三点弯曲法测试新型含钛镍铬烤瓷合金的金瓷结合性能

三点弯曲法测试新型含钛镍铬烤瓷合金的金瓷结合性能

赵奇房艳战德松

1沈阳市口腔医院修复科；2中国医科大学附属口腔医学院材料教研室1100002

【摘要】目的：测试三种新型含钛镍铬烤瓷合金的金瓷结合性能，为临床应用提供依据。方法：将三种自制镍铬烤瓷合金分为实验组1、实验组2、实验组3和对照组（美国），制作规格为25mm×5mm×0.5mm的金属试件，其上熔附8mm×5mm×0.5mm的瓷粉，采用三点弯曲法测试其金瓷结力，应用SPSS12.0进行统计学分析。结果：实验组1、试验组2、试验组3及对照组的金瓷结合力没有显著差异（P>0.05）。结论：三种自制镍铬烤瓷合金中，实验1组的的金瓷结合性能与对照组最为接近，有临床应用价值。

【关键词】镍基烤瓷合金；金瓷结合强度；三点弯曲

烤瓷熔附金属全冠是一种由低熔烤瓷真空条件下熔附到铸造金属基底冠上的金-瓷复合结构的修复体[1]，其兼具有金属全冠的机械强度和全瓷冠的美观，是一种较理想、应用较广泛的修复体。目前在我国应用最广泛的仍然是镍铬合金。但镍基合金存在如镍离子释放而导致的局部颈缘变黑、镍铬致敏性及镍基合金中铍元素的毒性等系列问题。某研究所针对镍基合金的现存问题，参考进口镍基合金成分，研制出具有自主知识产权的新型含钛无铍镍铬烤瓷合金。本实验即针对3种不同组分的含钛镍铬烤瓷合金的金瓷结合性能作出初步评价，比较并筛选金瓷结合性能最好的一种，为临床应用提供依据。

1实验材料

对照组：Ni-Cr合金（美国）；实验组：3种自制含钛镍铬烤瓷合金，Ni是基体元素；含Ti0.73wt%者为实验1组，含稀土金属却不含Be者为实验2组，含Be者组为实验3组；

2实验方法

（1）试样标准

参照ISO9693标准[2]，试样尺寸为25mm×5mm×0.5mm，瓷层为8mm×5mm×1mm，金属和瓷层的厚度为模仿临床状况而设计。两支点与加力点的直径均为1mm，两支点间距为20mm。

图1三点弯曲测试试件示意图

其中，金属层长IM=25mm，金属层厚dM=0.5mm；瓷层长IP=8mm，瓷层厚dP=1mm，金属层和瓷层宽w=5mm；两支点间距I=20mm。

（2）试样制备3种自制金属依成分编为实验1、2、3组及对照组，4种金属均制作规格25mm×5mm×0.5mm的实验样本，每组6个样品。常规处理后，在试件中间用游标卡尺作8mm长的标记、用预制夹具控制瓷层厚度，逐层铺Vita瓷粉的遮色瓷与体瓷。试样分别存放，待测。

（3）实验方法使用AutographAG-5000A万能实验机测试：满量程5000N；加载支点间跨距20mm；加载速度1mm/min；环境温度20℃。测试试件置于支点上，瓷面向下，加力头在金属面中心点处施加与金瓷界面垂直的力，直至瓷层断裂，并记录破坏力F（fail）.

（4）实验结果分析

试样断裂均发生在瓷层末端，采用SPSS12.0统计分析3种自制烤瓷合金之间及与对照组镍铬烤瓷合金之间的金瓷结合破坏力有无统计学差异。

3结果

见表1。金瓷结合破坏力：对照组>实验组1>实验组2>实验组3。经方差分析（SPSS12.0软件包），得出以下结果：实验组1、2、3与对照组之间无显著差异（P>0.05）。

4讨论

镍基烤瓷合金是我国口腔修复中最常用的合金，主要用作烤瓷熔附金属修复体、铸造牙冠桥、嵌体、植入义齿上部结构等，我国现在广泛应用的镍基烤瓷合金主要是进口的Ni-Cr-Be烤瓷合金。但镍、铬、铍的毒副作用也一直深深困扰着医患。体外试验表明牙科合金释放出的金属离子具有降低细胞代谢、抑制细胞增殖等毒性作用[3]。镍在口腔中可致扁平苔癣。美国ADA要求非贵金属合金制造商在包装上标明：已知对镍过敏者应避免使用这类合金。但由于国内经济水平相对较低，镍铬烤瓷合金仍有其一定的市场，研发镍含量较低的镍铬合金也引起一些学者的兴趣。

金属烤瓷修复体成功的关键是获得金瓷界面间良好的结合，以保证其在口腔功能运动中能承受各方向的力而不致瓷脱落。目前金瓷结合强度的测试方法主要有拉出和推出剪切测试、平行界面剪切测试、扭转测试、双轴弯曲测试，三点弯曲测试及四点弯曲测试等，均有一定的局限性，而为人们所争论，主要集中在残余应力对金瓷结合力的影响，这方面的相关报道较少，是近年来研究的热点。ISO在1996年采用Lenz[4]1995年提出的方法建立了ISO1996标准[2]，将三点弯曲实验＋有限元法定为确定金瓷结合力的标准实验。三点弯曲测试方法排除了弹性模量的影响，且试件易制作，测试方便，重复性好，金瓷厚度比模拟临床，适用于所有金属与瓷结合强度的测试，是目前较理想的金瓷结合强度测试方法。本实验中用成品蜡片制型，确保了试件厚度及长度均匀一致；线切割确保了试件的宽度均匀一致；烤瓷加工时利用自制夹具控制瓷层长度和厚度，铺瓷、打磨抛光均由同一技师操作，控制误差。三点弯曲测试时，加载速度、支点间跨距及环境温度等依ISO9693：1999标准设置。结果显示，实验组1的金瓷结合破坏力与对照组最为接近，无显著性差异。

临床上主要依据要求和目的选择合金，需综合考虑机械强度、物理性质、金瓷结合、瓷颜色影响、焊接强度及价格等。贵金属类合金虽生物相容性良好，但偶有因其强度不足出现修复体折断的现象，其昂贵的价格也限制了其在临床中的应用。镍基合金仍有占据一定范围的市场。虽然国内已研制出少量镍基烤瓷合金，但质量却不尽人意。本实验中，除去含有Be元素的实验组3，实验组1的金瓷结合破坏力满足临床应用要求，且其组分中Ni元素的含量相对最低，是3种低镍烤瓷合金中最为理想的一种，为临床应用提供依据。我国人口众多，口腔保健相对落后，需要进行修复的牙齿量很大，此种含钛镍铬烤瓷合金的研制成功，可以丰富国产烤瓷合金品种，减少进口量，降低成本，适合国民消费水平，并且形成自主知识产权，具有极大的社会效益及经济效益。

参考文献：

[1]马轩祥，口腔修复学，第5版，人民卫生出版社.

[2]ISO9693.Metal-ceramicdentalrestorativesystems.Geneva：InternationalOrganizationforStandardization，1999.

[3]BumgardnerJD，LucasLC.CellularResponsetoMetallicIonsReleasedfromNickel-chromiumDentalAlloys[J].JDentRes，1995，74（8）：1512-1517.

[4]LenzJ，SchwarzS，SchwickerathH，SpernerF，SchuferA.Bondstrengthofmetal-ceramicsystemsinthree-pointflexurebondtest[J].JApplBiomater，1995，6：55-64.