[科普中国]-牙科用瓷器

牙科用瓷器是指用于牙科治疗和修复的玻璃陶瓷材料及制品。属于医疗器械范畴。

概念牙科用瓷器分为I型和Ⅱ型，I型牙科陶瓷是以粉末形式提供的产品，Ⅱ型牙科陶瓷是以除粉末以外其它各种形式提供的产品。区分瓷粉的类别而在其中添加颜色，则推荐使用表中的颜色。Ⅱ型1类牙科陶瓷材料用于制作牙冠、贴面、嵌体、及高嵌体的支撑结构，其表面将用一种或多种I型牙科陶瓷中的2~8类陶瓷覆盖。Ⅱ型2类陶瓷用于直接制作贴面、嵌体及高嵌体。

牙科用陶瓷材料牙科金属烤瓷修复体兼具金属的强度和陶瓷的美观，深受人们的欢迎，在口腔矫形修复领域的应用日益广泛。但国内使用的烤瓷粉依赖国外进口，价格昂贵，每公斤价格高达数万元。研究开发替代进口的烤瓷用陶瓷材料，生产用于在合金上烤制瓷冠的陶瓷材料粉，包括遮色瓷和体瓷。其制造方法全部采用化学试剂作为原料，原料易得，配料准确；采用步冷析晶法一次性烧成，方法简单，省工节能；用滚筒式磨粉机磨成遮色瓷和体瓷的素瓷粉，并且在素瓷粉中加入自制色料再次磨制进行系列配色，遮色瓷和体瓷各制成A、B、C、O四个系列17个色别的着色瓷粉，可根据人自然牙不同色泽选用，色泽逼真美观。其强度高，与金属基底结合牢固，膨胀系数与合金基底匹配，化学稳定性好，可直接生产，供口腔科临床烤制瓷牙应用。研究技术成熟，生产设备简单，生产易行。1

激光处理技术提高牙科用陶瓷材料的韧性以高速周期脉冲激光处理牙科用陶瓷材料可改变其表面结构，令表面形成纳米晶材料，使其抗挠强度提高50%以上。未经处理的陶瓷材料会在与残牙或金属固定物之间形成缝隙，并逐渐扩大以致造成牙体损坏。

这项专有技术可控制形状及微结构，经过处理的复合材料有些像具有复杂分层结构的生物材料。2

牙科陶瓷的增韧补强方法及其应用现状牙科陶瓷材料具有良好的生物相容性、耐磨损性、耐腐蚀性，其独特的美学性能也是金属材料和高分子材料以及其它材料无法比拟的。用陶瓷制成的修复体质地细密、安全无毒，其表面光洁、耐磨，且细菌菌斑不易附着。陶瓷材料作为牙科修复材料使用广泛，深受广大患者和牙科工作者的应用。尽管如此，陶瓷材料本身固有的脆性以及强度不高制约了其在牙科修复中的进一步应用。直到本世纪50年代研制出可熔附到金属表面的瓷以后，陶瓷材料在牙科的应用才得以推广。牙科陶瓷合金(dentalceramicalloys，DCA)用于制作瓷熔附金属修复体(PFM)的金属底层，具有强度高、坚固耐用的特性。同时，在金属底层上熔附的瓷层耐腐蚀、色泽美观，二者的结合使整个修复体美观耐用。因此，PFM在发达国家应用十分普遍。在随后的临床应用中发现金瓷修复体也存在一些不足，如瓷层与金属层结合不佳导致崩瓷，修复体边缘出现金属底胎的不美观色泽等。为了弥补PFM的不足，人们开始致力于全瓷修复体的研究，而现有的全瓷材料普遍存在脆性大、强度低的致命弱点。因此，材料工作者做了大量的相关研究，同时做了许多陶瓷增韧补强的尝试，期望通过改善陶瓷材料的强度和韧性，使得它既能保持优越的生物相容性和美学性能，又能达到临床上对牙科修复体力学性能的要求。介绍了几种陶瓷材料增韧补强的方法及在其理论基础上运用于实践的几种增韧补强牙科陶瓷材料。

提高牙科陶瓷材料强度和韧性的方法（1）内部增强

牙科陶瓷的内部增强是通过在基质中分散第二相结晶、颗粒或者纤维来实现的。这些第二相物质被分散到基质中，可以使产生的裂纹发生偏移、分支、变钝或者中止，从而使材料的强度增加、韧性增强。常用的第二相物质有Al2O3颗粒、ZrO2颗粒、钛颗粒、四硅氟石母晶体、白榴石晶体、MgO晶体、镁铝尖晶体、磷灰石晶体、硅灰石晶体、氟金石母晶体，不锈钢纤维等。研究发现，Al2O3可通过抑制ZrO2颗粒的长大而提高基体的强度和韧性，当Al2O3含量达到30%(质量分数)时，复合陶瓷的抗折强度为986MPa，断裂韧性为13.7Mpa·m1/2。

（2）表面处理

瓷修复体的脆性断裂往往是由表面微裂纹的产生、扩展所造成的，因此对修复体的表面进行一定的处理，可以使制备中产生的表层微裂纹弥合。表面处理包括磨光、上釉、化学增强和热增强等。上釉有釉瓷上釉和自身上釉两种方法。釉瓷上釉是在调磨合适的瓷修复体表面涂烧结釉瓷，形成均匀的玻璃薄层。自身上釉是将瓷修复体再放进烤瓷炉，温度升到玻璃转化温度以上，使得陶瓷表面产生玻璃态的流动层，修复表面的微裂纹。除此以外，还可以使用激光处理陶瓷表面，使其强度得到提高。牙科陶瓷表面用308rm的XeCl激光处理后，粗糙度明显降低，且用功率6.28J/cm2与功率1.57J/cm2、3.14J/cm2照射同种瓷材料相同时间相比，其表面的粗糙度更低。但由于其表面还存在一些微裂纹和气泡，用XeCl激光处理后的牙科陶瓷还需进一步处理。研究表面处理和热处理对牙科陶瓷强度的影响，他们发现由于相变所引起的的压应力层，经过热处理的磨光和喷砂试样有更高的强度。除此以外，打磨方向与试样弯曲轴平行的试样比打磨方向与试样弯曲轴垂直的试样强度高。

化学增强主要采用离子交换技术，离子交换又称为离子填塞，通常采用直径较小的钠离子交换长石瓷。离子交换增韧的机制主要有以下两点：①在低于玻璃软化温度下用半径较大的离子替换半径较小的离子，材料的刚性使引入的应力得不到释放，在表层形成压力层；②用锂离子替换钠离子降低了材料表层热膨胀系数，使陶瓷在冷却的过程中表层处于压缩状态，增加了裂纹扩展所需的能量。离子交换的效果受到交换时间、温度、离子的浓度等因素的影响。较常使用的是主要成份为K2HPO4或硝酸钾的糊剂，将其涂在瓷表面，置标准的牙科技工室炉子中加热处理，完成离子交换反应。

研究结论自从陶瓷材料进人牙科修复领域以来，因其良好生物相容性和美观逼真的效果而得到较为广泛的应用，但其本身所固有的强度不足和脆性大等缺陷大大地限制了其在牙科修复中的应用。因此，材料工作者做了大量的工作对牙科陶瓷进行增韧补强的处理，如内部增强、表面处理以及颗粒增韧、相变增韧等，并在理论研究的基础上开发出一系列的增韧补强的陶瓷材料，由此开发出来的相关产品也取得了良好的临床应用效果，如德国VITA公司推出的InCeram系统以及我国第四军医大学研制的GLⅡ型Al2O3玻璃渗透陶瓷，其中In-Ceram系统的近远期临床效果较好，临床应用已从前牙冠扩大到后牙冠和桥的应用。

作为高强度冠桥修复材料，人们对Al2O3陶瓷、ZrO2陶瓷、Al2O3-ZrO2复合陶瓷及羟基磷灰石涂层陶瓷给予厚望。众所周知，材料的结构决定其性能，如何在陶瓷微观结构中增加能量吸收机制，增加裂纹传播的路径，是改善陶瓷韧性的核心问题。随着陶瓷材料力学性能的改善和使用可靠性的增加，陶瓷材料在牙科修复中的应用必将取得长足的进步和发展。3

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学