上釉和拋光后口腔陶瓷材料力學性能改變的研究進展

張林 段斌 泥志浩

摘 要：口腔陶瓷修復材料在試戴時或固定后需進行調磨，造成修復體的表面損傷，粗糙程度提高，強度下降，使力學性能變化。再上釉、拋光可以減少假體的表面粗糙度，恢復其表面光滑，是目前常用的陶瓷修復體表面處理工藝。上釉和拋光可以改善玻璃陶瓷的表面粗糙度（彎曲強度，硬度，斷裂韌性），而且，拋光后的強化效果比上釉好。經過上釉和磨光處理后，氧化鋯陶瓷的抗折強度和斷裂韌性都得到了改善。學術界的觀點比較統一；但是關于硬度變化存有爭論，目前已有研究表明，硬度是氧化鋯的內在屬性，表面加工不能使其硬度發生變化，另外，還有一些研究表明，上釉和拋光可以降低表面裂紋增加氧化鋯硬度。

關鍵詞：陶瓷修復體; 力學性能；上釉

1 前言

陶瓷材料的特性相比橡膠材料，更適合做密封環。這樣可以極大地延長密封的有效時間，并且，其平均費用和維修費用非常低廉。但是，由于陶瓷密封環的制造過程比較繁瑣，目前的高精度研磨和拋光設備，都是為半導體材料和光冷加工而研制的。不能直接應用于陶瓷密封環的拋光。為了解決這個問題，研制一種用于先進陶瓷密封環超精密加工的研磨拋光設備，從而實現陶瓷密封環的廣泛使用。

2上釉和拋光技術是口腔材料修復過程中的特點

（1）能更好地控制修復體與基底的界面反應；（2）能在較低水平上獲得較好的機械性能；（3）不會影響到其生物相容性及力學性能。其中拋光技術和上釉技術是目前最為常用的兩種方法。拋光技術主要包括研磨、拋光和去色等步驟。隨著拋光設備、陶瓷磨具的發展及應用的不斷深入，越來越多的學者認識到了機械拋光對上釉方法和上釉技術的重要影響。但是通過上釉或者拋光對口腔陶瓷材料力學性能變化的研究并不多見。上釉或表面磨削、研磨以及去色是機械拋光中常見的三種方法之一[1]。

3上釉和拋光技術的進展

3.1上釉技術的原理是通過機械研磨實現

一般將釉料與金屬材料混合后均勻地覆蓋在牙體表面，通過機械的摩擦作用來提升材料的表面機械性能。機械磨削通常包括研磨、拋光以及去色。拋光在上釉和拋光過程中使用的是特殊的拋光工具或磨具。拋光技術的發展是機械拋光技術飛速發展的結果，同時也伴隨著許多問題。其最大的問題在于拋光過程中難以控制牙體中金屬元素的變化，因此對硬度值及斷裂韌性有著非常嚴格的要求。目前市面上多以無機非金屬的材質進行上釉和拋光，例如氧化鋁、氧化鋯等。不同材料上釉時所得到的硬度值不同，一般以8～10 HRC為最佳。

3.2表面磨削

在機械拋光中，磨削對陶瓷材料的力學性能的影響主要表現在以下幾個方面：（1）對基底結構的破壞。通過對磨削的控制，可以控制陶瓷材料的整體或局部應力分布。但在實際操作中，由于上釉技術和拋光技術的限制，并不能完全控制上釉過程中陶瓷材料的整體或局部應力分布。因此，對于上釉與拋光階段使用不同的磨削方法也能獲得不同程度的機械性能。（2）對陶瓷的化學成分影響。例如：在粗磨削階段，隨著厚度的增加，粗糙度增加；磨去釉料表面有較大的氧化膜存在，能提高其物理性能。但是粗磨削后陶瓷強度降低；磨削層產生微小的熱應力；磨削層具有更高的熱膨脹系數（即晶粒長大）。因此如何調整磨削條件及進行適當打磨是促進磨削后涂層結構穩定性和力學性能提升最關鍵的問題之一。

3.3機械拋光在陶瓷材料界面上表現出的現象與機理

機械拋光是利用機械設備，在坯體表面進行研磨和拋光，以獲得不同的表面粗糙度，從而達到拋光的目的。因此，機械拋光在口腔陶瓷材料的界面上表現出以下幾種現象：（1）研磨后表面粗糙度降低，這是因為其表面形成了致密的氧化膜。機械拋光后陶瓷表面的拋光層脫落，導致陶瓷組織結構發生改變。（2）釉質和瓷質的界面上形成了由基底表面層與釉質產生摩擦和相位移動引起的界面滑動；（3）機械拋光后陶瓷材料在磨損中也會產生界面滑動，但其行為與物理性能沒有明顯變化。由于受到磨損機理的影響，所以機械拋光在陶瓷材料表面并沒有形成一種致密的涂層。然而機械拋光在材料的應力作用下能夠增加陶瓷材料塑性變形能力，且在一定范圍內會發生位移。這也是部分研究者通過大量實驗研究表明機械拋光技術會引起材料機械性能改變，主要表現為：第一：瓷釉中致密物的減少；第二：釉面粗糙度降低；第三：陶瓷表面形成致密金屬層；第四：牙體組織受到機械性磨損產生微裂紋形成脫落等造成損傷。因此對于上釉或者拋光后陶瓷材料中存在上述變化這一問題學者們提出了不同意見和解決方法[2]。

3.4上釉和拋光后性能改變的研究

對于上釉或拋光過程中牙釉質的成分及結構進行研究是口腔修復中非常重要的一個環節，但是在實際應用中這一環節并不是非常地廣泛。Sani等在機械拋光過程中觀察到，上釉后的瓷質在磨削加工過程中幾乎沒有發生形變。Wang等在研究上釉和拋光期間陶瓷的顯微結構時發現上釉和拋光對陶瓷成分的影響并不是很明顯，但是在微觀細化方面確實有所區別。有研究發現上釉后顯微結構主要以層狀結構為主，而拋光后的顯微結構中，由于拋光加工使陶瓷層發生了形變從而導致微裂紋。在上釉和拋光后對不同牙釉質成分及結構的破壞機理不同，其中上釉在硬度和強度方面對牙釉質造成了較大傷害。所以對于不同牙釉質成分的上釉或者拋光過程導致口腔瓷質中具有不同成分結構與硬度組合而引起力學性能變化的情況目前尚無報道。除了上面提到的因素以外，臨床研究也顯示口腔陶瓷材料表面質量對其物理及力學性能產生影響。隨著人們對口腔修復理念和修復技術提出更高期望，口腔修復材料力學性能也將有更大提高。

4結語

口腔修復體（尤其是有復雜結構的修復體）是通過口腔機械修復后，與基底接觸的修復體與基底的界面反應產生力學性能變化。但是目前對口腔陶瓷修復體的機械力學性能變化研究較少。目前的研究多是針對上釉技術上釉后的組織結構及力學性能對拋光技術上釉和拋光后樣品的檢測。機械拋光操作可以通過提高材料的硬度和強度來提高臨床使用效果。但在不同的環境條件下，機械拋光會產生不同的破壞。而且對材料力學性能等其他方面都有一定影響。隨著研究的深入和實驗數據的積累與分析，相信會有更多關于上釉和拋光后口腔陶瓷材料力學性能轉變過程研究以及新方法研究的相關報道。對于機械拋光上釉和拋光后口腔陶瓷材料力學性狀發生變化的研究一直是口腔專家們探討內容。希望未來能有更多新成果問世。

參考文獻

[1] 雷磊， 伍雨馳， 程子晉，等. 牙科陶瓷材料的摩擦學性能研究進展[J]. 材料工程， 2022（050-002）.

[2] 邱莎， 張安玲， 游紅菊. 口腔全瓷修復材料拋光方法研究進展[J]. 中國衛生產業， 2020， 17（7）：3.