新型鈷鉻烤瓷合金鑄造性能的研究

岳薇，戰(zhàn)德松

(1.沈陽市口腔醫(yī)院兒科，遼寧 沈陽 110002;2.中國醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院材料教研室)

牙科鑄件的精密性在口腔義齒的修復(fù)中至關(guān)重要，對每一種牙科合金的選擇均應(yīng)從生物學(xué)(生物相容性)、材料學(xué) (強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性)以及加工性能三方面加以考慮。在評價牙科合金的生物相容性和理化性能的同時，合金的鑄造精度也是不容忽視的［1，2］。本研究評價了新型鈷鉻烤瓷合金的鑄流率，并與臨床應(yīng)用鈷鉻烤瓷進(jìn)行比較，為臨床應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器 材料：新型鈷鉻烤瓷合金 (千祿達(dá)醫(yī)療器械有限公司);臨床應(yīng)用鈷鉻烤瓷合金(Stellite，上海);Dewax方格網(wǎng)蠟 (0000828L Retention Mesh，美國 Power DentalMFG公司);X－20 Chrome磷酸鹽包埋材料 (WHIP－MIXCorp，USA);

Al2O3砂粒 (SHOFU，日本)。

表1 金屬材料成分

儀器：JN－AⅡ型高頻離心鑄造機(jī) (天津)G568CX型真空攪拌機(jī) (WHIP－MIX Corp，USA);超聲波清洗器 (舒美KQ218，昆山超聲儀器有限公司);噴砂機(jī) (Sablomat，Italy);帶吸塵器高速切割機(jī) (Ray AG04，美國Ray Foster Dental Supply公司)。

1.2 方法

1.2.1 蠟型制作 網(wǎng)狀蠟型共有100個方格和220條邊，于其中的兩邊安插分鑄道，在分鑄道匯合處安插總鑄道 (圖1)。蠟型一共有2組，每組10個網(wǎng)狀蠟型試件，其中一組用新型鈷鉻烤瓷合金鑄造，另一組用臨床應(yīng)用鈷鉻烤瓷合金鑄造，然后采用相同的鑄模溫度及同種鑄造包埋材料進(jìn)行包埋鑄造。鑄造完成后，統(tǒng)計各組鑄件的格數(shù)和邊數(shù)，分別計算蠟型和鑄件格數(shù)與邊數(shù)的百分比［3］。

1.2.2 包埋鑄造 所有蠟型均使用蠟型清潔液清潔，去除蠟型表面油脂，降低表面張力。新型鑄造包埋材料按100∶35粉液與專用調(diào)拌液調(diào)和，在室溫23℃下手動調(diào)拌10 s，真空攪拌50 s后進(jìn)行包埋，待包埋料凝固硬化后取下鑄圈，鑄模置于自動烤箱 (Dentaurum，Germany)內(nèi)自動烘燒，新型鑄造包埋材料的鑄模烘烤程序為：從室溫升溫至150℃保持90 min，然后升溫至800℃保持90 min，繼續(xù)升溫至1 200℃保持2 h，然后分別緩慢降溫至400℃，升溫及降溫速度均為5℃/min，11 h后將恒溫于400℃的鑄模分別放入鑄造機(jī)內(nèi)進(jìn)行無圈鑄造。鑄造完成的鑄模投入冷水中驟冷，去除鑄件表面的包埋料、噴砂處理后，計算鑄件的完整方格數(shù)和邊數(shù)，分別取平均值。

1.2.3 鑄流率計算方法 根據(jù)鑄造后的網(wǎng)狀鑄件的方格數(shù)和邊數(shù)與鑄造前的網(wǎng)狀蠟型的方格數(shù)(100)和邊數(shù) (220)的百分比，來評價合金的鑄流率，計算公式有以下兩種方法，本實驗采用第二種計算公式進(jìn)行檢測：

(1)鑄流率=(鑄件的方格數(shù)/100)×100%

(2)鑄流率=(網(wǎng)狀鑄件的邊數(shù)/220)×100%

1.3 計數(shù)及統(tǒng)計學(xué)分析 將網(wǎng)狀試件參照Hinman計數(shù)方法對完整的網(wǎng)桿進(jìn)行計數(shù)并求出各組的鑄流率值和標(biāo)準(zhǔn)差［4］，用SAS統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析，分別比較兩種合金的鑄流率。

2 結(jié)果

新型鈷鉻烤瓷合金與臨床應(yīng)用鈷鉻烤瓷合金鑄流率比較，差別無統(tǒng)計學(xué)意義 (P＞0.05)，詳見表2和圖2。

表2 網(wǎng)狀鑄件的鑄流率

圖2 網(wǎng)狀鑄件鑄造結(jié)果

3 討論

鈷鉻合金是針對鎳和鈹?shù)亩拘远_發(fā)的，有比鎳鉻合金更高的彈性系數(shù)、抗張能力強(qiáng)、較低的熱傳導(dǎo)能力、可拋性好等特性，同時具備貴金屬合金與非貴金屬合金的一些優(yōu)點，不含有致癌作用的鈹元素和部分人群過敏的鎳元素，開始稱之為“無鎳無鈹合金”，它的Cr、Mo含量較高，可在金屬表面形成連續(xù)致密的氧化膜，增加了合金的耐腐蝕性能，具有很好的生物相容性［5］。金屬穩(wěn)定性比鎳鉻合金好［6］，因此，牙齦黑線的發(fā)生率顯著降低。對于烤瓷合金來說，它的各種性能中，鑄造性能是最為基本的性能，因為對于一個修復(fù)體的遠(yuǎn)期修復(fù)成功與否主要依靠的就是其組成元件的制作。而各種合金均不可避免的存在著鑄造收縮的問題，鈷鉻合金作為烤漆合金可以獲得與鎳鉻合金相近的鑄造性能以及邊緣適合性，而且金屬與陶瓷之間熱膨脹系數(shù)CET很匹配。楊曉喻等［7］研究發(fā)現(xiàn)鈷鉻合金與VMK95瓷粉的CET養(yǎng)值為 (0.15～0.815) ×10－6/0C可以形成良好的金－瓷結(jié)合并獲得長期完整性。

鑄件完整性對牙科合金鑄造成功與否起著關(guān)鍵的作用，在這一系列過程中，每一個步驟都可能對最終的鑄件完整性產(chǎn)生影響。牙科合金的鑄造性能即牙科合金能夠完全澆鑄入鑄型腔的能力，指實際鑄入鑄型腔內(nèi)的合金占應(yīng)該鑄入鑄型腔內(nèi)合金量的百分比，稱之為鑄流率 (castability)［8］。鑄流率是鑄造合金本身的流動性、鑄造設(shè)備、鑄模溫度、包埋材料的透氣性、抗壓強(qiáng)度等的綜合體現(xiàn)，是評價該鑄造系統(tǒng)在臨床應(yīng)用可行性的重要指標(biāo)之一。研究牙科合金鑄造性能的方法分為兩類，一類是從問題的抽象來研究合金的鑄流率，此類方法操作簡單，能較客觀的反映合金充入鑄型腔的能力，用于此類研究的鑄型形狀也有多種，有螺旋狀、輪狀、桿狀、彈簧型、楔型、碟型、網(wǎng)狀、板狀試件［9，10］，其中網(wǎng)狀試件和板狀試件研究應(yīng)用較多，因為此兩種試件易于制作，評價指標(biāo)客觀性強(qiáng)，測量及計數(shù)簡單，且對材料、溫度、技術(shù)及其它影響鑄流率的因素較敏感;另一類測試牙科合金鑄造性能的方法是模擬牙科全冠外形制成帽狀試件［11］，通過觀察試件邊緣的不同外形、斜度等來研究牙科合金的鑄流率，此類方法較客觀，但受許多因素的影響，需多點測試，其準(zhǔn)確性尚值得探討。

牙科鑄件的完成會受到多個因素的影響，一是合金因素如合金的組成、密度、熔金的表面張力，二是鑄造因素如鑄造壓力及方向、超熱 (superheat)、鑄型腔內(nèi)的回壓 (back pressure)、鑄造設(shè)備及鑄造方法等，三是輔助材料因素如包埋料的組成、種類及顆粒大小、熔模材料等;四是加工因素如鑄道設(shè)計、烘烤焙燒溫度等［12］。影響鑄造義齒適合性的因素有很多，其中技術(shù)性因素有對熔模的一些操作因素、包埋因素，如蠟的融化溫度、采用何種制作方法，是否行邊緣封閉、有無足夠的透氣道、熱處理的方法、是否為有圈包埋等。材料性因素主要是不同的熔模材料、包埋材料、鑄造合金等。由于本實驗采用了同一種包埋材料，同樣的水粉比例，同樣的專用液濃度，統(tǒng)一的水溫、室溫，同一種鑄造合金，同樣的包埋方法，同樣的焙燒溫度和鑄造過程，因而制作出的鑄件精度上表現(xiàn)的差異主要為合金材料的不同所致［13，14］。雖然牙科合金的鑄造性能受到鑄造過程中的各種因素的影響，但牙科合金的不同組成也對鑄造性能產(chǎn)生直接影響。

網(wǎng)狀試件測定法最早是由 Hinman等［9］提出的，認(rèn)為此種方法具有如下優(yōu)點：(1)網(wǎng)狀試件的蠟型容易制作，也可用樹脂網(wǎng)代替蠟網(wǎng)，與失蠟烘烤方式相同;(2)網(wǎng)狀試件可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化;(3)根據(jù)需要可大可小;(4)記數(shù)方法簡單客觀。本實驗采用Hinman的測試方法，對新型鈷鉻烤瓷合金的鑄流率進(jìn)行了評價，同時也與臨床應(yīng)用鈷鉻烤瓷合金進(jìn)行了對比測試，由實驗結(jié)果可以看出，該方法可以直觀地評價新型鈷鉻烤瓷合金與臨床應(yīng)用鈷鉻烤瓷合金鑄流率的差別。兩種合金的鑄流率均在94%以上，表明新型鈷鉻烤瓷合金的鑄造性能與臨床應(yīng)用鈷鉻烤瓷合金比較沒有顯著差異，兩種烤瓷合金的鑄造性能均能滿足臨床應(yīng)用要求。

［1］Anthony HL，Tao Li Marginal accuracy of com plete crowns made from alternative alloy［J］.J Prosthet Dent，1991，66：157－164.

［2］丁弘仁，馬軒祥.低貴金屬含量合金鑄造精度的研究 ［J］.口腔醫(yī)學(xué)雜志，2002，22(2)：84－86.

［3］梁欽業(yè)，趙云鳳，肖茂春.新型鑄鈦包埋材料不同鑄模溫度對純鈦鑄流率影響的研究［J］.中華口腔醫(yī)學(xué)研究雜志，2009，3(1)：59－64.

［4］Bezzon OL，de MattoM，Ribeiro RF，et al.Effect of berylliumon castability and resistance of ceramomental bonds in nickel－chomiumalloys［J］.J Prosthet Dent，1998，80(5)：570 －2574.

［5］Huang HH.Effect of fluoride and albumin concentration on the corrosion behavior of Ti－6Al－4V alloy ［J］.Biomaterials，2003，24(2)：275－282.

［6］Al－Hiyasat AS，Darmani H.The effects of recasting on the cytotoxicity of base metal alloys ［J］.J Prosthet Dent，2005，93(2)：158－163.

［7］楊曉喻，劉長虹，巢永烈，等.牙用烤瓷支架鎳鉻鉬合金合金熱膨脹系數(shù)測定［J］.廣東牙病防治，2006，14(2)：114.

［8］Presswood RG.The castability of alloys for small castings［J］.J Prosthet Dent，1983，50(1)：36 －38.

［9］Hinman RW，Tesk JA，Whitlock RP，et al.A technique for characterizing casting behaviour of dental alloys ［J］.J Dent Res，1985，64(2)：134－138.

［10］O'Connor RP，Mackert JR Jr，Myers ML，et al.Castability，opaque masking，and porcelain bonding of 17 porcelain－fused－tometal alloys［J］.J Prosthet Dent，1996，75(4)：367－384.

［11］Syverud M，Hero H.Mold filling of Ti castings using investments with different gas permeability［J］.Dent Mater J，1995，11(1)：14－18.

［12］曹洪喜，張建中，丁偉山，等.包埋料和鑄造方法對自研貴金屬合金鑄流率的影響 ［J］.口腔材料器械雜志，2002，11(3)：117－119.

［13］常中炎，王忠義，毛勇，等.不同種類的熔模材料對玻璃陶瓷全冠精度的影響 ［J］.臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志，2001，17(4)：276－277.

［14］Takahashi J，Kitahara K，Wangxue，et al.Resin pattern material with low polymerization shrinkage ［J］.Int J Prosthodont，1999，12(4)：325－329.