電壓對烤瓷鎳鉻合金表面鍍金層性能影響的研究

越 野

[摘要]目的：評價電壓對烤瓷鎳鉻合金表面鍍金層性能的影響。方法：按電壓0．6～1．2V將試件分為7組鍍金，目測淘汰色澤-不合格者。用劃痕法測試鍍金層結合強度，用掃描電鏡觀察鍍金層截面。結果：電壓0．6V、1．1V、1．2V組色澤不合格：0．7～1．0V組鍍層結合強度隨電壓增大而增大；電壓大者鍍層致密均勻。結論：鍍金時應使電壓維持在一定范圍內以保證鍍層擁有令人滿意的色澤：在此電壓范圍內，鍍層結合強度隨電壓增加而增大，且電壓大者鍍層致密均勻。

[關鍵詞]電壓；鎳鉻合金：鍍金；結合強度

[中圖分類號]R783 [文獻標識碼]A [文章編號]1008—6455(2007)01－0101－03

非貴金屬烤瓷冠因為具有優良的機械性能，低廉的價格而在口腔修復領域得到廣泛的運用。但在臨床觀察中發現，有一定比例的患者在使用以鎳鉻合會為基底的烤瓷冠一段時間后，在與冠接觸的齦緣處會有充血、水腫的癥狀出現。有些病例齦緣處則出現灰黑色的色素沉著。不僅不利于患者的口腔健康，而且有礙于義齒的美觀。通過對鎳鉻合金基底進行鍍金是目前解決這一問題的常用方法之一。國內關于牙科鎳鉻合金鍍金方面的研究還比較少，劚內容均足觀察鎳鉻合金烤瓷冠鍍金后的臨床效果。而關于其鍍金層機械性能評價方面的情況尚未見報道。本研究通過測試鍍金電壓對鎳鉻合金表面鍍金層機械性能的影響，來得到適用于臨床要求的鍍金電壓范圍，為臨床應用提供實驗依據。

1 材料與方法

1．1實驗材料：DF-I型鍍金儀及配套鍍金液(陜西金業科技有限公司)：WS-2000涂層附著力自動劃痕儀、休式顯微鏡(西安交通大學)； 掃描電鏡(JMS－6360LV，西安電子科技大學)；烤瓷用鎳鉻合金(Heraenium S賀利氏，批號20060217)。

1．2實驗方法

1．2．1將烤瓷用鎳鉻合金鑄造成10mm×10mm×1．5mm試件42片，經烤瓷爐高溫處理后用水砂紙由200^＃～1200^#逐級拋光，再經布輪拋光，隨機分為7組，按要求步驟鍍金，鍍金時電壓為0．6～1．2V，組距為0．1V。

1．2．2鍍金后觀察各組試件色澤，將顏色不合格組淘汰。

1．2．3將剩余各組試件置于WS-2000涂層附著力自動劃痕儀上進行劃痕實驗，參數設置為：采用金剛石圓錐壓頭，錐角120°，尖端直徑0．2mm，位移速率4mm／min，同步加力速率0～100N／min。每個試件上制備平行劃痕3條，將劃好的試件置于體式顯微鏡400倍鏡下觀察鍍金層剝脫情況，并測量起始點至鍍層失效點的距離，通過劃痕總長度與總載荷的比值換算出鍍層剝脫的臨界載荷。每個試件上3條劃痕測得臨界載荷的平均值即為該試件的臨界載荷。

1．2．4將試件用自凝塑料常規鑲樣，其鍍層截面用水砂紙拋光至1500^＃，再經絨布拋光，噴金后置于掃描電鏡下觀察鍍金層結構、鍍金層與基底結合情況，并測量鍍金層厚度。

2 結果

2．1鍍金后觀察7組試件色澤：第2、3、4、5組色澤金黃，符合臨床要求。第1組淺黃，第6組棕紅，第7組棕黑，其色澤不符合臨床要求，淘汰。

2．2通過顯微觀察劃痕法測得各組試件平均臨界載荷(見表1)，經統計分析，各組臨界載荷之間均有顯著差異(P＜0．05)。在此電壓范圍內，鍍金層臨界載荷隨電壓增加而增大。

2．3掃描電鏡下觀察發現：電壓為0．7V、0．8V兩組試件表面鍍金層疏松多孔，厚薄不一。電壓為0．9V、1．0V兩組試件表面鍍金層致密，孔隙少，鍍層厚度基本均勻，厚度約1．4μm(如圖1)。

3 討論

3．1鎳鉻合金在口腔環境中穩定性差，容易析出鎳離子，而人群中有15％的人對鎳過敏，相關研究更證明了鎳的衍生物具有一定的致癌性。為解決這一問題，許多人采用貴金屬烤瓷或全瓷修復作為替代，取得了良好的效果，但其高昂的價格使得大多數患者難以承受。而鍍金具有設備簡單、操作方便、價格低廉，鍍金后口內顏色反映好，鍍金層對鎳鉻合金起隔離作用，降低腐蝕及超敏反應發生等眾多優點。因而鍍金更容易被患者接受，逐漸成為解決這一問題的重要手段。

目前國內外使用的鍍金液多含氰，危害人體健康。本實驗采用的DF-1型鍍金儀及配套無氰鍍金液，其鍍金液中完全不含氰離子，安全、環保，鍍金時間僅為5min(目前市面上大量使用的鍍金設備需60min)，大大降低了患者臨床就診的等待時間。該項技術曾用于國家載人航天工程關鍵部件的耐磨鍍金，鍍金層的耐磨性能遠高于俄羅斯宇航中心提供的樣件。

3．2電流密度是影響鍍金層性能的一個重要因素。通常在面積不變的情況下，金層沉積速率與電流強度成正比。當電流強度過低時由于金層沉積速率下降，會使鍍層色澤變暗；當電流強度過高時，因為沉積速率過快，陰極表面金屬離子濃度降低過多，反而使鍍層變得疏松，而且高電流強度會使鍍液中的亞硫酸鹽分解析出S^2-，并與金生成黑色Au₂S沉淀，使鍍金液變得渾濁。因此只有在適當范圍內增加電流強度，才能達到增加鍍層厚度，保證鍍層致密，獲得良好色澤的目的。由于鍍金儀使用電壓作為可調參數，所以在實驗過程中我們也使用電壓作為分組方式和觀測指標。

3．3測定薄膜與基體界面結合力的實驗方法很多，劃痕法就是目前測量單層薄膜結合強度最常用的方法之一，其基本原理是在載荷恒定增大的方式下，保持劃針勻速直線劃刻薄膜直至膜破壞，通過監測整個過程中聲發射信號、摩擦力信號或通過顯微鏡觀察，可動態測量量的變化標定出薄膜破壞時的臨界載荷值Lc。根據經驗公式，鍍層結合強度與Lc的平方根成正比，為方便起見在實際應用過程中常將Lc值作為評價同類材料界面結合強度的主要參數。

因為純金薄膜延展性和耐磨性非常好，當與基體結合強度較高時，在劃痕過程中壓頭并不會破壞金膜本身，而是將其壓入基體，這種情況下用聲發射和摩擦力信號曲線均無法正確判斷膜的臨界載荷位置，因此用顯微鏡觀察以剝落一定面積鍍膜層所對應的載荷定義Lc更為精確。

3．4通過掃描電鏡觀察發現，當電壓較低時，雖然可以獲得令人滿意的金黃色鍍層，但從鏡下可以看出實際上該鍍層疏松多孔，厚薄不均，并不能滿足臨床需要。

4 結論

4．1鍍金時應通過調整電壓，保持電流強度在一定范圍內，以保證鍍層擁有令人滿意的色澤。

4．2在電壓0．7～1．0V范圍內，鍍層結合強度隨電壓增加而增大，且電壓大者鍍層致密均勻。

編輯／何志斌

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。