口腔材料学:11 第十一章口腔陶瓷

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第十一章 ( Dental Ceramic )
第一节 口腔陶瓷概述
世界上许多民族的祖先,在不同时期不同环 境不同文化背景下,各自都独立地发明创造了陶 器,唯有瓷器是由中国人发明,在公元五、六世 纪以后陆续传播到世界各地的 。
陶器跟瓷器的区别
材料 温度 坚硬程度
透明度


一般黏土
瓷土(主要是高岭土)
2. 石 英:SiO2 熔点约1800℃。烧结中呈细颗 粒悬浮在玻璃相中。增强剂,强度↑;量大时,降低 透明度↓。
3. 白陶土或高岭土 : 具可塑性, 易与长石结 合,韧性和不透明性↑。失水后收缩量大。
烤瓷材料的基本原料组成
4. 助熔剂: 硼砂、碳酸盐。 使长石的熔融温度↓,孔隙↓。
5. 着色剂: 金属氧化物。氧化钛(白色)、氧 化铯(黄色),氧化镍(灰)、氧化钴(兰)、氧化铁 (褐)、磷酸锰(红)。
分为体瓷和切缘瓷。修复体的制作同传统烤瓷。 可用于嵌体、高嵌体及低应力的冠和贴面。
优点 不透明核相对较小,修复体更透明,弯 曲强度较高。
缺点 烧结收缩,修复体的边缘适合性稍差, 不能用于后牙修复。
烧结全瓷
含氧化镁结晶, ↑强度。烧结后挠曲强度达 131MPa, 线胀系数大。上釉后压缩强度可达269MPa。
气泡、遮色剂、填料和 晶相含量、瓷粉粒度
遮色瓷、牙本质瓷、釉 质瓷、切端瓷
机械性能
口腔陶瓷的性能
挠曲强度 断裂韧性
氧化锆、玻璃浸渗、二硅 酸锂、白榴石增强陶瓷
抵抗裂纹扩 展能力
弹性模量
收缩
烧结收缩
密度
热学性能
线胀系数
影响口腔陶瓷性能的因素:
组成成分 晶体结构和尺寸 玻璃相的特性
气孔 杂质 瓷粉粒度
烤瓷分类二
按熔点范 围
高熔烤瓷材料
1300
中熔烤瓷材料
1101-1300
低熔烤瓷材料
850-1100
超低熔烤瓷材料
<850
烤瓷材料的基本原料组成
其他
长石
着色剂
石英
助熔剂
白陶土或 高岭土
原材料→配合→高温熔融→淬冷→粉碎→混合→陶瓷粉
烤瓷材料的基本原料组成
1. 长 石 : 主要成分。钾长石和钠长石的混合 物。熔化后成玻璃基质。与金属氧化物生成白榴石 (leucite)结晶。
优点 铝镁尖晶石收缩性低, 修复体边缘适合性 好。
缺点 价钱昂贵, 制作复杂。
第六节 玻璃浸渗全瓷材料
(Slip-cast All-ceramic material)
粉浆涂塑全瓷
又称 粉浆浇注、注浆成型或玻璃浸渗陶瓷(glassinfiltrated dental ceramic)、玻璃浸渗核瓷、浸渗陶瓷。
挠曲强度高 (350MPa),断裂韧性大, 用途广,如前 牙冠及固定局部义齿。
修复体密合度高, 边缘适合性好, 美观,耐磨性接 近牙釉质。但不透明,在后牙区易折断。需特殊设备。
热压全瓷
主晶相为铝镁尖晶石。注射成型制作冠核。强 度似氧化铝冠核材料。用于全瓷冠的核,可改善边 缘密合性。其上常规烧结瓷贴面。
二、尖晶石及锆基粉浆涂塑全瓷材料
粉浆涂塑全瓷
(spinel and zirconia –based all-ceramic material)
① 镁铝尖晶石(MgAl2O3)为主晶相, 含痕量α-氧化铝,以改善透明性。
玻璃浸渗氧化铝核瓷
(Glass-infiltrated alumina core material)
含氧化铝达90%。氧化铝颗粒致密压实。可制作高 强度修复体,如全冠及固定义齿短桥,贴面,嵌体及高 嵌体。
优点:修复体孔隙少,抗弯强度高,边缘密合性好。 耐磨性类似牙釉质。
缺点:冠核不透明,不能被常规酸蚀及硅烷处理。 制作时间长,花费大。
烧结前
低温
中温
高温
陶瓷颗粒的烧结效果
切削冠桥
烧结
陶瓷修复体 切削-烧结工艺
口腔陶瓷的分类
按晶相
氧化锆 氧化铝
尖晶石 二硅酸锂
长石
氟磷灰石
白榴石
硅氟云母
口腔陶瓷的分类
按临床使用部位
植入人体 非植入人体
按性质
单纯陶瓷
陶瓷基复合 材料
固定修复陶瓷按临床用途的分类
ISO 6872-2008
分类 编号
采用上色上釉技术或涂层技术,将贴面烤瓷附于其 上进行调色。
缺点: 设备投入大(特殊的真空液压系统),比其他 热压全瓷强度低。
典型产品:IPS-Impress I型 , 1987 Switzerland
热压全瓷
热压全瓷
主晶相为60%焦硅酸锂长晶体( Li2SiO5, 0.5~5μm)。 热压成型后,用叠层技术烧结上玻璃。
(3)离炉、冷却、修改、试戴 (4)上釉、烧结
烤瓷工艺要求
选择合适色调的烤瓷粉料; 制作预成修复体时体积放大; 烤瓷炉和修复体必须均匀预热,缓慢升温; 补瓷后应在相同的条件下烧结。 控制烧结次数和烧结温度
㈠ 组成
长石质烤瓷
主要由长石、石英和不同的助熔剂组成。
石英
高熔烤瓷 (%)
29
低熔烤瓷 (%) 12
晶体相、玻璃相、气相。
晶体相(crystalline phase or mineral phase):
由不同成分的晶体组成,其性质和数量决定陶瓷的性质。 晶体有氧化铝、长石、白榴石、云母等。 晶体结构为:立方、四方、六方晶系。
玻璃相(glassy phase or vitreous phase)
非晶形相,非晶态结构的低熔点固体。 玻璃相↑,透明性↑,抗裂纹扩展↓。
齿

传统材料由于烧结后体积收缩大、机械
强度差,单纯用其制作修复体时易折。
第三节 全瓷修复材料简介
( Introduction of all-ceramic materials )
二十世纪末得到发展,使后牙全瓷冠和复杂全瓷修复体的 制作成为可能。它克服了传统烤瓷材料抗弯强度低的弱点, 而 较金属烤瓷修复体更加美观, 更符合审美要求。
本节课的内容:
烤瓷• 特定组成范围的陶瓷,在高温下烧结而成 • 习惯上指直接采用各种粉状陶瓷经烧结加工 制作修复体的一种工艺过程。
全瓷 • 烧结全瓷、热压全瓷、玻璃浸渗全瓷、 可切削陶瓷和铸造陶瓷
陶瓷牙 种植陶瓷
烤瓷分类一
按熔点范围
高熔烤瓷材料 中熔烤瓷材料 低熔烤瓷材料
1200-1450 1050-1200 850-1050
Al2O3晶体强度大,弹性模量及断裂韧性高,能更有效地 预防裂纹扩展,使其弯曲强度为长石质烤瓷的两倍。
氧化铝晶体相与玻璃基质相线胀系数相似,二者的结合好, 强度高于白榴石烤瓷。
透明性差 适用于制作全瓷冠的核心部分及烤瓷罩冠的内层,不能用 于后牙和三个单位的桥。
烧结全瓷
含45%白榴石增强相,阻止裂纹的扩展。↑弯曲 强度和压缩强度。
优点 适合于大多数前牙冠, 金属烤瓷粉均可熔 附于镁核瓷上。上釉后强度增加。
缺点 不能用于桥体制作。
烧结全瓷制作技术复杂,热压全瓷操作简便,正 不断替代烧结全瓷材料
第五节 热压全瓷材料
(heat-pressed All-ceramic materials)
热压全瓷
采用注射成型法(热压工艺),将陶瓷在熔 化状态加压注入型腔,制作全瓷修复体的陶瓷。 全瓷冠、嵌体、高嵌体、贴面及固定局部义齿
推荐的临床用途
挠曲强度(单位:MPa)
1 烤瓷
50
2 单一单位修复体
100
3 不包含磨牙的三单位修复体
300
4 包含磨牙的三单位修复体
500
5 四单位及多单位修复体的基底陶瓷
800
口腔陶瓷的性能
物理性能 机械性能 化学性能 生物性能
物理性能
口腔陶瓷的性能
透明性 颜色
影响因素 性能要求 内染色 外染色
末开始出现。
口腔陶瓷的分类
按熔点
高熔陶瓷 中熔陶瓷 低熔陶瓷 超低熔陶瓷
1315-1370 人 工
1090-1260 牙
870-1060 烤 瓷

<870

口腔陶瓷的分类
烤瓷
按应用
全瓷 陶瓷牙
种植陶瓷
烤瓷修复体 金属烤瓷
全瓷冠、嵌 体、贴面等
口腔陶瓷的分类
按制作工艺
烧结陶瓷 热压陶瓷 玻璃浸渗
混合键(hybrid bond)
既有离子性结合又有共价性结合。
牙科陶瓷发展史
1744年 牙科陶瓷应用。 1886年 烤瓷甲冠(porcelain jacket crown), 由长石或氧化铝
陶瓷烧结于铂箔上,用于前牙,可认为是全瓷冠的鼻祖。 1960年后 白榴石、长石质陶瓷与金属匹配,发展了金属烤瓷。 1980年后 全瓷修复材料发展迅速。铸造、热压、粉浆涂塑陶瓷。 1990年后 氧化锆陶瓷修复体的研究和应用受到重视。 2000年后 随数字化切削技术的发展,切削陶瓷实现临床应用。 2010年后?3D打印技术的日臻成熟,用于激光熔附加工的陶瓷粉
注射成型玻璃陶瓷(Injection-molded Glass-Ceramic) 注射成型牙科陶瓷(injectable dental ceramic) 预压陶瓷( pressable ceramic)
热压全瓷
热压工艺:又称高温注射成型,是在 高温高压下使材料烧结成型的工艺。
热压全瓷
含35%~55% 白榴石晶体。预瓷化的玻璃陶瓷瓷块 在高温下软化、高压挤压注射入模型中成型。弯曲强度 ↑(120MPa)。
一般不超过1000°C
可达1200°C以上
陶器烧成温度低,坯体并未完全 瓷器的烧成温度高,胎体基 烧结,敲击时声音发问,胎体硬 本烧结,敲击时声音清脆, 度较差,有的甚至可以用钢刀划 胎体表面用一般钢刀很难划
出沟痕
出沟痕。
陶器的坯体即使比较薄也不 瓷器的胎体无论薄厚,都
具备半透明的特点
具有半透明的特点
气相(pores):气孔率、气孔尺寸分布、气孔形态。
㈡ 陶瓷的结合键 (bond of ceramic)
离子键(electrovalent bond)
正负离子间的静电作用力,无方向性,键强度高。 陶瓷强度↑、硬度↑、脆性↑。
共价键(covalent bond)
有方向性和饱和性,键强度高,结构稳定。 陶瓷熔点↑、硬度↑、脆性↑、热胀系数↓。
助熔剂
10
28
长石
61
60
中熔烤瓷的组成,通过调整以上两者的组成获得。
一般,高熔烤瓷的强度、耐溶解性、透明性、 反复烧结时精确度的保持性能较好。易于修复、 填补、着色或上釉。
优缺点
弯曲
强度、 硬度 和耐 磨性 接近 牙釉
色泽 美观, 化学 性能 稳定
生物 相容 性良

可用
于金 属冠 和固 定义
脆性大, 拉伸强 度低
严格地说,大多数全瓷修复材料仍是在传统烤瓷材料和技 术基础上改进的。
全瓷材料含晶体多,晶体性质、数量和粒度决定其性能 。
第四节 烧结全瓷材料
( Sintered of all-ceramic materials )
采用烧结技术制作全瓷修复体的材料
烧结全瓷
氧化铝质烤瓷 (Aluminous Porcelain)以长石质烤瓷为基础, 含有较多的氧化铝结晶体。
荧光剂:稀土氧化物 氧化铈、氧化铕等。 6. 其它玻璃改性剂:氧化硼↓粘度,↓软化温 度或熔点;氧化铝↑强度、粘度及硬度,改变软化点, ↓烧结收缩;结合剂便于塑形;釉料增加光泽度。
三、烤瓷工艺步骤
(1)成型: 选色→调成糊状→涂于代型上→加压 →塑形(放大13~20%)→650℃干燥
(2)烧结: 采用真空烧结法, 分三个阶段 低温烧结: 玻璃质软化, 粉粒间凝集不全, 气孔多,体积收缩小。 中温烧结: 粉粒间完全凝集成致密体, 体积 明显收缩。 高温烧结: 粉粒熔接成牢固的结晶整体,体 积收缩趋于稳定。
可切削 铸造陶瓷
烧结
• 烧结是将压实的陶瓷粉在低于熔点的温度下高温 加热,使陶瓷粉体致密、结合在一起的过程
热压
• 在高温下使陶瓷软化,经一定的压力注入型腔而 成型。
玻璃浸渗 • 先用粉浆涂塑工艺成型,再将融化的玻璃渗透其 内。
切削
• 采用机械加工的方式,将陶瓷制成所需形状的修 复体
铸造
• 采用铸造技术成型,将陶瓷制成所需形状的修复 体
先制作一多孔陶瓷修复体,然后向其内浸渗玻璃。 烤瓷粉浆涂于耐火代型上,高温烧结。 多孔冠核上浸渗玻璃,即在高温下经毛细管作用, 熔化的玻璃浸渗入孔隙中。修复体孔隙少,缺陷小,韧 性大。 1. 氧化铝基粉浆涂塑全瓷材料 2. 尖晶石及锆基粉浆涂塑全瓷材料
粉浆涂塑全瓷
一、氧化铝基粉浆涂塑全瓷材料
(alumina-based slip-cast all-ceramic material)
陶器的分类
黑 陶
彩 陶
白陶
唐 三 彩
瓷器的分类
素三彩
青花瓷
珐琅彩
白釉 玲 珑 瓷 器
陶瓷 传统概念的陶瓷,即普通陶瓷。是以黏土类及
其他天然矿物原料经过粉碎加工、成型、煅烧等工 艺过程制成的制品。是一种多晶、多相(晶相、玻 璃相和气相)的材料。
陶瓷的基本结构
㈠ 陶瓷的相组成 (phases of ceramic)
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