反复熔铸对镍铬烤瓷合金硬度的影响
发表时间：2011-09-26 浏览次数：583次
作者：王颖卉,连颂峰,程辉,李强 作者单位：福建医科大学 附属口腔医院修复科，福州 350002;厦门长庚医院 口腔科，厦门 362000;福州大学 材料学院，福州 350108
【摘要】目的 研究反复熔铸对镍铬烤瓷合金硬度的影响。 方法 将镍铬烤瓷合金分别进行1次、2次、3次、4次真空压力铸造后，分别获得经过1～4次熔铸的合金。采用未经过熔铸的合金(新合金)及熔铸过1～4次的合金熔铸成硬度试样的铸件。硬度试样的铸件经过初步磨平、树脂镶嵌及金相抛光等处理制成硬度试件后，在显微硬度计上测试其维氏硬度值。 结果 与经过1次熔铸的镍铬烤瓷合金相比，经过2～5次熔铸的合金维氏硬度值没有显著差异(P>0.05)。 结论 镍铬烤瓷合金至少可以重复熔铸5次而不引起硬度下降。
【关键词】 铬合金,镍; 金属烤瓷合金; 牙科铸造技术; 硬度
Effect of Recasting on the Hardness of the Nickelchromium Ceramic Alloy
WANG Yinghui, LIAN Songfeng, CHENG Hui, LI Qiang, MA Shouzhi, LI Xiurong
Department of Prosthodontics, The Affiliated Stamatology Hospital， Fujian Medical University, Fuzhou 350002, China;Department of Stamatology, Xiamen Chang Gung Hospital, Xiamen 362000, China;College of Material, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China;Department of Dental Technology, The Affiliated Stamatology Hospital， Fujian Medical University, Fuzhou 350002, China。
ABSTRACT: Objective To study the effect of recasting on the hardness of the nickelchromium ceramic alloy. Methods The recast nickelchromium ceramic alloys were respectively obtained by recasting the nickelchromium alloy in pressure casting condition for once, twice, 3 times and 4 times. The recast alloys were respectively cast with uncast alloys (new alloys) to produce specimens for hardness testing. The hardness specimens were measured for Vickers hardness in a microhardness tester after initial grounding, resin inlay, and metallographic polishing. Results On the basis of their Vickers hardness, there was no significant difference between the alloys recast for 2～5 times and those cast for once(P>0.05). Conclusion The nickelchromium ceramic alloy can be recast for at least 5 times without impairing its hardness.
KEY WORDS: chromium alloys, nickel; metal ceramic alloys; dental casting technique; hardness
金瓷修复体制作过程中，为获得完整的烤瓷合金金属支架，投入铸造的合金常达到铸件自身所需合金量的2倍[1];在铸造完成后，铸道、底座、储金球等附件常作为废弃物被丢弃，目前我国临床上使用最多的是镍铬合金金瓷修复体，由此产生大量镍铬烤瓷合金废旧料。因此，能否回收再利用烤瓷合金废弃物成为学者们关心的问题;而回收的烤瓷合金废弃物能否再利用取决于其各项性能指标。前期研究发现在真空加压氩气保护的铸造环境下，镍铬烤瓷合金经过5次熔铸，各主要元素组分的质量百分数和物相结构随着熔铸次数的增多未发生显著性变化;但随着熔铸次数增多其枝晶粗化，合金内部夹杂物和铸造缺陷增多;铸流率、弯曲性能、热膨胀系数、金瓷结合力、电化学腐蚀等无显著性变化[27]。力学性能指标之一硬度是表征固体材料抵抗弹性变形、塑性变形及破坏的能力。作为金瓷修复体金属支架的烤瓷合金在口腔咀嚼过程中受到多种外力的共同作用;因此，回收再利用的镍铬烤瓷合金废旧料的硬度值须符合临床要求。笔者从硬度角度研究反复熔铸对镍铬烤瓷合金的影响。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
1.1.1 材料
硅橡胶印模材料(Rapid，瑞士Coltène/Whaledent公司);铸造蜡(Mighty wax，日本SHOFU公司);镍铬烤瓷合金(UNI METAL VH，日本SHOFU公司);牙科镍铬磷酸盐铸造包埋材料(UNIVEST，日本SHOFU公司);自凝树脂(中国上海医疗器械股份有限公司材料厂);氧化铝耐水砂纸(钻石，中国上海砂轮厂);三氧化二铬抛光粉(质量标准HG 393376，中国上海化学试剂公司)
1.1.2 设备
带吸尘器高速成切割机(RQY AG04, 美国Ray Foster公司);真空铸造机(ARGONCASTERC，日本SHOFU公司);笔式喷砂机(PenBlaster2，日本SHOFU公司);粗喷砂机(JNCPⅡ型，中国天津嘉年公司);金相试样抛光机(PG2D型，中国上海金相机械设备有限公司);显微硬度计(HX1000，中国上海泰明光学仪器有限公司)
1.2 方法
1.2.1 重复使用合金的处理
以厂家提供的新合金熔铸获得的试件为Ⅰ代试件，以经过1次熔铸后的合金再次熔铸获得的试件为Ⅱ代试件，以此类推，反复熔铸至Ⅴ代。每代经过熔铸的合金再次熔铸前均须经以下处理：先在粗喷砂机上进行常规喷砂，去净表面黏附的包埋料及异物;流水冲洗，干燥;后置于王水(硝酸︰盐酸=1︰3)中浸泡60 s后取出，流水冲净残留液，置于超声波清洗器内蒸馏水超声清洗30 min，取出，自然干燥[810]。
1.2.2 硬度试件的制备
加工制作一个直径8 mm、长80 mm的圆柱型金属模具;在自制取模装置内用硅橡胶制取金属模具的阴模，将铸造蜡熔化后灌满阴模腔，获得圆柱型蜡条;从蜡条上切取厚0.5 mm的圆蜡片(即硬度试件蜡型)。将蜡型常规包埋、真空压力铸造，获得短圆柱型的烤瓷合金硬度铸件，每代2个，共10个。将铸件的两个底面初步磨平后镶嵌于自凝树脂中，外露的烤瓷合金金属面依次用600#、800#、1000#、1200#、1500#金相砂纸往复打磨后，再将其分别在细帆布轮和布轮上进行粗抛和细抛至磨光面成镜面状，100倍显微镜下观察，表面无划痕。酒精清洁试件，蒸馏水冲洗，干燥。
1.2.4 测试显微硬度
将试件置于显微硬度计上测试维氏显微硬度。加载头选择相对面间夹角为136°的正四棱锥形金刚石压头，载荷值为50 gf，加载10 s。每个样本测试5个点，取平均值。
1.3 统计学处理
采用SPSS 14.0软件进行统计学分析及Dunnettt检验。
1.4 结果
硬度测试结果。各代试件硬度测试结果;Tab 1 Hardness test results of generations specimens。
2 讨论
硬度反映了材料表面局部区域抵抗压缩变形和断裂的能力，是衡量材料软硬程度的指标。在金瓷修复体制作以及口内试戴过程中，作为修复体底层冠的烤瓷合金会受到各种复杂应力的作用，拥有足够的硬度能够使其具有抵抗局部永久变形的能力。此外，较高的硬度虽然会增加金瓷修复体舌侧(或腭侧)的金属边缘抛光的难度(高硬度的合金通常难以抛光)，但同时也会增加其在应用中抗划伤的能力。
在反复熔铸对烤瓷合金硬度影响的研究，国内外学者的意见并不统一。Peraire在对镍铬烤瓷合金(Nibon)进行8次熔铸后，发现合金的硬度没有随着熔铸次数的增加而发生显著改变[11]。Hesby等在钴铬合金重复再利用的研究中发现，随着熔铸次数增加，合金的洛氏硬度值呈无统计学意义的下降[12]。潘鑫等也发现，经过不同熔铸次数的钴铬合金，其洛氏硬度值没有显著差异[13]。但Horasawa等学者的研究却发现银钯合金(Kinpara S12)经过5次熔铸后，布氏硬度值显著增高[14]。
本研究采用测试维氏硬度值的方法，研究反复熔铸对镍铬烤瓷合金硬度的影响，结果显示，分别经过2次、3次、4次及5次熔铸的镍铬烤瓷合金的硬度与经过1次熔铸的镍铬烤瓷合金的硬度相比，差别无统计学意义;即熔铸过2～5次的镍铬烤瓷合金，拥有与只熔铸过1次的合金相同的抵抗局部永久变形及抗划伤的能力，其原因可能与铸造环境不同有关。Horasawa等研究中，合金在空气环境下进行重复熔铸，而在本研究中，合金是在真空环境下进行熔铸。不同的铸造环境获得的合金铸件的硬度也不相同。Bauer等研究了不同铸造环境对三种镍铬合金的显微硬度的影响，结果发现同种合金在氩气和真空环境下铸造的试件具有相同的显微硬度;而空气环境下铸造的试件，其显微硬度则显著高于前二者[15]。朱松等对比研究氩气环境和空气环境下重复熔铸对钴铬合金性能的影响，发现与空气环境相比，在氩气环境下铸造的各代合金硬度增加的幅度较小[16]。认为在反复熔铸的过程中，空气中的碳、氮等元素与合金所含钴、铬、铝等元素反应形成的化合物可显著提高合金的硬度和耐磨性。由于本研究中所有试件的熔铸都是在真空环境下进行，避免了空气环境可能对硬度造成的影响。
本研究结果表明，镍铬烤瓷合金在真空环境下经过2次、3次、4次、5次压力铸造后，显微硬度值没有发生显著改变。因此，从合金的硬度角度出发，在不做任何添加的情况下，镍铬烤瓷合金至少可以重复利用5次。
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