口腔陶瓷材料

口腔 陶瓷材料

第一节、概述 • 陶瓷（ceramic,porcelain)概念已扩大到整个无机非金属材料，即以氧化物、氮化物、碳化物等为原料制成的无机固体材料。硬度高耐磨性好化学性能稳定广泛应用于口腔领域生物性能好着色性能好烤瓷及金属烤瓷铸造陶瓷种植陶瓷陶瓷牙

口腔陶瓷材料的结构与性能 （一）陶瓷材料的结构(相组成)陶瓷材料的显微结构通常由三种不同的相组成，即晶相、玻璃相和气相。

晶相——是陶瓷中原子、离子和分子按周期、有规律的空间排列而成的固体相，是陶瓷材料中最主要的组成相，陶瓷的物理、化学性质主要由晶相所决定。陶瓷材料的晶体结构比较复杂，晶相的结构与配料矿物和制作工艺有关。晶相——是陶瓷中原子、离子和分子按周期、有规律的空间排列而成的固体相，是陶瓷材料中最主要的组成相，陶瓷的物理、化学性质主要由晶相所决定。陶瓷材料的晶体结构比较复杂，晶相的结构与配料矿物和制作工艺有关。

玻璃相——非晶态固体部分，存在于各晶粒间。对于不同陶瓷其玻璃相的含量不同。玻璃相的作用是充填晶粒间隙，粘接晶粒，提高陶瓷材料的致密程度；降低烧结温度、改善工艺、抑制晶粒长大等。玻璃相——非晶态固体部分，存在于各晶粒间。对于不同陶瓷其玻璃相的含量不同。玻璃相的作用是充填晶粒间隙，粘接晶粒，提高陶瓷材料的致密程度；降低烧结温度、改善工艺、抑制晶粒长大等。

气相——在陶瓷材料中起重要作用。气孔是陶瓷成型过程中残留于制品内的气体。气孔包括开口气孔和闭口气孔，气孔存在可使陶瓷机械性能显著下降。但对陶瓷材料的光学性能有很大影响。合理控制陶瓷中气孔的数量、形态和分布极为重要。气相——在陶瓷材料中起重要作用。气孔是陶瓷成型过程中残留于制品内的气体。气孔包括开口气孔和闭口气孔，气孔存在可使陶瓷机械性能显著下降。但对陶瓷材料的光学性能有很大影响。合理控制陶瓷中气孔的数量、形态和分布极为重要。

（二）结合键： • 离子键—无方向性，键强度较高，组成的陶瓷强度高、硬度高，但脆性也大。 • 共价键—具有方向性和饱和性，因此共价晶体中原子的堆积密度较小。共价晶体键强度较高，且有稳定的结构，这类陶瓷熔点高、硬度高、脆性大、热胀系数小。 • 口腔陶瓷多为混合键结合。

（三）物理性能：见下表。 口腔陶瓷材料主要物理性能密度2.4(g/cm3)光透过率50%(2mm板) 热胀系数6×10-6～8×10-6℃线收缩率13%～70% 热导率0.042(J/cm.s. ℃ )体积收缩率35%～50% 吸水率0%～2%

口腔陶瓷材料是热的绝缘体，热胀系数与牙体接近。但口腔陶瓷材料在烧结制作过程中，存在较大的体积收缩而影响修复体的精度，需采取必要的措施，如烧结前尽量除去水份、振荡、压缩成型，以及真空烧结等防止或减小其收缩。

影响陶瓷材料透明性的主要原因是陶瓷内存在的气孔。陶瓷粉颗粒越细，气孔越小，越致密，颗粒间的接触面积越大，但在光散射作用下透明度反而降低，因此采用适当的颗粒度可调整光透过率。对于含有石英等折光率较大原料的材料，可添加一些折光率较小的成分，如白榴石、长石等，可以提高透明性。影响陶瓷材料透明性的主要原因是陶瓷内存在的气孔。陶瓷粉颗粒越细，气孔越小，越致密，颗粒间的接触面积越大，但在光散射作用下透明度反而降低，因此采用适当的颗粒度可调整光透过率。对于含有石英等折光率较大原料的材料，可添加一些折光率较小的成分，如白榴石、长石等，可以提高透明性。

（四）机械性能 口腔陶瓷材料的主要机械性能见下表。口腔陶瓷材料主要机械性能压缩强度(Mpa) 345~3000 弯曲强度(Mpa) 55~1300 拉伸强度(Mpa) 24.8~37.4 努氏硬度(Mpa) 4600~5910 （KHN）口腔陶瓷材料是一种脆性材料

（五） 化学性能口腔陶瓷是口腔材料中化学性能最稳定的材料，均可耐受许多化学物质的作用而不发生变化，长期在口腔环境条件下，对各种食物、饮料、唾液、体液、微生物及其酶的作用，不会产生变质、变性。

（六） 生物性能口腔陶瓷材料具有较好的生物学性能，在口腔内使用安全、无毒。特别是生物陶瓷，更应具有生物相容性。（七）审美性能由于口腔陶瓷材料的着色性能好，表面光泽度高，又具有透明和半透明性，能恢复牙体组织的天然色彩。

20色系比色板

比色板

口腔陶瓷材料的分类及制品的制备 • 分类按性质可分为 • 单纯陶瓷和陶瓷基复合材料 • 氧化物系陶瓷和非氧化物系陶瓷 • 惰性陶瓷和反应性陶瓷 • 吸收性陶瓷和非吸收性陶瓷

按临床使用部位分为 • 植入体内和非植入体内的陶瓷按临床用途分为 • 烤瓷和金属烤瓷 • 铸造陶瓷 • 种植陶瓷 • 成品陶瓷牙等。

口腔陶瓷材料（陶瓷粉）的制备 采用天然或人工合成的材料作为原材料，经高温熔融、淬冷、粉碎及混合等工艺制备成陶瓷粉。

（二）口腔陶瓷制品的制备1．烧结 将初步烧结的陶瓷粉在低于熔点的温度下加热，获得致密高强度的结晶过程。烧结是陶瓷制品制备最关键的工艺环节，它决定了最终制品的性能。烧结过程通常伴随有气孔减少和体积收缩的变化。

2.表面涂层 表面涂层是采用一定的工艺手段，将某种材料均匀、等厚、紧密结合在另一种基底材料上的技术。常采用高温熔烧、等离子喷涂、热扩散、气相沉积、离子注入、溅射、真空镀膜等工艺进行涂层。烤瓷熔附金属修复体的制作，就是采用这种工艺方法。

3.铸造 将陶瓷材料熔融后注入铸模内，再冷却成预制体，再在特定的温度下经过结晶化处理，析出结晶相而瓷化，使材料获得足够强度。经过结晶化处理后进行铸造的陶瓷材料称为铸造陶瓷材料。目前多采用玻璃陶瓷进行铸造，其铸造工艺一般采用熔模铸造法（investment casting）或称为失蜡铸造法（lost-wax process）。

几类口腔陶瓷材料的特征 （一）长石质陶瓷 • 结构特点：以长石为主要原料，配以石英、白陶土及少量硼砂和着色剂。少量助熔剂用以降低陶瓷的熔点。 • 生物学性能良好，可作为烤瓷粉的材料以及制备成品陶瓷牙、陶瓷牙面等。

（二）玻璃陶瓷 • 结构特点：是玻璃经微晶化处理制得的多晶固体。与玻璃的不同处在于，玻璃是由无定形或非晶态的玻璃相组成，而玻璃陶瓷则是由一种或数种结晶相和残存玻璃相组成。 • 与人体牙、骨成分相近，可作为植入人体材料，也可作为烤瓷材料、可磨削陶瓷材料和铸造陶瓷材料使用。

（三）氧化铝陶瓷 • 结构特点：分为多晶氧化铝陶瓷和单晶氧化铝陶瓷。 • 生物学性能：单晶氧化铝表面存在一层水化膜，使其亲水性好。a-Al2O3增多瓷体的性能逐渐提高。 • 作为人工牙根种植体 • 氧化铝渗透玻璃陶瓷 • 全瓷冠

几种口腔陶瓷材料的物理机械性能 长石质陶瓷玻璃陶瓷单晶氧化铝陶瓷密度（g/cm3） 2.4 2.6~2.8 2.87 硬度KH（MPa） 3800 6170 5910 热胀系数（×10-6•K-1）6~8 9.9 4.1 压缩强度（ MPa ）345 350~500 3000 弯曲强度（ MPa ）55 210~250 210~1300 弹性模量（ MPa ）60000 10000 38500

第二节、烤瓷材料 一、概念和应用范围烤瓷是指在口腔修复治疗中，直接采用各种粉状瓷料经过烧结制作陶瓷修复体的工艺过程，用于制作陶瓷修复体的材料称为烤瓷材料，又称烤瓷粉（porcelain materials）。适用于制作嵌体、冠、贴面等修复体

二、分类和组成 （一）分类烤瓷材料根据不同熔点范围分为三类：高熔烤瓷材料 1200 ~ 1450℃中熔烤瓷材料 1050 ~ 1200℃低熔烤瓷材料 850 ~ 1050℃ 按材料的成分分为二类：长石质烤瓷和氧化铝质烤瓷。

（二）组成（1）长石质陶瓷 (feldspathic porcelain) • 长石：主要成分；钠长石和钾长石的混合物；构成瓷的玻璃基质。 • 石英：骨架；提高强度。 • 白陶土：基本成分；可塑性和结合性；不透明性。

硼砂：助熔剂，还有碳酸纳、碳酸钾和硼酸钠成分，降低陶瓷熔点。硼砂：助熔剂，还有碳酸纳、碳酸钾和硼酸钠成分，降低陶瓷熔点。 • 着色剂：金属氧化物。组成比例变化熔点不同性能不同

烤瓷原料组成 高熔低熔长石 61% 60% 石英 29% 12% 碳酸钾 2% 8% 碳酸纳 2% 8% 碳酸钙 5% 1% 硼砂 1% 11%

（2）氧化铝质烤瓷(aluminous porcelain) 氧化铝质烤瓷是一种在长石质烤瓷基础上发展起来的烤瓷修复材料，由于其中含有较多的氧化铝结晶体，能提高烤瓷材料的强度。作为烤瓷冠的核心部分，也作为烤瓷罩冠的内层核心材料使用。

三、性能 1. 物理机械性能经烧结后的烤瓷材料的硬度是目前口腔材料中较高的，接近于牙釉质的硬度，耐磨性优良，最适合作为牙体修复材料。烤瓷材料的其他物理机械性能见下表。

烤瓷材料的物理机械性能 性能长石质烤瓷氧化铝质烤瓷牙釉质弯曲强度（MPa） 65 118 — 压缩强度（MPa） 172 1048 400 弹性模量（GPa） 60 38 84 布氏硬度（MPa） 400 — 300 热胀系数（×10-6/℃）12 5.6 11.4

（二） 化学性能烤瓷材料能耐受多种化学物质的作用而不发生变化，其化学性能相当稳定，不易腐蚀、老化、变色、降解。

（三）生物性能烤瓷材料具有良好的生物安全性、惰性，无毒，对口腔组织无刺激、无致敏，长期在口腔内也不会发生不良反应。（三）生物性能烤瓷材料具有良好的生物安全性、惰性，无毒，对口腔组织无刺激、无致敏，长期在口腔内也不会发生不良反应。

（四） 审美性能烤瓷材料的着色性好，表面光洁度高，又具有透明和半透明性，能获得牙体组织的天然色泽。

四、工艺步骤 （一）成型选择烤瓷粉调和成糊状涂布于基底冠上加压雕塑干燥为了补偿烧结后的体积收缩，需将烤瓷预成体形态和尺寸均比正常体积放大15%-25%。

（二） 烧结将已完成的烤瓷预成体在真空烤瓷炉中进行烧结，其目的是使烤瓷预成体中烤瓷粉粒表面产生熔融而相互凝集成结晶体。

一般将烧结过程分为三个阶段： 低温烧结阶段中温烧结阶段高温烧结阶段将预热干燥后的烤瓷预成体放入炉内，逐渐升温，使其粉粒中玻璃质软化，产生流动，粉粒间开始凝集，由于凝集不全，烤瓷预成体呈多孔态而体积很少产生收缩。粉粒间完全凝集而形成致密体，但此期将出现明显的体积收缩。粉粒相互熔接形成牢固的结晶整体，此期体积收缩趋于稳定。

经以上初次烧成后，还可根据需要对预成体进行调磨修改或修补再次烧结。经口腔内试戴合适后，最后再进行修复体表面上釉，完成最后一次烧结。

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