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铸造纯钛冠桥专用包埋料的研制

杨瑟飞  
【摘要】:将工业上的熔模精铸工艺和金属钛优良的生物、物理、机械性能结合起来,制作口腔科精密的钛冠桥修复体,具有良好的应用前景。但由于钛的化学性质十分活泼,铸造时极易引起表面污染,因此如何选择一种与钛呈钝性反应,又能充分补偿钛铸造收缩的包埋材料已成为当务之急。本研究是在已经开发出国产真空—离心—压力牙科铸钛机的基础上,研制一种专用的高精度纯钛冠桥包埋材料。首先比较了不同粘结剂及耐火氧化物配方浇铸型壳过程中的工艺参数、型壳的各项性能指标,筛选出包埋料的配方,经包埋熔模、铸造,获得质量优良的钛铸件。经过反复筛选确定了较为理想的粘结剂及耐火氧化物的配方,并按照此配方观察了型壳的室温强度、高温强度及残留强度;测绘了胶凝体的热膨胀曲线,制定了相应的焙烧程序;重点解决了耐火材料与钛液反应的问题,并测量了标准冠的精度;分析了铸件表面污染层的成份及厚度,并对铸造标准片材的抗拉强度、屈服强度及延伸率进行了测定。为了使研制的包埋料能用于临床,还检测了用此包埋料完成的铸件的生物安全性,最后选用临床患者的实际模型模拟了整个冠桥铸造的工艺过程,测量了真实冠桥的精度。具体研究结果如下: 1.在现有包埋工艺的基础上,分别对是否设排气道、内包埋层数的多少及不同浇铸温度等对钛铸件宏观质量及精度的影响进行了分项预实 第四军医大学博士学位论文 验,确定了一个改良的综合工艺方案。并用此工艺与现有包埋工艺对纯 钦冠精度的影响进行了对比,发现在包埋材料不变工艺改进后仍能在一 定程度上提高铸件的尺寸精度。改进前近咬合面内部适合性的差异值为 177协m,改进后为104林m;改进前边缘适合性的差异值为151协m,改进 后为88林m。 2.采用错系耐火材料,配制A、B两种粘结剂,按3种不同的粉液 比浇铸片状试样,在焙烧炉中缓慢升温、铸造。在焙烧炉升温到900℃时, A组材料表面剥脱高温强度差,铸腔形成不规则的蜂窝状结构,无法继续 浇铸铸件。B组粉液比为7.5:1的浆体分散性较为理想,流动性较好。 焙烧至900℃时,无材料剥脱现象,高温强度好,铸腔内表面光滑无裂纹。 铸件表面均呈现灰黄色,完整清晰。粘结剂的PH为10.01、动力粘度2.9一 3mPa’s、比重为1 .35留cm3,且在5日内各指标无显著差异。胶凝体的PH 值为9.54。进行Lg(34)正交试验设计,综合评定认为粉液比7.5:1, 粘结剂与促硬剂的比200:1,粉料占耐火材料的35%,搅拌时间305一 605是最好的因素水平,此实验组号为5#,5#实验组浆料流动性为 212.5~,初凝时间6045,终凝时间13505,型壳的室温强度、高温强度、 残余强度分别为1.49MPa、3.84MPa、4.88MPa,耐火材料的粒度级配有 三个峰,搭配较为合理。将自行研制的包埋材料暂定名为FUS一invest。 3.铸件金相组织主要观察到粗大片状a晶内结构。污染层表面X射 线衍射分析发现主要含有ZroZ、5102、MgZTIO4,扫描电镜也证实了这 些元素的存在。通过金相分析结合显微硬度的测定,污染层厚度约为85一 105林m。铸件的抗拉强度、屈服强度、延伸率、弹性模量的值分别为 668.4MPa、569.3MPa、4.5%、123.SGPa。断口的扫描电镜形貌观察主要 为韧窝结构,不同深度的能谱分析发现Si元素对铸件性能的影响较大。 通过与目前镍铬合金标准冠精度的比较,证明两者已无统计学上的显著 性差异,镍铬合金冠边缘差异值为46.8“m,内部近咬合面的差异值为 第四军医大学博士学位论文 57.0“m;纯钦冠边缘差异值为44.9协m,内部近咬合面的差异值为56.5林m。 4.纯钦铸件浸提液细胞毒性实验(MTT实验法)可以看出,12 .5%、 25%、50%三个浓度的实验组,第l、3、5、7时间点L929细胞生长状况良 好,呈现典型的细胞周期,其中25%组各时间点的OD值分别为0.09、0.10、 0.37和0.93。材料的毒性评级为O~1级。实验在一定程度上证明了 FUS一invest包埋材料经过与熔融钦液作用后的生成物并无细胞毒性。 5.对16个临床真实病人的模型(8个单冠,8个固定桥)进行修整, 分别使用实验1.的改进工艺法及FUS一invest包埋材料和相应的铸造工艺制 作真实的单冠和固定桥,对其边缘差异值作了测量。实验组单冠颊侧测 量点值44.0林m、愕侧为43 .9林m、近中为44.0卜m、远中为44.9林m;固定桥 前磨牙的颊侧为43.9林m、愕侧为43.3“m、近中为51.0林m,磨牙的颊侧为 42.9卜m、胯侧为43.0卜m、远中为42.4林m。对照组单冠颊侧测量点值74.8“m、 愕侧为76.3林m、近中为72.4林m、远中为74.5林m;固定桥前磨牙的颊侧为 72.4“m、聘侧为73.5林m、近中为85.3林m,磨牙的颊侧为72.6“m、愕侧为 73.0林m、远中为71.3“m。 实验证明,FUS一invest铸造纯钦用包埋材料较好的控制了与熔融钦液 的反应,完成的铸件不但表面光滑,污染层薄,抗拉强度、屈服强度、 弹性模量等机械性能也较为满意。特别是用它制作的固定修复体的精度 己能够满足临床应用的需要。FUS一invest包埋材料进一步扩大了钦制义齿 在临床的适用范围。加之成本较低,为临床全方位开展钦制义齿的制作 奠定了基础。


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