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牙科CAD/CAM加工用可切削云母微晶玻璃的研究

秦燕军  
【摘要】: 瓷修复技术是治疗牙体、牙列缺损的主要方法之一,目前临床上最常应用 的瓷修复体是金瓷修复体。由于使用了金属基底,金瓷修复体具有自身难以克 服的缺点,如金属离子析出所造成的生物相容性差以及透光率低等,从而影响 了修复体的美观性能。全瓷修复体的应用则能避免上述缺点,达到自然的美观 效果和最佳的生物相容性,全瓷修复将成为固定修复的主流。 传统的全瓷修复体通常是采用注浆成型、失蜡铸造或热压预先晶化的玻璃 等方法制作的,采用这些方法所制作的修复体的质量,在很大程度上取决于牙 科技师的个人技术,此外,在加工过程中所造成的微缺陷也降低了陶瓷材料的 断裂强度,增加了修复体失败的几率。近年来,计算机辅助设计/计算机辅助加 工(CAD/CAM)技术在口腔修复领域的应用,彻底改变了传统的失蜡铸造修 复体制作方法,使修复工艺发生了革命性的变化,使口腔修复学跨入了现代高 科技领域。这种先进的修复体制作技术减少了操作工序、缩短了加工时间,患 者一次就诊就能完成修复体的制作和粘戴,因此具有广阔的应用前景, CAD/CAM技术己成为全瓷修复领域颇具发展潜力的技术。 本文的指导思想是研制工业预成的可切削四硅氟云母微晶玻璃瓷块,直接 用于牙科CAD/CAM系统加工成型,简便、快速地制作牙科全瓷修复体。研制 中兼顾材料的力学性能和美观效果,加工成型后该材料不需进一步热处理,从 而大大节省临床操作时间。 本研究选用K_2O-MgO-MgF_2-SiO_2系统研制四硅氟云母微晶玻璃,采用 SiO_2、K_2CO_3、MgO、MgF_2、ZrO_2、A1_2O_3等为基本原料,经1500℃熔融2h制 成基质玻璃。参考基质玻璃的差热分析结果,确定玻璃的核化温度为650℃, 核化时间1h;晶化温度1060~1160℃,晶化时间4h。经上述程序热处理后, 成功地研制出了主晶相为四硅氟云母(KMg_(2.5)Si_4O_(10)F_2)的微晶玻璃。 通过改变玻璃配料中氧化锆、氧化铝的含量以及调整晶化热处理温度,采 用差热分析(DTA)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜观测(SEM) 及各项理化性能测试等方法,研究了氧化锆、氧化铝含量及晶化温度对四硅氟 云母微晶玻璃晶化特征、微观结构及各项理化性能的影响;采用Cerec Ⅱ型牙 第四军医大学博士学位论文 科CADCAM系统,对研制的四硅氟云母微晶玻璃预成瓷块进行了临床切削实 验;通过急性溶血试验、细胞毒性试验、口腔粘膜刺激试验和短期全身毒性试 验,对研制的四硅氟云母微晶玻璃的主物相容性进行了综合评价。结果表明: 1.微晶玻璃的主晶相、微观结构、各项力学性能及化学耐久性不受氧化 钻含量的影响;增加氧化钻的含量可以提高微晶玻瞩的密度;微晶玻璃的透射 率和吸收率随氧化铬含量的增加而提高。 2.微晶玻璃的主晶相、密度、显微硬度及化学耐久性不受氧化铝含量的 影响;增加氧化铝的含量将降低云母微晶玻璃的析晶能力,减小析出晶粒的尺 寸和径厚比。 3.微晶玻璃的主晶相、密度、显微硬度及化学耐久性不受晶化温度的影 响;升高晶化温度可以提高云母晶粒的直径和径厚比,并能提高微晶玻璃的三 点弯曲强度、断裂韧性和可切削性能;微晶玻璃的半透明度随晶化温度的升高 而降低。 4.微晶玻璃的力学性能与其微观结构密切相关,当晶粒直径介于2~sp m时,材料的强度、韧性及可切削性能最好,过大和过小的晶粒尺寸都不利于 材料力学性能的提高。 5.经配方筛选和工艺优化,研制出的云母微晶玻璃(5号配方lllo℃晶 化 4h)的抗弯强度门.68MPa)和断裂韧性Q.60MPa·m’勺均高于国外同类 产品 Dicor MGC.F(152MPa、2*gMPa·mm)和 Vita Mark 11(84MPa、 1.26MPa·m‘勺,脆性指数门.80 n md)则小于Dicor MGC.F(4.84 u m刁)和Vita Mark 11侣.35 n m“人即该材料的强度、韧性及可切削性能优于国外同类产品。 6.经 CADCAM临床切削实验,成功地制作出了全瓷冠修复体,结果证 实,自行研制的四硅氟云母微晶玻璃具有良好的可切削性能。 7.生物相容性实验表明该微晶玻璃的临床应用具有可靠的生物安全性。


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