氟离子对牙科金属材料耐腐蚀性影响研究进展

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钴铬合金中加入其它金属离子可改变其机械性 能,高钴铬钼合金中的铬和钼元素的加入,提高了合 金的硬度及耐腐蚀性能,其对含氟环境的耐受度亦 增强[11]。周群等[12]的研究表明,低浓度的氟离子几 乎不会影响高钴铬钼合金的耐腐蚀性,但随着氟离 子浓度的升高,其耐腐蚀性能可受到影响,高浓度的 氟离子仍会降低其耐腐蚀性能。 1. 3 镍铬合金
临床上钛合金的应用广泛,其中 Ti-6Al-4V 是最 常见的钛合金材料。Milosev 等[4]的研究表明,浸泡 于含氟人工唾液 32 d 后,Ti、Ti6-Al-7Nb、Ti-6Al-4V
* 通讯作者: 王志伟 E-mail: jnuwzhw@ sina. com
的腐蚀程度均较浸泡于人工唾液者严重。镍钛合金 是最常见的正畸弓丝材料,Walker 等[5-6]的体外研究 均发现: 氟离子可加剧镍钛弓丝的腐蚀,降低其抗腐 蚀性能,同时对材料的弹性模量和屈服强度也会产 生不良影响。 1. 2 钴铬合金
目前已有文 献 证 实 在 酸 性 条 件 下,金 属 表 面 的 氧化膜生成速度减慢,且更易于溶解,金属的抗腐蚀 性能下降[30 - 32]。不同学者的研究显示,pH 值与氟 离子对金属的抗腐蚀性能的影响有着协同作用,在 微酸环境 中 氟 离 子 对 金 属 材 料 耐 腐 蚀 性 的 影 响 增 大,偏酸性的人工唾液可加快金属和氟的反应而加 速其腐蚀,氢离子浓度的增加还可使金属表面钝化
参考文献
[1] 何瑞,阎丽盈,周义军,等. 牙膏中铅、镉、氟口腔残留研究[J]. 中 国卫生监督杂志,2005,12( 1) : 20-22.
[2] Nakagawa M,Matsuya S,Udoh K. Effects of fluoride and dissolved oxygen concentrations on the corrosion behavior of pure titanium and titanium alloys[J]. Dent Mater J,2002,21( 2) : 83-92.
牙科银汞合金耐腐蚀性被认为是因为其表面表 浅、纤薄的类 膜 状 结 构,此 结 构 主 要 由 氧 化 锡、水 合 锡和氢氧化锌组成,此层薄膜的形成和消失会引起 银汞合金 腐 蚀 率 的 改 变[18]。 有 研 究 结 果 显 示 浸 泡 于人工唾液中银汞合金的表面薄膜仍存在,而浸泡 在含氟漱口水中后银汞合金的表面薄膜丧失,表明 氟离子会降低银汞合金的抗腐蚀性能[19]。 1. 5 贵金属合金
银钯合金的 腐 蚀 行 为 与 非 贵 金 属 合 金 不 同,它 与口腔中含有的氯化物硫氢酸根作用形成复合物, 在其表面会形成难溶的盐层,释放非贵金属离子极 少[20]。但也有研究表明,在含氟漱口水中其表面薄 膜可迅速丧失,耐腐蚀性能明显降低,表现出对氟离 子的高度敏感性[21]。
高贵金 属 合 金 有 着 良 好 的 抗 腐 蚀 性 能,Ayad 等[22]对不同组分的高贵金属合金的研究表明: 其零 电势电位 和 腐 蚀 电 流 密 度 均 值 的 差 异 无 统 计 学 意 义。在含氟环 境 中 的 研 究 也 证 实,氟 离 子 对 高 贵 金 属合金耐 腐 蚀 性 能 的 影 响 相 较 于 非 贵 金 属 而 言 极 小[23]。 1. 6 对比研究
口腔是个复 杂 的 环 境,氟 离 子 对 牙 科 金 属 耐 腐 蚀性的 影 响 也 受 到 众 多 因 素 的 影 响。 除 氟 离 子 浓 度、pH 值及金属的表面处理外,氧含量、蛋白质等均 影响着氟 离 子 对 牙 科 金 属 的 耐 腐 蚀 性。Nakagawa 等[2]的研究证实,在低氧浓度下即使低浓度的氟离 子都会促进钛及钛合金的腐蚀,降低其抗腐蚀性能。 对高钴铬钼合金、钴铬合金的研究也发现在低氧浓 度下氟离子对金属耐腐蚀性能的影响显著增强[12]。 Ide 等[38]发现低浓度的白蛋白就能抑制氟离子对钛 的腐蚀作用,其原理是蛋白质可迅速附着于钛及其 合金表面的氧化膜上,隔绝氟与钛的接触。
中,钴铬合金、高钴铬钼合金轻微腐蚀,出现腐蚀孔, 而纯钛表 面 未 见 明 显 腐 蚀 孔[25]。 当 人 工 唾 液 中 添 加氟离子后,3 种金属腐蚀程度增加,且随着氟离子 浓度升高而加重,纯钛和钴铬合金尤为明显,可见较 大腐蚀孔,高钴铬钼合金较其余两种合金腐蚀轻微。
袁俊等[23]运 用 电 化 学 技 术 对 不 同 烤 瓷 合 金 金 属电化学腐蚀性能的研究发现: 氟离子环境使经过 处理的烤瓷金属的耐腐蚀性能下降,腐蚀速度加快。 4 种金属的腐蚀电位值排列的顺序为: 金合金、纯钛、 钴铬合金、镍铬合金,即氟离子对金合金的腐蚀倾向 最小,而对 镍 铬 合 金 最 大。 金 合 金 与 纯 钛 耐 腐 蚀 性 能较强,其次是钴铬合金,镍铬合金最差。此研究中 的钴铬合金在含氟环境中的耐腐蚀性能低于纯钛, 原因可能是在烤瓷加工后,钴铬合金中的 Cr、Mo 元 素减少,从而使得其耐腐蚀性能下降[26]。
氟离子的存在影响着牙科金属的耐腐蚀性能, 而其对金属耐腐蚀性能影响的强弱取决于金属的种 类,氟离子的浓度,所处环境等多种因素。氟离子对 钛及钛合金的影响显著,故行种植修复或口腔内有 钛及钛合金修复体的患者应尽量避免长时间使用含 氟口腔制品。高贵金属相对非贵金属在含氟环境中 耐腐蚀性能 高,性 能 稳 定,是 良 好 的 口 腔 修 复 材 料。 研究氟离子对口腔金属耐腐蚀性的影响,对合理选 用口腔含氟制品及金属修复体有着重要的意义,但 目前的研究大多局限于实验室研究,影响因素单一, 不能完全模拟口腔的复杂环境,临床参考意义尚有 待观察。
镍铬合金曾 是 我 国 广 泛 使 用 的 牙 科 合 金,镍 铬 合金的抗腐蚀能力不仅与材料组成有关,还与表面
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氧化膜特性 有 关,例 如 氧 化 膜 的 组 分、厚 度、稳 定 性 等[13]。近年来 镍 铬 合 金 的 腐 蚀 问 题 已 得 到 了 广 泛 关注[14]。有研究指出,镍铬合金在口内有严重的腐 蚀行为并伴随高水平的离子析出[15]。Dekon 等[16] 的研究发现浸泡于含氟漱口水使镍铬合金的表面粗 糙度,镍铬合 金 的 腐 蚀 程 度 增 加,耐 腐 蚀 性 能 减 弱。 Subari 等[17]对 4 种镍铬合金在人工唾液及 3 种漱口 水中耐腐蚀性的研究发现,含氟漱口水中镍铬合金 的腐蚀较严重,表明氟离子会降低镍铬合金的耐腐 蚀性能。 1. 4 银汞合金
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氟离子对牙科金属材料耐腐蚀性影响研究进展
陈新宇 综述; 王志伟* 审校
暨南大学医学院口腔系,广东 广州( 510632)
【摘要】 氟离子对口腔内金属修复体耐腐蚀性能的影响越来越受到关注。本文就氟离子对常用牙科金属材料 耐腐蚀性能的影响及相关因素进行综述。 【关键词】 氟; 牙科金属; 耐腐蚀性 【主题词】 氟化物; 牙科合金; 腐蚀 【中图分类号】 R783. 1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006 - 5245( 2014) 11 - 611 - 04 【引用著录格式】 陈新宇,王志伟. 氟离子对牙科金属材料耐腐蚀性影响研究进展. 广东牙病防治,2014,22 ( 11) : 611-614.
钴铬的耐腐 蚀 性 能 较 强,在 空 气 中 可 形 成 稳 定 致密的氧化膜,同时钴和铬元素还可降低合金对电 化学腐蚀的敏感性[7]。Schiff 等[8]的研究表明漱口 水中质量分数 0. 02% 的氟化钠是影响钴铬合金耐腐 蚀性的危险因素。Jaffer 等[9]的研究显示在含氟漱 口水中钴铬合金的金属离子释放明显增加,表明含 氟漱口水可加剧钴铬合金的腐蚀。人工唾液和氟化 物对钴铬合金卡环表面粗糙度影响的研究发现,浸 泡于氟化环境中铬钴合金的表面粗糙度较人工唾液 环境中增加,而酸性氟化环境中铬钴合金卡环的表 面粗糙度增加显著,提示氟离子的存在可降低钴铬 合金的抗腐蚀性能[10]。
不同金属的 耐 腐 蚀 性 是 不 同 的,而 氟 离 子 对 它 们的耐腐蚀性的影响也有所差异。大量研究表明, 氟离子对镍铬合金、银钯合金、纯钛的耐腐蚀性能影 响较大,对高贵金属及高钴铬钼合金的影响相对较 小,而钛合ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中所含金属成分的不同对其在含氟环 境中的耐腐蚀性能亦有影响。
程玮等[24]通过动电位极化曲线法对钴铬合金、 纯钛、高钴铬合金的电化学腐蚀行为的研究发现: 氟 离子可影响口腔中的钴铬合金、纯钛、高钴铬钼合金 的耐腐蚀性,高浓度的氟会降低金属的耐腐蚀性,氟 离子对 3 种合金抗腐蚀性能的影响从大到小依次 为: 纯钛、钴铬合金、高钴铬钼合金。对 3 种合金表 面粗糙度及形貌的观察也证实: 在不含氟人工唾液
2 影响氟离子对牙科金属耐腐蚀性的因素 2. 1 氟离子浓度
在不同氟离 子 浓 度 中,牙 科 金 属 的 耐 腐 蚀 性 能 所受到的影 响 是 不 同 的。 研 究 表 明,氟 离 子 的 浓 度 与其对牙科金属耐腐蚀性能的影响成正相关,低氟 离子浓度的环境很少对耐腐蚀性能较高的金属( 如 高钴铬钼合金、金合金等) 产生影响,而随着浓度的 升高,氟离子的作用则趋于显著,高氟离子浓度对金 属耐腐蚀性能的影响明显增加[2,24,29]。 2. 2 pH 值
Mareci 等[21]通过电化学阻抗谱分析法测得银钯 合金、镍铬合金、纯钛、Ti12 Mo5 Ta 钛合金浸泡于人工 唾液和含氟漱口水后合金表面薄膜情况,同时电镜 观察合金表面形貌的变化,发现在含氟漱口水中的 金属耐腐蚀性均降低,其中耐腐蚀性能由高到低为 Ti12 Mo5 Ta、纯钛、镍钛合金、银钯合金,浸泡于含氟漱 口水中的银钯合金的表面薄膜完全丧失,表明银钯 合金在含氟环境中的耐腐蚀性能显著降低,而 Mo 元 素的加入可提高钛材料对氟离子的抵抗性。同时有 研究表明在纯钛材料中加入 Pt、Pd、Cu、Ag、Cr 等元 素也 可 增 强 钛 在 含 氟 酸 性 环 境 中 的 耐 腐 蚀 性 能[27 - 28]。
1 氟离子对不同金属耐腐蚀性的影响 1. 1 钛及钛合金
钛及钛合金 具 备 良 好 的 抗 腐 蚀 性 能,这 主 要 是 由于其表面存在着薄而致密的稳定氧化膜。表面氧 化膜的破坏和再钝化维持在一个较稳定的状态,可 以避免金属内部的钛元素被持续氧化而腐蚀。
氟离子对纯钛的耐腐蚀性能影响显著。有研究 发现在酸性溶液中,钛表面的氧化膜在氟离子浓度 达到质量分数 0. 003% 时即可出现破坏,说明低浓度 的氟离子就可减弱钛材料的抗腐蚀性能[2]。通过电 化学腐蚀研究及扫描电镜观察发现,对比浸泡于含 中药成分的漱口水中,纯钛在含氟漱口水中的自腐 蚀电流密度 增 大,自 腐 蚀 电 位、极 化 电 阻 降 低,表 面 形貌变化明显,表明纯钛在含氟漱口水中的抗腐蚀 性降低[3]。
氟可强化牙齿牙釉质结构,使牙齿具有较强的 抗酸性,从而 预 防 龋 齿 的 发 生,对 于 早 期 的 龋 齿,甚 至有修复的功效,近年来,随着人们口腔保健意识的 提高,市场上口腔含氟制品得到了越来越广泛的应 用。口腔残留试验表明: 氟离子在口腔中的残留量 可达 9. 5%[1]。口腔中金属修复体、金属烤瓷冠等与 之密切接触,其对口腔内金属修复体的耐腐蚀性能 的影响已得到越来越多的关注。
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速度减慢而降低其抗腐蚀性能[33 - 34]。 2. 3 表面处理
一般把金属表面防护和改性称之为金属材料表 面处理,恰当的表面处理可以改善牙科合金的耐腐 蚀性[35]。翁维民 等[36] 的 研 究 发 现 镍 铬 合 金 表 面 的 氮化钛涂层能提高镍铬合金在含氟环境中的耐腐蚀 性能,同时 也 可 提 高 其 耐 磨 性。 在 钛 金 属 表 面 制 备 致密的氮化钛硬质薄膜,也可隔绝氢氟酸与钛金属 的接触,镀膜后钛金属表面腐蚀倾向减小,腐蚀速度 减慢,耐腐蚀性增加[37]。对纯钛进行阳极表面氧化 处理的研究也证明,阳极表面氧化处理可增强纯钛 在含氟环境中的耐腐蚀性能[6]。 2. 4 其他因素
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