牙科CAD-CAM用氧化鋯陶瓷的顏色調(diào)控及其低溫時效研究.pdf

1、釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷(Y-TZP)由于其在應(yīng)力作用下能夠發(fā)生馬氏體相變而具有極佳的室溫力學(xué)特性，加之良好的耐磨性能、抗腐蝕性、生物安全性和低的熱傳導(dǎo)率，使其成為理想的牙科修復(fù)用陶瓷材料，與其它牙科陶瓷材料比較，它具有最高的力學(xué)性能。目前未著色牙科氧化鋯多呈白色到象牙色，具有一定的半透明性，雖然能夠較容易的模擬自然牙顏色，但并不能滿足臨床對修復(fù)體顏色的要求，其表面往往需要遮色，這會使材料喪失一部分透明性，而如果氧化鋯本身顏色被調(diào)整到與擬修復(fù)牙

2、齒的明度和飽和度接近，將會使牙齒配色變得簡單易行，同時可以節(jié)省臨床基牙預(yù)備空間，獲得良好的質(zhì)感。通常著色可以有兩種方法，一種是將預(yù)燒結(jié)氧化鋯浸入含有金屬離子的染色液中滲透，然后燒結(jié)；另一種方法可以在氧化鋯粉體中添加著色氧化物。滲透染色液的方法操作簡單，但容易產(chǎn)生著色不均勻的情況，受操作的影響較大，同時并不能常規(guī)應(yīng)用于其它品牌的氧化鋯陶瓷，而氧化鋯材料在生產(chǎn)中加入著色氧化物，可以控制顏色準(zhǔn)確均一，對材料的半透明性影響較小，是一種比較理想的

3、顏色解決方案。Y-TZP陶瓷是牙科全瓷修復(fù)的核心瓷材料，具有一定的半透明性，為了獲得美觀逼真的自然牙形態(tài)，氧化鋯基底需要構(gòu)筑飾面瓷，這樣就形成了雙層瓷結(jié)構(gòu)，將核心瓷著色到什么程度恰好與其上的飾面瓷材料達到良好的顏色匹配是其再現(xiàn)自然牙顏色的關(guān)鍵，其中可能的影響因素有核心瓷的半透明性、明度、飽和度、飾面瓷材料的半透明性或遮色性等。穩(wěn)定的四方相氧化鋯還可以在低溫下自然發(fā)生向單斜相的相變，尤其是在有水和潮濕的環(huán)境中，所引起的強度降低，這一現(xiàn)象被

4、稱為低溫時效效應(yīng)(Low-temperature degradation，LTD)，氧化鋯陶瓷的低溫時效效應(yīng)會導(dǎo)致材料力學(xué)性能的下降，對材料在口腔環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕可能產(chǎn)生強化作用。 本研究的目的是選取適合的著色氧化物對市售的(3Y-TZP)氧化鋯粉體進行著色，系統(tǒng)地研究了著色氧化物及其組合著色對氧化鋯最終顏色和力學(xué)性能的影響，參考VITA-3D Master的明度空間初步制定了5個明度等級的顏色配方，對顏色進行測定，．以期獲得臨

5、床上既常用又通用的著色氧化鋯配色方案，考察了著色氧化鋯材料與飾面瓷的結(jié)合性能和斷裂方式，并對市售的多種品牌氧化鋯材料和自制產(chǎn)品進行了低溫時效性能的研究。結(jié)果如下： 1．添加單一氧化物對氧化鋯顏色的影響：①添加氧化鈰后材料的明度為85左右，對a·值略有降低，偏綠色品，總體波動范圍不大，在-5～-4之間，b·值提高，材料的顏色調(diào)向黃綠色相偏移，隨氧化鈰含量的提高，顏色的飽和度增加較大而明度則變化不大。②添加氧化鉺后材料的明度略有降低

6、，但仍然偏高(＞80)，對a·值則有明顯的提高，b·值則降低，隨氧化餌含量的提高，材料的顏色調(diào)向紅蘭色相偏移，含量多的略呈紫色，顏色的飽和度比較低。③添加氧化鐵后材料的明度呈逐漸下降趨勢，變動范圍75.27-83.85，添加量超過0.06wt％后對a·值則有明顯的提高，b·值同時增大，材料的顏色調(diào)向黃紅色相偏移，明度下降的同時飽和度逐漸增大。④添加氧化鉍后材料的明度范圍83.31～85.24，a·值范圍1.5～2.15，b·值范圍7.3

7、7～9.19，波動范圍不大，總體顏色呈淡橙黃色。 2．復(fù)合添加劑的影響：①氧化鈰、氧化鉺復(fù)合著色后，隨氧化鈰和氧化鉺含量的增加，對材料明度的影響并不大，范圍83.99～86.99，仍然在較高的水平上，單獨氧化鈰著色使氧化鋯呈黃綠色相，a·值隨氧化鈰變化不大，但隨氧化鉺含量的增加而迅速增大，使材料的著色從黃綠色相向黃紅色相偏移，b·值隨氧化鈰含量的增加而增大，但隨氧化鉺的增加略有降低。 ②氧化鐵和氧化鉍復(fù)合著色后，與未添加

8、氧化鉍而單獨添加氧化鐵的曲線相比較，添加氧化鉍后可以使材料的整體明庹進一步降低，使a·值增大，其中氧化鐵含量在0.06wt％～0.12wt％這一范圍比較明顯，b·值也進一步增大，說明材料顏色的明度變暗，飽和度加深。 3．在本研究所選擇的顏色添加劑范圍內(nèi)，單獨添加氧化鐵后，材料的抗彎強度先呈下降趨勢，添加量達到0.15％時強度沒有再繼續(xù)下降，而且整體強度保持在988Mpa以上；單獨添加氧化鈰后，材料的抗彎強度亦呈先下降趨勢，添加量

9、達到4％時強度沒有再繼續(xù)下降，整體強度仍保持在965Mpa以上，這兩種著色劑添加后對材料抗彎強度的影響較小，在顏色調(diào)控的范圍內(nèi)是可以接受的。單獨添加氧化鉺后，材料的抗彎強度呈下降趨勢，最低強度在426Mpa，對材料機械性能的影響較大。 4．本研究通過對氧化鋯粉體進行著色處理，配置出具有一定顏色梯度和半透明性的本體著色氧化鋯材料，顏色空間范圍是L·：67.76～77.78；a·：-2.19～3.80；b·：12.13～25.01。

10、顏色空間與Vita In-Ceram YZ染色液比色板近似，與中國人自然牙色空間基本重合，適宜用于臨床上與飾面瓷顏色匹配。 5．采用一定組分的著色氧化物對氧化鋯粉體進行著色，與未著色氧化鋯相比，力學(xué)性能沒有受到明顯的影響，晶相結(jié)構(gòu)為四方相。與飾面瓷結(jié)合后雙層瓷結(jié)構(gòu)的斷裂模式為核心瓷的張應(yīng)力失敗同時，發(fā)生飾面瓷的破碎和瓷層剝脫。著色和未著色氧化鋯材料與VITA VM9飾面瓷具有良好的物理匹配性。 6．低溫時效研究結(jié)果表明：

11、除Cercon Smart氧化鋯陶瓷外，TZ-3YS、Kavo、Vita和Ivoclar氧化鋯在體外時效條件下均觀察到了m相含量隨時效時間的延長而增加，其中以TZ-3YS時效相變量最大，Kavo次之，Vita和Ivoclar相近；力學(xué)測試結(jié)果顯示TZ-3YS氧化鋯在時效前后三點彎曲強度沒有衰減；即使是在XRD未檢測出m相的cercon Smart氧化鋯陶瓷樣品表面，用原子力顯微鏡仍觀察到晶核的生成和相變區(qū)的生長，TZ-3YS陶瓷表面相變