1970年代末我国开始自行研制•1980年代我国逐步开展此项业务384.特点(1).兼有金属全冠的强度和瓷的美观(2).颜色、外观、质感逼真，色泽稳定(3).表面光滑，耐磨性强(4).不易变形，抗折力强(5).具有一定的耐腐蚀性(6).属“长久性”修复体395.应用现状应用广泛，是牙体、牙列缺损常见的修复形式。40二、烤瓷粉(ceramicsforporcelain-fused-to-metal)金属烤瓷修复工艺中使用的陶瓷材料是以瓷粉的形态供货的，所以一般被称为齿科烤瓷粉(dentalporcelainpowder)。41(一)组成齿科烤瓷粉（简称烤瓷粉）是由长石、石英、陶土的混合物经烧结、粉碎后制备而成。烤瓷粉中主要包括三种不同使用功能的瓷粉：遮色瓷(opaque)、体瓷(body)或本质瓷（dentine）、釉质瓷（enamel）。42长石长石为造岩矿物，化学成分为不含水的碱金属与碱土金属铝硅酸盐，主要是钾、钠、钙和少量钡的铝硅酸盐。口腔陶瓷中的长石为钠长石与钾长石的混合物，作为熔剂使用，是形成玻璃相的主要成分。烧结中大部分长石形成玻璃质，少部分与其它金属氧化物形成白榴石晶体，起改善金瓷结合，提高强度的作用。白榴石：Na2O·Al2O3·4SiO2Na2O·Al2O3·6SiO2K2O·Al2O3·6SiO2长石43表两种齿科烤瓷粉的化学成分44BiodentCeramcoBiodentCeramcoOpaqueB62Opaque60DentinBD27DentinT69SiO2Al2O352.013.5555.011.6556.911.8062.213.40K2O11.059.610.011.3Na2O5.284.755.425.37TiO23.01----0.61----ZrO23.220.161.460.34SnO26.415.00----0.50RbO20.090.040.100.06CaO--------0.610.98BaO1.09----3.52----ZnO----0.26--------B2O3,H2O4.313.549.585.8545以上各种金属烤瓷粉在组成及含量范围上的差异，形成各层瓷的特点。如遮色瓷应具备良好的遮盖底层金属色的作用，而且它与底层金属直接接触，对于金属和陶瓷的结合特别重要。根据这两方面的特殊要求，在其基本组成中，一般降低SiO2含量，而增加SnO2、ZrO2和TiO2等氧化物的含量，既达到遮色效果，又有利于与金属的结合。46（二）特性•具有天然牙的色泽•能够遮盖金属基底冠的颜色•具有良好的可操作性•与金属形成机械、化学结合47(三)机械和物理性能48三、烤瓷合金(Alloysforporcelain-fused-to-metal)(一)分类:贵金属与非贵金属贵金属是指在口腔潮湿环境中耐腐蚀、耐氧化的金属，包括金（Au）、铂（Pt）、铱（Ir）、锇（Os）、钯（Pd）、铑（Rh）、钌（Ru）等。因为银（Ag）在口腔内容易腐蚀，所以未将银包括在内。贵金属在加热铸造、焊接过程中能保持良好的色泽，并且有优良的抗氧化和抗腐蚀性能，是比较理想的口腔用金属材料。49(二)贵金属合金合金中一种或几种贵金属总含量不小于25%的合金属于贵金属合金。1)金合金(goldalloys)金铂钯合金Au-Pt-Pd金钯合金Au-Pd金钯银合金Au-Pd-Ag2)钯合金钯银合金Pd-Ag钯铜合金Pd-Cu(三)非贵金属合金1)镍铬合金Ni-Cr2)钴铬合金Co-Cr3)纯钛和钛合金50(一)金属烤瓷材料与金属的结合形式1.机械结合金属表面粗化形成凹凸不平表面。四、金瓷结合512.物理结合主要是指两者之间的范德华力，即分子之间的吸引力。3.压力结合是指当烤瓷的热膨胀系数略小于合金时，在烧结温度降到室温时产生压缩应力而增强烤瓷材料与金属之间的结合。524.化学结合是指合金表面氧化层与烤瓷材料中的氧化物发生化学反应，通过金属键、离子键、共价键等化学键所形成的结合。53（二）烤瓷与金属结合的匹配问题烤瓷与金属结合的匹配，主要受二者的热胀系数及瓷在金属表面的润湿性两方面的影响。1.热胀系数的影响5455(一)金属冠核的制作(二)金属冠核的预处理:表面粗化清洁800℃除气1100℃预氧化(三)涂瓷及烧结成型五、制作步骤565758第三节全瓷材料dentalall-ceramicmaterials591.概述2.烧结全瓷材料3.粉浆堆涂玻璃渗透全瓷材料4.热压铸全瓷材料5.切削成型全瓷材料60一、概述61全瓷材料的优点•良好生物相容性良好的美观性烤瓷牙龈缘黑线61金属烤瓷和全瓷透光性对比金属烤瓷修复体全瓷修复体62全瓷材料的缺点•难以制造•价格昂贵（与制造复杂有关）•高的临床失败率63全瓷材料的种类全瓷材料堆塑成型烧结全瓷材料白榴石增强长石质烤瓷材料氧化铝增强烤瓷材料烧结全氧化铝瓷粉浆堆涂玻璃渗透全瓷材料尖晶石基玻璃渗透陶瓷氧化铝基玻璃渗透陶瓷玻璃渗透氧化铝增韧氧化锆陶瓷热压铸成型热压铸全瓷材料白榴石增强热压铸全瓷材料二硅酸锂增强热压铸全瓷材料切削成型切削成型玻璃渗透陶瓷尖晶石基玻璃渗透切削陶瓷氧化铝基玻璃渗透切削陶瓷氧化锆基玻璃渗透切削陶瓷可切削长石基烤瓷二硅酸锂基切削陶瓷烧结切削陶瓷氧化钇稳定氧化锆陶瓷氧化铝烧结切削陶瓷64几种代表性全瓷材料一、长石基烤瓷材料(Vita1960)二、热压白榴石增强陶瓷(Empress1986)三、热压二硅酸锂玻璃陶瓷(EmpressⅡ1994)四、氧化铝基玻璃渗透陶瓷(Inceram2019)五、氧化锆基切削陶瓷(ProceraLavaCerconEverest2019)65二、烧结全瓷材料先将材料堆积在代型上，然后通过高温烧结成型。1.白榴石增强长石质烤瓷材料组成：与金属烤瓷材料类似，含35-45%白榴石晶体（普通金属烤瓷材料白榴石约15-25%）性能：强度韧性增加，抗裂纹能力加强应用：前牙冠，贴面，嵌体，高嵌体等662.氧化铝增强烤瓷材料组成：长石玻璃相+氧化铝晶体性能：氧化铝晶体含量↑，强度↑，透明性↓应用：前牙及后牙基底3.烧结全氧化铝瓷组成：全氧化铝粉性能：密度高，强度高，半透明应用：适合后牙冠桥67三、粉浆堆涂玻璃渗透全瓷材料1、氧化铝基玻璃渗透陶瓷瓷粉为纯氧化铝，玻璃渗透后形成氧化铝+玻璃相互贯穿体，强度高，透明性差，适合做桥基底核2、尖晶石基玻璃渗透陶瓷主晶相为镁铝尖晶石，与渗透玻璃透明度相近，半透明性高，强度略低，