烤瓷烧结参数对钛-瓷间结合强度影响的研究

摘要

钛及钛合金以其优良的生物相容性、耐腐蚀性、良好的机械性能、价格低廉等优点，被公认为是镍基合金最适合的替代品。但是钛金属的热膨胀系数远远小于临床常用瓷粉的热膨胀系数，导致了钛-瓷结合强度仍达不到镍铬合金与瓷的结合强度。同时，在高温条件下钛金属能与周围环境的氧、氢、氮等非金属元素发生反应，形成一层结构疏松、与基底结合强度低的氧化膜，从而降低了钛-瓷间的结合强度。对于钛-瓷修复体来讲，钛-瓷间的结合强度是决定修复体能否成功的关键。本论文通过改变烤瓷烧结参数，观察不同降温速率对钛-瓷间结合强度的影响。同时将微弧氧化表面处理方法引入钛-瓷结合界面，观察改变烧结参数后微弧氧化膜层对钛-瓷间结合强度的影响。并且进一步应用TuebingerGabeltest模型来测量不同降温速率的钛-瓷间实际热收缩的差异，分析烧结参数对钛瓷结合强度影响的机制，以期筛选出适合钛-瓷结合的最佳烧结参数。
　　目的：探讨改变烤瓷参数是否能增加钛-瓷结合强度，并观察烤瓷烧结参数对微弧氧化处理后钛-瓷间结合强度的影响，为选择合适的烤瓷烧结参数提供实验依据。
　　方法：按照ISO9693标准制作纯钛试样，采用四种不同的降温速率对钛试样表面进行瓷粉烧结，用三点弯曲法对钛-瓷间结合强度进行测试，并对钛-瓷结合界面和瓷剥脱界面进行扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）观察，同时制作分析模型计算钛-瓷热收缩的差异。
　　对钛表面进行微弧氧化处理，电解液由去离子水和Na2SiO3溶液组成，然后对钛试样表面进行瓷粉烧结，通过改变烧结程序中的降温速率，研究微弧氧化膜层作为中间层对钛-瓷间结合强度的影响，以及不同降温速率对钛-瓷间热收缩的作用。
　　结果：三点弯曲结合强度测试结果显示烧结过程中随着降温速率逐渐减慢，钛-瓷间的结合强度逐渐上升。扫描电镜观察钛-瓷界面，可见钛与瓷间并没有明显的裂隙，说明瓷层与膜层间有良好的润湿性和相容性。对瓷剥脱表面进行能谱分析后可以发现降温速率慢组的钛表面所残留的瓷粉元素高于降温速率快组。同时，经模型分析后发现烤瓷烧结时降温速率慢，钛与瓷间的热收缩差异越小。
　　在铸钛表面进行微弧氧化处理后，在烤瓷烧结时改变烧结程序中的降温速率发现：不同的降温速率对钛表面微弧氧化处理后钛-瓷间结合强度没有显著影响。扫描电镜观察不同降温速率烤瓷后膜层间及膜层与瓷间并没有明显的界限，钛-瓷界面结合紧密，熔合良好。模型分析发现经微弧氧化处理后，钛与瓷间的热收缩差异在组间没有显著差异。
　　结论：烤瓷烧结过程中，减慢降温速率可以有效的提高钛-瓷间结合强度。同时钛表面微弧氧化处理也可以提高钛-瓷的结合强度。钛表面微弧氧化处理后烤瓷，预氧化烧结程序不利于钛-瓷结合强度。不同的降温速率对钛表面微弧氧化处理后钛-瓷结合强度并没有显著影响，微弧氧化膜层可以减小钛-瓷间残余应力，起到过渡层的作用，在该实验中，不同的降温速率对钛微弧氧化处理后钛-瓷间热收缩差异没有显著影响。

目录

封面

声明

目录

缩略语表

中文摘要

英文摘要

前言

文献回顾

1. 钛烤瓷的研究进展

2.金-瓷结合研究现状

3. 金-瓷间匹配的评价

4. 小结

正文

实验一 降温速率对钛-瓷结合强度影响的研究

1 材料与设备

2 方法

3 结果

4 讨论

实验二 预氧化对钛微弧氧化处理后钛-瓷结合强度影响的研究

1 材料与设备

2 方法

3 结果

4.讨论

实验三 降温速率对钛表面微弧氧化处理后钛-瓷结合影响的研究

1 材料与设备

2 方法

3 结果

4 讨论

小结

参考文献

附录

个人简历和研究成果

致谢