牙科CAD-CAM用氧化鋯陶瓷的顏色調(diào)控及其低溫時(shí)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(duì)修復(fù)體顏色的要求，其表面往往需要遮色，這會(huì)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(huì)使牙齒配色變得簡(jiǎn)單易行，同時(shí)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(jiǎn)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(shí)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(duì)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(dá)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(qiáng)度降低，這一現(xiàn)象被

4、稱為低溫時(shí)效效應(yīng)(Low-temperature degradation，LTD)，氧化鋯陶瓷的低溫時(shí)效效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致材料力學(xué)性能的下降，對(duì)材料在口腔環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕可能產(chǎn)生強(qiáng)化作用。 本研究的目的是選取適合的著色氧化物對(duì)市售的(3Y-TZP)氧化鋯粉體進(jìn)行著色，系統(tǒng)地研究了著色氧化物及其組合著色對(duì)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(gè)明度等級(jí)的顏色配方，對(duì)顏色進(jìn)行測(cè)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(duì)市售的多種品牌氧化鋯材料和自制產(chǎn)品進(jìn)行了低溫時(shí)效性能的研究。結(jié)果如下： 1．添加單一氧化物對(duì)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(duì)a·值略有降低，偏綠色品，總體波動(dòng)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(duì)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(shì)，變動(dòng)范圍75.27-83.85，添加量超過(guò)0.06wt％后對(duì)a·值則有明顯的提高，b·值同時(shí)增大，材料的顏色調(diào)向黃紅色相偏移，明度下降的同時(shí)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(dòng)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(duì)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(dú)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(dú)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(jìn)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(jìn)一步增大，說(shuō)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(dú)添加氧化鐵后，材料的抗彎強(qiáng)度先呈下降趨勢(shì)，添加量達(dá)到0.15％時(shí)強(qiáng)度沒(méi)有再繼續(xù)下降，而且整體強(qiáng)度保持在988Mpa以上；單獨(dú)添加氧化鈰后，材料的抗彎強(qiáng)度亦呈先下降趨勢(shì)，添加量

9、達(dá)到4％時(shí)強(qiáng)度沒(méi)有再繼續(xù)下降，整體強(qiáng)度仍保持在965Mpa以上，這兩種著色劑添加后對(duì)材料抗彎強(qiáng)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(dú)添加氧化鉺后，材料的抗彎強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，最低強(qiáng)度在426Mpa，對(duì)材料機(jī)械性能的影響較大。 4．本研究通過(guò)對(duì)氧化鋯粉體進(jìn)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(guó)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(duì)氧化鋯粉體進(jìn)行著色，與未著色氧化鋯相比，力學(xué)性能沒(méi)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(shí)，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(shí)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(shí)效條件下均觀察到了m相含量隨時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，其中以TZ-3YS時(shí)效相變量最大，Kavo次之，Vita和Ivoclar相近；力學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示TZ-3YS氧化鋯在時(shí)效前后三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度沒(méi)有衰減；即使是在XRD未檢測(cè)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(zhǎng)，TZ-3YS陶瓷表面相變