口腔金属材料

具有良好的物理机械性能和一定的生物相容性能广泛用作口腔修复、正畸、充填和种植等材料。第一节概述金属的特性可大致归纳为以下几点：1.在溶液中能被电离释放离子，离子化时形成阳离子如Ｎa2+、Ｋ+、Ｆe3+。2.固体状态时呈结晶，具有金属光泽。3.是电和热的良导体。4.密度大，不透明。一、金属的特性5.塑性变形较大，富有延展性。6.金属易被氧化，氧化物多数显碱性如Fe2O3。7.合金化能改变其性能。二、金属的结构晶体结点晶格晶胞金属中的原子以“金属键”的形式结合。金属键的键能较高，依靠金属键足以把这些结点连接一起形成牢固的金属结晶，并在金属发生一定变形时不至被破坏。三、金属的熔融与凝固金属的结晶过程分为两个阶段①在液态金属中产生结晶微粒——结晶中心或晶核②结晶中心或晶核成长、增多，直到液体完全消失。液态固态凝固（结晶）熔融四、合金的结构与性质两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素熔合在一起，具有金属性质的物质。制成合金可以改善金属性能，目前在口腔临床应用的金属材料大多数为合金。概念（一）合金的结构组元：组成合金的独立的最基本的单元。可以是金属元素或非金属元素，也可以是稳定的化合物。例如铁碳合金中，纯铁和碳都是组元。（二）合金的性质合金的性质与纯金属的差别：1．熔点与凝固点纯金属的熔点与凝固点为恒定不变的温度且两点温度相同。合金开始熔化与最后完全熔化的温度相差很大，在凝固时亦然。合金的熔点一般较凝固点为低。2．延性、展性、韧性合金的延性及展性一般均较所组成的金属为低，而韧性则增高。3.硬度合金的硬度较其所组成的纯金属为高。金属与合金热处理后均可改变其原有硬度。4.传导性包括导电和导热性。金属及合金均具有传导性。但合金的传导性一般均较原有金属差，其中尤以导电性减弱更为明显。5.色泽合金的色泽与所组成金属有关。6．腐蚀性金属及合金由于周围介质对它的化学作用而发生的破坏称为腐蚀。纯金属一般不易被腐蚀，对合金的腐蚀则视其结构及组成不同而各异。在合金中加入一定量的抗腐蚀元素如铬等，可提高抗腐蚀性，不锈钢等均属于此类。四、金属的形变①应力和应变：当材料受到外力作用时，材料内部所产生的与外力大小相同而方向相反的抗力，称为应力。②弹性形变：当应力小时，材料可产生与原来外形不一致现象。当除去负何后，材料就可以恢复原来形状，称为弹性形变。塑性形变：当应力达到某种限度，除去负荷，材料不能完全恢复原形而产生永久变形时，这种永久性变形称为塑性形变。强度：金属材料在静外力作用下抵抗破坏和断裂的能力称为强度。五、金属的冷加工与热处理（一）冷加工金属在再结晶温度以下进行的变形加工称为冷加工。一般通过锻造、冲压、轧制、挤压和拉拔等加工过程，使金属产生塑性形变。冷加工导致——金属内部产生应变硬化硬度、强度、弹性和磁性增加延展性、韧性和抗腐蚀性降低微观来看，晶体内部晶粒破碎，晶格畸变严重，位错大量增加。上述金属在塑性形变后的组织结构是不稳定的，具有趋于结构最稳定的状态。（二）热处理加热使金属的温度升高，原子活动能力增大，可使结构还原。这种对金属加热处理的方法称为热处理。1．热处理的结构变化回复再结晶晶粒长大变形晶体内晶格畸变逐渐缩小的过程，可使变形金属的内应力下降，所需温度较低。进一步升高温度后，原子重新进行排列，金属内部出现等轴晶粒代替旧的变形晶粒的现象。回复再结晶温度继续升高或保温时间延长，则使晶粒互相吞并而长大，在高于再结晶温度下进行加工时，晶格也会产生滑移和塑性形变，但不产生应变硬化，这种塑性形变称为热加工，反而导致金属机械性能下降。晶粒长大2．热处理的方法根据需要可将金属在固态下进行加温、保温和用不同的冷却方式进行例如钢的热处理可分为退火、正火、淬火、回火和表面热处理等5种方法。口腔科常用的有软化热处理、硬化热处理和消除应力热处理。六、金属的成形法锻造电铸粉末冶金铸造金属成形法(1)铸造：将熔化的金属或合金浇注到预先制成的铸型中成为铸件的过程称为铸造。临床常用的失蜡浇注法，可获得高精度的修复体。(2)锻造：金属或合金在再结晶温度以下通过外力（拉、压、锤等）而产生的塑性形变称为锻造。临床常用的不锈钢丝、镍铬合金片等均是锻造而成。③粉末冶金：指金属粉末经加压成形，通过烧结以提高强度。④电铸：指利用电解过程，在导电性物质上镀上所需金属。铸造和锻造均为口腔临床常用的金属成形法，而粉末冶金和电铸法尚处于研究阶段。电铸可以用于金沉积冠的制作，适合性好。八、金属的腐蚀与防腐蚀金属的腐蚀到处可见，全世界有10%的金属制件是因腐蚀而被损坏的。若用于口腔临床的金属材料被腐蚀，不但使机械性能下降，还可能给人体带来危害。因此了解金属的腐蚀和采取合理的防腐蚀措施显得非常重要。（一）金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。1.化学腐蚀化学腐蚀指金属和周围介质直接发生化学作用使金属损坏的现象。这类腐蚀的化学反应是氧化还原反应，其结果是金属表面生成氧化物等。金属腐蚀的发生程度取决于腐蚀产物（氧化膜）的结构和性质。致密、稳定的氧化膜形成后，腐蚀速度会明显减慢，如铬、铝等元素形成的氧化膜紧密稳定。若氧化膜的结构疏松，则腐蚀速度加快，并向内层扩展，如铁的氧化膜疏松，则容易被腐蚀。2.电化学腐蚀电化学腐蚀即为金属与电解质溶液相接触，形成原电池而发生的腐蚀损坏现象。在腐蚀过程中必然伴有电流产生。金属的电化学腐蚀普遍存在。如船舶在海水中的腐蚀、潮湿空气中的金属被腐蚀以及各种酸、碱或盐水溶液中金属的腐蚀等。口腔内合金的腐蚀主要是电化学腐蚀，因口腔内唾液是稀的电解质溶液，摄取的食物中可能含有大量的弱酸、弱碱性物质和盐类，停留于牙间的食物残屑分解而发酵产生的有机酸等均可构成原电池而产生电化学腐蚀。若在牙科用合金内有两种不同组成的合金相并存，则可形成原电池。在防腐蚀方面就应该注意：①使合金组织结构均匀；②避免不同金属的接触；③经冷加工后所产生的应力可通过热处理给予减小或消除；④修复体表面保持光洁无缺陷；⑤金属内加入某些抗腐蚀元素等。（二）金属的防腐蚀第二节锻造合金锻造18-8铬镍不锈钢组成：碳--↑合金的硬度和强度、↓韧性，其含量低于1.7%时称为钢，高于1.7%时称为铸铁；铬—改善钢的抗氧化作用，提高钢的抗腐蚀性能，增加合金的硬度和强度（含量在12%的钢材称为不锈钢）；镍---↑抗腐蚀性、增加合金的强度、韧性和延展性硅--↑抗腐蚀性能；铁—溶剂元素；还有锰、钼、硫、磷等锻造18-8铬镍不锈钢性能生物学性能：无明显毒性抗腐蚀性能：机械性能—拉伸强度、硬度、弹性模量、延伸率等应用---弯制卡环锻造镍铬合金组成镍、铬---抗腐蚀性，铬能↑强度和硬度，镍---↑韧性铜---↑流动性，改善焊接性能其它：锰、硅、碳、磷、硫锻造镍铬合金性能：具有良好的加工性、抗腐蚀性、机械性能、生物学性能应用：制作合金片、无缝冠、正畸托槽锻造贵金属合金丝性能---机械及生物学性能应用---正畸弓丝和卡环锻造钴铬合金丝性能--抗腐蚀性、焊接性能、加工性能应用---正畸弓丝和卡环锻造钛合金丝镍钛形状记忆合金丝性能：记忆特性、质轻、强度高、弹性好、耐腐蚀、良好的生物学性能，加工及焊接性能差应用---正畸弓丝锻造钛合金丝性能---高回弹性、良好焊接性能及成形性应用---正畸弓丝第三节铸造合金铸造--是指将合金加热熔化，浇铸入预先制备好的铸型内成为铸件（成品）的过程铸造合金的分类：高熔铸造合金（1100℃以上）中熔铸造合金（500~1100℃）低熔铸造合金（500℃以下）铸造金合金的组成金---熔点高、拉伸强度好铜---↑强度及硬度，↓熔点、抗沾染性及抗腐蚀性银---↓金铜合金热处理的影响，降低铜红色使合金趋向淡黄色；↑延性铂、钯---↑机械性能，使处理后的合金的强度、弹性、硬度显著增加铂—↑抗沾染性及抗腐蚀性铸造金合金其它性能化学性能铸造性能：温度为850~1000℃，易加工成型熔金流动性好，铸造收缩较小生物学性能铸造银合金组成：银、钯、金、铜等性能：银有细胞毒性，合金化后减弱，还与硫形成黑色硫化银而影响美观应用：主要用于冠桥修复体铸造铬镍不锈钢种类低铬不锈钢（马氏体不锈钢）：常用于制作较高硬度和耐磨性的医疗器械高铬不锈钢（纯铁素体不锈钢）：含碳量少，抗腐蚀性比一类高，但强度、硬度低，不能硬化，多作为设备用镍铬不锈钢（奥氏体不锈钢）：具有良好的抗腐蚀性及延展性修复用18-8铬镍不锈钢组成：碳—与强度和硬度有关，适用于活动修复体支架或单个固定义齿铬—具有抗腐蚀性、↑强度，含17~19%镍—具有抗腐蚀性、↑韧性，含8~12%硅--↑钢的铸造性能，钢熔化时有去氧化、碳化、清洁作用；↑钢的强度、硬度、抗腐蚀性锰--↑钢的强度和硬度，形成硫化锰减轻硫的有害作用钛--↑抗腐蚀能力修复用铸造钴铬合金组成：钴—抗腐蚀性强、↑强度及硬度；铬--↓熔点、↑抗腐蚀性，含量30%；镍--↑塑性、↓熔点及强度；钼--↑弹性极限及延伸率、增加合金强度及硬度；锰和硅—脱氧剂、改善合金的流动性和铸造性能；碳—形成碳化物，其数量、形态及大小影响合金的机械性能；钛—作用与钼相同；镓、铟—使晶粒细化修复用铸造钴铬合金性能：抗腐蚀性能和生物学性能良好，强度和硬度高、延伸率稍低，耐磨性好，铸造收缩较大应用：硬质—活动义齿大支架的整体铸造和种植体中硬质—卡环、合垫、基托或冠、桥的铸造软质—各类固定修复铸造铜基合金应用：用于一般的固定修复铸造钛及钛合金的应用口腔修复---基托、冠、桥的制作制作种植体用于口腔正畸金属烤瓷合金性能要求合金的熔点比瓷烧成温度高机械性能优良合金与瓷的线胀系数相匹配合金与瓷能牢固结合并耐久不能生成有色的氧化物非贵金属烤瓷合金组成镍--73.6~87.6%，熔点1455℃，耐腐蚀性、热导率良好，有适当的拉伸强度、伸长率、硬度和韧性铬—耐氧化钴—延展性、加工性能良好其它：钼、锰、硅、硼、铍、铁等烤瓷合金的表面处理目的：除去合金与瓷熔着过程中阻碍两者接触的因子加强合金与瓷的结合力处理方法：除磨削外酸处理—盐酸、氢氟酸处理贵金属合金，四氯化碳或三氯甲烷等有机溶液处理非贵金属粗化处理—喷砂处理排气和预氧化合金与烤瓷的熔附化学结合力：合金表面的氧化层与瓷中氧化物、非结晶性玻璃反应而生成机械结合力：压缩结合力：范德华力第四节焊接与其他合金焊接合金的性能要求其成分、强度、色泽等应尽量与被焊接合金相接近焊接合金的熔点必须低于被焊合金，以低100为宜熔化后流动性大、扩散性高，能均匀达到焊接界面，且与被焊合金牢固结合具有良好的抗腐蚀性抗玷污性银焊合金名称又称白合金焊应用：焊接银合金、镍铬合金、不锈钢、钴铬合金、铜合金等；含金和钯的银合金可用于焊接金-银-钯合金牙体修复用金属制品固位钉的类型粘接固位钉摩擦固位钉：钉直径0.06cm，钉道直径0.05cm自攻螺旋固位钉：固位钉的作用把充填体连接到牙体组织上，并传导受力横向固位钉可以拉住修复它和牙本质，减少劈裂趋势修复材料有一定体积时，可增加强度义齿修复用金属制品桩冠修复用成品根桩分类：光滑形、槽柱形、锥形、螺纹形制成材料：不锈钢规格：前牙----直径1.2mm、1.5mm、1.8mm；长度10mm、12mm、14mm后牙----直径1.0mm、1.2mm、1.5mm；长度8mm、10mm、12mm附着体attachment分类按附着体的部位和形式：根内、根上附着体，杆式、按扣式、辅助固位附着体按附着体的加工精密程度分类：精密和半精密附着体按附着体有无弹性分类：弹性和无弹性附着体陶瓷（ceramic,porcelain)概念已扩大到整个无机非金属材料，即以氧化物、氮化物、碳化物等为原料制成的无机固体材料。硬度高耐磨性好化学性能稳定广泛应用于口腔领域生物性能好着色性能好烤瓷及金属烤瓷铸造陶瓷种植陶瓷陶瓷牙第一节、概述口腔陶瓷材料的结构与性能（一）陶瓷材料的结构(相组成)陶瓷材料的显微结构通常由三种不同的相组成，即晶相、玻璃相和气相。晶相——是陶瓷中原子、离子和分子按周期、有规律的空间排列而成的固体相，是陶瓷材料中最主要的组成相，陶瓷的物理、化学性质主要由晶相所决定。陶瓷材料的晶体结构比较复杂