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第三章 饰瓷
第一节 金属烤瓷冠基底处理、上瓷、上釉
【相关知识】
一、金属烤瓷冠基底的表面处理
烤瓷熔附金属全冠,简称“烤瓷冠”,是将瓷粉经过高温烧结熔附于金属内冠表面,从而形成的修复体。金属烤瓷冠基底在堆塑瓷粉之前,需要对冠表面进行理化方面的处理。金属烤瓷冠基底表面处理方法有:
1.去除氧化物
金瓷结合的程度取决于金属表面氧化层的性质和厚度。因此,在铸造过程或三维打印(3D打印)金属热处理过程中,于金属表面形成的过多氧化物,必须用合适的方法将其去除,这样才能获得最大限度的金瓷结合力。
2.清洗底冠
除尽金属表面的各种微粒、打磨碎屑、油脂,以及手指沾上的油污,因为这将影响到瓷在金属表面的润湿程度,这对于形成良好的金瓷结合力是非常关键的。为了防止后续过程中的污染,一旦清洗过程完成,就不应该再用手接触金属基底的表面,常采用的清洗方法包括压力蒸汽清洗和超声清洗。清洗完的铸件用干净的夹持器械将铸件置于烧结支架盘上,待其自然干燥。
3.除气、预氧化
除气的目的是使铸件中的残留应力得以释放,使金属表面张力均等,还可以去除金属表面有机物和释放金属表面气体,以防止瓷层产生气泡。
预氧化是为了在合金表面形成一层薄的氧化膜,有利于瓷与金属的化学结合。金属表面的氧化层是金瓷结合的前提,过薄或过厚都会使结合力降低。预氧化的原理是在非真空状态下,加热至预定温度,保持5~10min,在金属表面会形成一层薄而致密的氧化层。理想的氧化层厚度应为0.2~2μm,才可达到金瓷结合最大的强度。
4.涂结合剂
有些贵金属合金需要在烤瓷前涂一层结合剂。结合剂中有直径为1~3μm的铂颗粒,在高温下熔附于金属表面,可与瓷层产生一定的嵌合作用,增大了金瓷结合力。
二、金瓷结合的基本原理
1.机械结合
通过磨石修整打磨,再用氧化铝喷砂处理,金属烤瓷冠基底表面具有一定的粗糙度,既增加了瓷粉对烤瓷合金的润湿性,又增加了接触面积。瓷粉烧结后嵌入金属表面不规则的凹陷内,粗糙微孔可提供机械锁结,大大提高了机械结合力(占金瓷结合力的22%)。
2.化学结合
金属在预氧化过程中表面形成一层氧化膜,金属氧化层的氧与遮色瓷的氧电子转移形成化学结合,是金瓷结合力的最主要、最关键的结合机理(占52.5%)。氧化层明显提高了表面润湿性,使得金属与瓷共享电子,形成直接的化学结合。这样金瓷之间既有共价键的结合,也有离子键的结合。这种结合只需要一层氧分子,如果过度氧化层会出现三明治效应,瓷就会丧失与金属的表面接触。
3.范德华力
金属与瓷之间烧结结合后,产生紧密贴合的分子间引力,即为范德华力。它是异种电荷间的微弱吸引力,但无电子交换,属于吸附结合。依赖于紧密的结合,因此表面良好的润湿性非常必要,金属表面被瓷浸润得越好,粘接越强。
4.压力结合
金瓷界面的残余应力是烤瓷合金与瓷粉在烤瓷炉内冷却到室温时,永久保留在材料内部及界面上的应力,这种应力达到一定程度会引起修复体的破坏。产生残余应力的实质是金属热膨胀系数略大于瓷的热膨胀系数,在金属烤瓷修复体制作过程中,在金瓷结合界面上由于冷却过程引起了热力学运动行为。因此,金属-瓷材料的热膨胀系数的匹配性是十分重要的,通常烤瓷合金热膨胀系数与瓷膨胀系数之差控制在0.9×10 −6~1.5×10 −6/℃为宜。瓷的热膨胀系数稍小于烤瓷合金,在冷却过程中对瓷层产生压应力,既可增强压缩结合,又不致使瓷层破裂。
三、金属烤瓷瓷粉
在金属烤瓷冠基底上堆塑瓷粉构筑瓷层,能够再现天然牙各层次的颜色、质地和形状。用于烤瓷的瓷材料大多以瓷粉和配套调拌液调和使用,也有以糊剂形式提供的材料。
(一)烤瓷瓷粉的组成成分
金属烤瓷瓷粉的主要组成成分为玻璃样形成物,为了降低熔点,在其中加入了助熔剂和金属氧化物。
1.玻璃样形成物 氧化硅(SiO 2)、氧化硼(B 2O 2)、氧化磷(P 2O 5),主要成分为从高岭土、长石中分解出来的Si0 2,其熔点为1 713℃。
2.助熔剂 氧化钾(K 20)、氧化钠(Na 20)、氧化锂(Li 20)、氧化铷(Rb 20)、氧化铯(Cs 20),可增加膨胀系数。
3.起调节功能的氧化铝(A1 20 3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)。
4.着色剂 钛的氧化物(Ti0 2)使瓷呈鲜黄色、钴的氧化物(Co 20 3)使瓷呈灰浅蓝色、过氧化金(Au 20 3)使瓷呈玫瑰红色,铂(Pt)使瓷呈灰蓝色。
5.乳光瓷(不透明瓷) 氧化硅,锡、钛氧化物。
(二)烤瓷瓷粉的种类
1.按烧结温度不同分类
(1)高温瓷粉:
烧结温度范围为1 315~1 370℃。
(2)中温瓷粉:
烧结温度范围为1 095~1 260℃。
(3)低温瓷粉:
烧结温度范围为870~1 065℃。临床应用多为此型。
2.按临床应用分类
(1)用于金属烤瓷的瓷粉。
(2)全瓷瓷粉:包括氧化铝瓷、氧化锆瓷等。用烧结、热压、玻璃渗透、切削、铸造和电泳沉积等方法制作。
(3)成品陶瓷:如陶瓷牙、陶瓷贴面、全瓷基台等。
3.按模仿的牙齿结构分类
(1)粘接瓷:
用于提高金瓷结合力,粘接瓷中的稀土元素可以调节金属和瓷之间的热膨胀差,其本身和金属表面氧化层的结合力好于金属表面和遮色瓷的结合力。
(2)遮色瓷:
是金属基底上堆塑的第一层瓷,用于遮盖金属基底的颜色,以免影响瓷层半透性的美观效果。此外,遮色瓷层与金属直接接触,为金-瓷间提供结合力。遮色瓷又称不透明瓷,直接堆塑于金属表面,对遮盖金属烤瓷冠基底颜色以及形成金瓷结合力具有重要意义。遮色瓷与金属的热膨胀系数必须相匹配。遮色瓷多采用两次堆塑与烧结的方法,第一次遮色瓷烧结的目的是用遮色瓷粉彻底覆盖金属表面,并使填充细微的缝沟,形成坚固的金瓷结合层;第二次遮色烧结后将金属颜色完全覆盖,以彻底消除金属和氧化物颜色对饰瓷的影响。
(3)颈部瓷和肩台瓷:
用于修复体颈部的瓷粉,由于天然牙的颈部颜色较其他部位颜色深,通常需要专门的颈部瓷。
(4)牙本质瓷:
又称体瓷,相当于天然牙本质所在的部位和范围,是瓷层的主体部分,具有一定的半透性,其颜色是烤瓷修复的主体色。体瓷的颜色选择范围相当大,以便与邻牙颜色相匹配。
(5)釉质瓷:
又称切端瓷,具有较好的半透明性,一般位于切端2/3或 2/3,模拟天然牙釉质的半透性。釉质瓷是一种低熔瓷,烧结温度比牙本质瓷烧结温度低。组成成分和牙本质瓷类似,只是添加了助溶剂降低烧结温度。对于进行了大面积染色的病例,最好选用釉粉上釉,否则容易破坏染色的效果。
(6)透明瓷:
具有相当高的半透性,用于模拟天然牙半透性较高的部位。
(7)修饰瓷:
包括内染色和外染色瓷粉,色泽的分布范围远较上述基本类型瓷粉多。
(8)调拌液:
用于调和瓷粉形成可操作的瓷浆,基本成分为水和氧化锌,有的还包括甘油,可使调和好的瓷浆具有更长的操作时间。
四、烤瓷修复体瓷层堆塑
(一)常用堆塑瓷层工具
1.调和盘
可以保持瓷粉呈现湿润状态的专用瓷粉调和盘,也可用玻璃板代替。
2.调刀
用于挑取、调拌瓷粉,使二者充分混合,成为致密不带气泡的泥湖状,大多数用金属制成。
3.小毛笔
用于瓷粉成型,根据不同操作需要,使用不同型号大小的专用毛笔。一般来说,小号笔用于染色,中号笔用于细微处的操作,较大号笔用于瓷的涂塑,大型柔软笔用于平整光滑堆塑后的瓷层表面。
4.成型工具
包括成型刀等各种成型器具,用于瓷粉成型、牙冠部窝沟等细节的刻画。
5.分离刀
用于瓷粉切割,刀片厚度约为0.1mm。
6.夹持器
用于夹持烤瓷冠的夹持柄,将堆塑完成的烤瓷修复体从模型上取下,利于涂塑、震动等操作。
7.吸水纸
用于吸取瓷粉中多余的水分,也可用于轻轻压迫瓷粉使其进一步致密,要求吸水性好、纸张上的纤维不易脱落。
(二)遮色瓷堆塑
1.遮色瓷堆塑方法
选择好遮色瓷后充分摇晃让瓷粉混合均匀,放在工作台让小的颜色颗粒沉淀下来。静置一段时间,所有陶瓷粉末会按照颗粒的大小分层。
根据堆塑方式的不同可分为三种:喷枪喷涂法、毛笔堆塑法、喷涂液体再洒瓷粉法。最常用的是毛笔堆塑法,该法根据烧结次数又分为一次烧结法和二次烧结法。一次烧结法是一次堆塑足够厚度的瓷层;二次烧结法是指遮色瓷第一层涂得很薄,形成金属与烤瓷材料界面结合力,并在比规定温度高20℃的温度下烧结,然后根据情况再进行二次堆塑烧结,为了完全遮盖金属烤瓷冠基底金属色泽,并提供基本色调,必要时还可以进行底层的特殊染色处理,或将不同颜色的不透明瓷粉混合调配,以获得最佳颜色效果。
2.遮色瓷烧结条件
不同瓷粉应遵照厂方提供的操作守则设置不同的烧结条件(温度、时间、真空状态)。放置金属烤瓷冠基底的烘烤盘要放在烤瓷炉台的直径内,避免烤瓷炉关闭时对炉膛造成损坏。烧结程序开始前务必确认程序是否正确,对于某些低温瓷粉的烧结尤其要注意。烧结完成后检查遮色瓷层是否符合下列要求:相对光滑、均匀的一层遮色瓷层可以遮挡住金属底色;蛋壳样外观;在冠修复体的内表面和外表面没有多余的瓷粉。
3.遮色瓷的厚度
即便在遮色瓷层厚度很薄的情况下,遮色瓷必须要能够很容易地润湿金属烤瓷冠基底表面,并且遮色瓷要能很好地遮盖住金属的颜色。遮色瓷层厚度一般不应该超过0.2mm,太厚的遮色瓷层会导致修复体的外形过突,同时也影响金瓷结合力。
五、上釉的原理和方法
经过外形修整后,修复体还需通过上釉才能形成天然牙的色泽,上釉的方法通常有自身上釉和釉液上釉两种。
(一)自身上釉
自身上釉指的是将修复体升温至熔化温度(这个温度常比原来的烧结温度稍高),并在冷却前维持一段时间,表面会形成热塑性流动,玻璃层或表面釉层就会形成,锐利的点线角在此过程中会变得圆润。在烧结过程中,瓷表面会玻璃化并充分熔融,充填不规则的或多孔的表面。自身上釉的陶瓷表面光泽度与烧结时间和温度密切相关,温度越高,时间越长,表面就会越光滑。如果上釉时温度过高或时间过长,陶瓷表面就会塌陷,从而破坏修复体的外形。具体操作应按照厂家规定的操作要求进行。
(二)釉液上釉
釉液上釉是涂一薄层清亮的釉液,可以在修复体上产生光亮的效果。釉液使用的是低熔瓷粉,烧结温度比牙本质瓷烧结温度低20~60℃。如果颜色需要调整,在上釉前采用烤瓷颜料染色,再均匀地涂布一薄层透明的釉瓷浆。釉液上釉时应注意的是:
1.釉的温度要保证体瓷不变形。
2.涂的釉要薄,防止局部过厚,特别是邻面会影响修复体的就位。
3.不可将釉液涂布到冠的内侧,上釉后的修复体烧结前支撑放置要正确。
4.不要过度烧结,多次烧结后瓷体返回到结晶状态,呈乳浊状或云雾状外观。
六、烤瓷炉的使用
烤瓷炉的操作主要包括程序内容的设定、更改和程序的运行。需要设定和修改的程序内容一般包括:干燥时间、预热时间、预热温度、升温速率、烧结最高温度以及真空设定等,程序设定的方法如下:
1.按程序设定键,选择所要设定的程序。
2.更改程序内容 如设定干燥时间、升温速率等。
3.程序确定 程序设定完成后,可根据需要选择不同的程序运行,程序运行的方法如下:
(1)选择所需程序。
(2)将炉膛降到最低位,正确放置烧结盘。
(3)按程序开始键,烤瓷炉自动工作。
(4)烧结完成后炉膛自动降到最低位,取出烧结盘,按键将炉膛升起至封闭状态,待用或关闭电源。
4.注意事项
(1)定期检查炉膛底盖边缘的密封圈,并保持干净。
(2)正确放置烧结盘,不能使瓷与烤瓷炉膛内壁接触,以避免粘连。
(3)定期检测烤瓷炉温度。
(4)保持烤瓷炉清洁。
【技能要求】
一、不同金属的表面处理
由于合金的成分不同,在金属烤瓷时其表面处理工艺略有差异,操作者应根据厂家的使用说明书进行科学处理。金属烤瓷冠基底的表面需进行精细打磨,一般使用细纹路的钨钢磨头或细粒度的砂石磨头,顺着同一方向打磨,并反复用卡尺测量金属烤瓷冠基底的厚度,最薄不能低于0.3mm。金属烤瓷冠基底表面需进行喷砂处理,采用125~200目氧化铝,在2~2.5bar(1bar=10 5Pa)压力下,喷头与金属表面成45°角进行表面喷砂10~20s,使金属烤瓷冠基底呈现出金属亚光色泽。喷砂后的金属烤瓷冠基底,用镊子夹持在高压蒸汽清洗表面的污物,或者将金属烤瓷冠基底放在去离子水中超声清洗5~10min。清洗完成的金属烤瓷冠基底,即可根据不同金属的要求,在烤瓷炉内进行烤瓷前的预氧化处理。
二、涂布遮色瓷
经过清洁和预氧化处理的金属烤瓷冠基底,不可用手直接接触,以免表面污染;应用干净的镊子夹住金属烤瓷冠基底的颈部。在玻璃板上根据医生临床选色的颜色,用瓷粉专用液(或去离子水)调拌少量的不透明瓷粉(遮色瓷)呈薄层糊状。用瓷粉专用液润湿金属基底和毛刷,用毛刷尖挑起少量瓷粉均匀涂布在金属表面,并逐渐扩展瓷浆至整个金属烤瓷冠基底需要烤瓷的区域,表面瓷粉的涂布要均匀,不可厚薄不一。同时,用雕刻刀轻轻敲动镊子以震荡金属烤瓷冠基底,使水分从表面析出,用纸巾蘸干瓷粉表面的水分。薄层的遮色瓷浆应完全遮盖金属表面的颜色,才能完成操作。最后,根据瓷粉制作商的说明书要求,将附有遮色瓷的金属烤瓷冠基底放在烧结盘的支撑架上,再放入烤瓷炉内,按设定的烧结曲线完成遮色瓷的烧结工艺。
三、自身上釉
首先,对完成精细外形修整、患者满意的瓷修复体用高压蒸汽进行清洗;然后,将瓷修复体放入特定的自身上釉程序烤瓷炉内完成烧结。