表面处理技术提高钛-瓷结合强度的研究进展

纯钛因其具有优良的生物相容性、耐腐蚀性以及相对低廉的价格而被广泛地应用于口腔各种修复体的制作,尤其是口腔种植体的制作.但是纯钛在高温下易氧化,在钛表面生成一层过厚的而低附着力的氧化膜,而且钛与瓷粉间热膨胀系数不匹配等因素导致钛-瓷结合强度较低,从而限制了纯钛应用于烤瓷修复体.因此,关于提高纯钛与瓷粉之间结合强度的研究成为一个热点.本文重点对提高纯钛与瓷粉之间结合强度的表面处理技术(喷砂、预氧化、涂层、粘接瓷、化学处理)研究进展进行综述.     

钛表面预处理对钛-瓷剪切结合强度影响的研究

目的　探讨不同的钛表面预处理对自制新型镧系低熔瓷的钛-瓷结合强度的影响,为自行研制钛瓷瓷粉体的临床应用奠定理论基础。方法　钛表面分别经不同粒度的Al2O3喷砂粗化、偶联剂处理及预氧化处理;制作棒、盘试件,用压出法测试钛-瓷间的剪切结合强度,用扫描电子显微镜(SEM)及电子探针(EPMA),从微观和相关元素方面观察钛-瓷界面。结果　80~250μm 5种不同粒度的Al2O3喷砂处理钛表面后,对钛-瓷剪切结合强度无明显影响;自制硅偶联剂使剪切结合强度降低;钛表面预氧处理对剪切结合强度无明显影响。结论　镧系低熔瓷对钛表面具有良好的湿润性;钛金属表面硅偶联剂处理或预氧化处理是不必要的;在一定范围内,剪切结合强度受钛表面粗糙度的影响较小。     

微弧氧化中不同浓度Na_2SiO_3溶液对钛-瓷结合强度的影响

目的:研究以不同浓度Na_2SiO_3溶液进行微弧氧化处理后对钛-瓷结合强度的影响,方法:在瓷粉烧结前,分别用3 种浓度的Na_2SiO_3溶液对纯钛片进行微弧氧化处理,瓷粉烧结后通过三点弯曲实验检测钛-瓷结合强度,并以扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对膜层表面及钛-瓷界面进行分析.结果:三点弯曲实验结果显示微弧氧化各组钛-瓷结合强度均高于对照组,当Na_2SiO_3溶液浓度为20 g/L时钛-瓷结合强度明显高于30 g/L组和40 g/L组(P<0.05).EDS分析显示经微弧氧化处理后,钛表面生成含Si元素氧化膜,其含量随溶液浓度增加而升高.扫描电镜显示,随着溶液浓度增加,氧化膜表面孔洞直径增加,氧化膜变厚,致密性下降;钛-瓷结合界面出现微小裂隙.结论:微弧氧化处理可提高钛-瓷结合强度,微弧氧化溶液浓度对钛-瓷结合强度有影响.     

磁控溅射氮化锆涂层对钛-低熔瓷结合强度的影响

目的 探讨磁控溅射氮化锆涂层(ZrN)对钛-低熔瓷结合强度的影响,以期为钛-瓷修复体的临床应用提供参考.方法 根据随机数字表将16根纯钛试件随机分为涂层组和对照组,每组8根.涂层组纯钛试件表面磁控溅射ZrN涂层,对照组不进行表面处理.两组试件均按厂家规定烧结程序烧结粘接瓷、遮色瓷和牙本质瓷.X射线衍射(x-ray diffraction,XRD)分析涂层结构,万能实验机对两组试件进行三点弯曲实验,以计算钛-瓷结合强度并进行t检验.对钛-瓷结合界面进行扫描电镜(SEM)观察和能谱分析,对钛-瓷分离界面进行SEM观察.结果 XRD观察到涂层组试件ZrN新相.涂层组试件钛-瓷结合强度[(45.991±0.648)MPa]高于对照组[(29.483±1.007)MPa],差异有统计学意义(P=0.000).SEM显示涂层组钛-瓷分离界面瓷剩余数量较多,分布散在,而对照组钛-瓷分离界面未见明显瓷剩余.结论 磁控溅射ZrN涂层可显著提高钛-瓷结合强度.     

液相沉积过程中反应液pH值对钛瓷结合强度的影响

目的:研究以不同pH值反应液行纯钛表面液相沉积处理后对钛瓷结合强度的影响.方法:36个纯钛试件随机分为3个实验组和1个对照组(n=9),经喷砂处理后3个实验组分别置于pH值为8、9、10的反应液中进行液相沉积处理.然后分别用扫描电镜观测试件的表面形貌;接触角测量仪测量钛-蒸馏水表面接触角;最后参照IS09693 (1999) Amd.1 2005 (E)标准在各组试件的中部烧结瓷层用万能试验机测各组试件的钛瓷结合强度;扫描电镜观察钛瓷结合界面形貌.结果:各实验组钛瓷结合强度均明显高于对照组(P ＜0.05);pH 9组钛瓷结合强度分别高于pH 8组和pH 10组(P＜0.05).结论:用液相沉积法在纯钛表面制备中间层可明显提高钛瓷结合强度,当反应液pH值为9时钛瓷结合强度最高.     

Nd:YAG激光轰击处理纯钛表面对钛-瓷结合强度影响的实验研究

目的: 探讨Nd:YAG激光处理对纯钛表面形貌、理化性能以及钛-瓷结合强度的影响。方法: 将30个纯钛试片表面用碳化硅砂纸打磨后得到规格为25 mm×3 mm×0.5 mm的标准试件,随机均分为3组,A 组为喷砂组,B组为激光处理15 s组,C组为激光处理30 s组,测量各组的表面粗糙度值和金属-蒸馏水表面接触角。钛表面烤瓷,测试钛-瓷间的三点弯曲结合强度并统计学分析,用扫描电镜观察纯钛处理后的表面形貌和钛-瓷分离面的表面形貌以及EDS分析。结果: 3组钛-瓷结合强度在统计学上有显著差异(P<0.001),B组钛-瓷结合强度高于A组(P<0.05),且小于C组(P<0.05)。结论: 钛表面Nd:YAG激光处理后可有效提高钛-瓷的结合强度。     

粘接瓷对纯钛与低熔瓷粉结合强度的影响

目的 通过研究粘接瓷对纯钛与低熔瓷粉结合强度的影响,探讨粘接瓷影响钛-瓷结合的作用机制.方法 根据ISO 9693中三点弯曲法制作钛试件40个,分为4组,每组10个;分别进行砂纸打磨(B组)、打磨+喷砂(S组)、打磨+表而烧结GC Initial Ti粘接瓷(BG组)和打磨+喷砂+表面烧结粘接瓷(SG组)处理;于4组试件中部烧结低熔瓷粉(Vita Titankeramik).测试钛-瓷结合强度,体视显微镜观察钛-瓷断裂模式,并对钛试件剥脱面进行扫描电镜观察.结果 表面烧结粘接瓷的BG组和SG组的钛-瓷结合强度分别为(32.72±4.46)和(34.25±6.52)MPa,均达到ISO9693的临床标准(＞25 MPa),并显著高于不应用粘接瓷的B组和S组[分别为(20.70±3.15)和(23.92±5.02)MPa,P＜0.05].结论 粘接瓷能有效提高钛-瓷结合强度.     

磁控溅射ZrSiN/ZrO2复合梯度涂层纯钛表面对钛瓷结合强度的影响

目的:探讨磁控溅射ZrSiN/ZrO2复合梯度涂层作为钛瓷结合中间层对钛瓷结合强度的影响.方法:将50个钛试件分为2组(n=25),实验组在钛基底表面用磁控溅射的方法制备ZrSiN/ZrO2复合梯度涂层,对照组试件表面采用常规喷砂处理.2组试件各随机抽取10个进行粗糙度和表面能检测,各取10个用钛专用瓷粉烧结并采用三点弯曲试验进行钛瓷结合强度测试,用SEM和EDS对2组试件瓷剥脱面和钛瓷结合横截面进行观察、对比、分析.结果:ZrSiN/ZrO2复合梯度涂层组的粗糙度低(P＜0.05),接触角大(P＜0.05);三点弯曲结合强度试验表明实验组钛瓷结合强度高(P＜0.05);瓷剥脱面和钛瓷结合横截面的SEM和EDS分析显示,各元素原子百分比含量及线性分布情况均提示实验组试件表面瓷残留量多于对照组.结论:磁控溅射ZrSiN/ZrO2复合梯度涂层能够控制钛金属表面过度氧化,有效缓冲钛瓷结合热应力,提升钛瓷结合强度.     

钛表面预氧处理对钛瓷结合强度的影响

目的探讨钛表面预氧化处理对钛/瓷结合强度的影响。方法分别对未经预氧化处理的钛表面和预氧化处理的钛表面进行表面粗糙度、表面接触角测试;然后根据ISO96931990标准,对钛与Noritake Super Ti-22钛瓷间的三点弯曲结合强度进行测试,并对钛/瓷结合界面进行扫描电镜观察。结果预氧化组的钛表面粗糙度小于未预氧化组(P<0.05),接触角也明显小于未预氧化组(P<0.01)。预氧化组的钛/瓷结合强度大于未预氧化组(P<0.05)。预氧化组钛/瓷界面瓷与钛基体相互交错,结合紧密,无明显气泡;而未预氧化组钛/瓷界面存在着较多的孔隙。结论钛表面预氧化可有效地提高钛/Noritake SuperTi-22钛瓷的结合强度。     

微弧氧化技术提高钛-瓷结合强度的研究进展

微弧氧化(MAO)技术能够在纯钛表面形成表层多孔而内层致密的氧化陶瓷膜层,影响钛-瓷结合强度.通过优化MAO技术中电压、占空比、电流强度及氧化时间等工艺参数和电解液配方,可对纯钛表面氧化膜层的成分及结构进行改造,使其在一定程度上对钛的高温氧化性进行控制,进而达到提高钛瓷间结合强度的目的.本文重点就MAO技术提高纯钛与瓷粉之间结合强度研究进展作一综述.     

TiN镀膜提高纯钛与聚合瓷结合强度的研究

目的:研究纯钛铸件镀制TiN薄膜对提高钛与聚合瓷结合强度的可行性.方法:铸造纯钛试件12片,随机分为2组,一组表面常规处理,另一组表面镀制TiN薄膜,分别与Ceramage聚合瓷粘接.运用平行界面剪切法测试钛-聚合瓷的结合强度.并在扫描电镜下观察钛-聚合瓷结合界面的形貌.采用SPSS11.0软件包进行两样本t检验.结果:TIN镀膜组结合强度为(29.78±0.78)MPa,高于常规处理组结合强度(25.73±0.37)MPa,有显著性差异(P＜0.01),两者均大于IS09693:1999标准所要求的基本值25MPa(P＜0.01).结论:TIN镀膜可以有效提高钛-聚合瓷的结合强度.     

铸钛的不同表面处理对钛-聚合瓷结合强度影响的实验研究

目的 研究铸钛的不同表面处理方法对钛-聚合瓷结合强度的影响。方法 将24个铸钛试件随机分为光 滑组、粗糙组、酸蚀光滑组和酸蚀粗糙组,每组6个。根据分组不同分别采用不同的表面处理方式,粗糙组进行喷 砂处理,酸蚀光滑组进行酸蚀处理,酸蚀粗糙组喷砂后进行酸蚀,光滑组表面不做处理。表面处理后的钛试件与 聚合瓷制备成钛-聚合瓷试件,测试其剪切结合强度,并在扫描电镜下观察钛表面形貌和剪切试验后钛与聚合瓷断 裂面的形貌。结果 光滑组、粗糙组、酸蚀光滑组和酸蚀粗糙组的剪切结合强度分别为（3.08±0.45）、（6.05±0.74）、（6.27±0.80）、（10.16±0.82）MPa。粗糙组、酸蚀光滑组和酸蚀粗糙组的剪切结合强度高于光滑组（P<0.01）,其中酸 蚀粗糙组的剪切结合强度最高,粗糙组和酸蚀光滑组间的剪切结合强度无统计学差异（P>0.05）。各组的钛表面形
貌和剪切试验后钛与聚合瓷断裂面的形貌均有一定的差异。结论 钛表面酸蚀处理和喷砂处理可提高钛-聚合瓷的剪切结合强度,喷砂后酸蚀处理是一种有效地提高钛-聚合瓷剪切结合强度的表面处理方法。     

降温速率对Noritake瓷与铸钛结合强度的影响

目的:探讨烤瓷烧结过程中降温速率对钛铸件与瓷结合强度的影响.方法:根据ISO 9693标准制作钛烤瓷试件,分别采用15、40、50、100℃/min 4种不同的降温速率对钛烤瓷试样进行冷却,应用三点弯曲法测试钛/瓷结合强度,扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS)观察钛表面瓷的残留量.结果:降温速率为15℃/min时的钛/瓷结合强度明显高于其他3组(P<0.01),降温速率为40℃C/min和50℃/min时2组之间的钛/瓷结合强度在统计学上无明显差异(P>0.05).降温速率为100℃/min时钛/瓷结合强度明显低于其他3组的钛/瓷结合强度(P<0.01).SEM/EDS显示降温速率越快,钛表面残留瓷越少.结论:烤瓷熔附时,慢速降温可以有效提高钛/Noritake瓷的结合强度.     

喷砂粒度对激光快速成形纯钛与瓷结合强度的影响

目的 探讨不同喷砂粒度对激光快速成形(laser rapid forming,LRF)纯钛与瓷结合强度的影响,以期为LRF纯钛的临床应用提供参考.方法 利用LRF技术加工纯钛,测量LRF纯钛、铸钛和牙本质瓷试件的热膨胀系数(n=3).分别以0.5 MPa压力,50、120、250 μm的Al_2O_3对LRF纯钛表面进行喷砂处理(LRF纯钛-50μm组、LRF纯钛-120 μm组、LRF纯钛-250μm组),以0.5 MPa压力、50μm Al_2O_3喷砂处理铸钛试件作为对照(铸钛-50 μm组),测量4组钛试件的表面粗糙度(n=10)、表面接触角(n=10)并观察试件表面形貌,4组钛试件烤瓷后(n=5)测量钛-瓷结合强度.结果 LRF纯钛与铸钛的热膨胀系数[分别为(9.79±0.31)×10~(-6)和(9.84±0.42)× 10~(-6)/℃]与牙本质瓷[(8.93±0.36)×10~(-6)/℃]匹配.随着喷砂粒度的增大,LRF纯钛表面粗糙度增加,表面接触角增大.铸钛-50 μm组的钛-瓷结合强度[(26.42±1.65)MPa]略大于LRF纯钛-50μm组[(25.91±1.02)MPa],两组差异无统计学意义(P＞0.05);LRF纯钛-120 μm组钛-瓷结合强度[(21.86±1.64)MPa]与LRF纯钛-250μm组[(19.96 ±1.03)MPa]的差异无统计学意义(P＞0.05);其余各组间钛-瓷结合强度的差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 经0.5 MPa、50 μm Al2O3喷砂处理后,LRF纯钛与瓷的结合强度可达到ISO 9693所要求的基本值(25 MPa).     

钛表面微弧氧化处理对钛瓷结合强度的影响

目的:探讨微弧氧化膜作为钛与瓷间的中间层,增强钛瓷结合强度的可行性。方法:对钛表面采用打磨光滑、喷砂处理、微弧氧化等 3种不同方法进行处理后,表面进行瓷粉烧结。根据ISO9693标准,对钛瓷间的三点弯曲结合强度进行测试,并对钛瓷结合界面和瓷剥脱面进行SEM和EDX观察与分析。以镍铬合金与瓷的结合强度测试结果为对照。结果:微弧氧化组的钛瓷结合强度与镍铬合金瓷组相比在统计学上无显著差异(P>0. 05);粗糙组的钛瓷结合强度大于光滑组(P<0. 05),但明显小于微弧氧化组 (P<0. 01)。光滑组的钛瓷界面间可见有约 25μm的裂隙;粗糙组的钛瓷界面只有在局部区域存在着少量的孔隙;而微弧氧化组的钛瓷界面瓷与钛基体结合紧密,无任何气泡、孔隙存在。结论:钛表面微弧氧化可有效地提高钛瓷的结合强度,达到镍铬合金与瓷的结合强度水平。     

喷砂粒度对钛/瓷结合强度影响的研究

目的：探讨钛表面处理时不同喷砂粒度对钛/瓷结合强度的影响.方法：采用不同粒度（50 μm,120 μm,180 μm,250μm）的Al2O3在2 bar压力下以45°角对钛表面进行喷砂粗化处理后,对钛表面粗糙度、钛表面接触角以及钛/瓷结合强度进行检测.结果：Al2O3颗粒尺寸越大,粗糙度越大（p＜0.05）,钛表面接触角也越大（p＜0.05）;Al2O3颗粒大小对钛/瓷结合强度的影响不明显（p＞0.05）.结论：采用本实验所选用的任何粒度的A12O3颗粒,在0.2 MPa压力下,以45°角度对钛进行喷砂处理均可以达到较好的钛/瓷结合强度的.     

纯钛烤瓷中微弧氧化处理的实验研究

目的:探讨微弧氧化处理应用对钛与瓷的结合强度的影响,摸索微弧氧化处理的适宜条件.方法:对钛表面进行喷砂、抛光、喷砂加微弧氧化处理和抛光加微弧氧化处理后,分为4组表面进行纯瓷粉烧结.根据ISO 9693标准,对钛瓷间的三点弯曲结合强度进行测试.镍铬合金与瓷的结合强度测试结果为对照.结果:粗糙面微弧氧化组钛瓷结合强度(45.84±3.15MPa)与NiCr/VITA 99组的结合强度(48.35±3.06MPa)相比,在统计学上无显著差异(P0.05),却明显大于粗糙而组的结合强度(36.12±3.03MPa)(P<0.05);光滑面组钛/瓷结合强度(30.79±1.43MPa)明显小于粗糙面组光滑面组(P<0.01),但大于光滑面微弧氧化组(24.12±3.38MPa)(P<0.05).结论:纯钛表面喷砂后进行微弧氧化处理,可有效地提高钛瓷的结合强度.     

预氧化对钛-瓷结合影响的实验研究

目的探讨预氧化处理对2种钛/瓷系统结合强度及钛瓷结合界面的影响。方法对钛表面采用喷砂及喷砂加预氧化2种不同方法处理后,表面分别采用Duceratin(Degudent),Vita titankeramik(Vita)2种钛瓷进行烧结。根据ISO9693标准,对钛/瓷间的三点弯曲结合强度进行测试,并对钛/瓷结合界面进行SEM观察。结果预氧化组的钛/Duceratin瓷结合强度与未预氧化组相比在统计学上具有显著差异(P<0.05);预氧化组的钛/Vita瓷结合强度与未预氧化组相比在统计学上无显著差异(P>0.05)。预氧化组的钛/Duceratin瓷界面瓷与钛基体结合紧密,无明显裂隙;对照组的钛/Duceratin瓷界面间可见不连续的裂隙;预氧化钛/Vita瓷界面瓷与钛基体结合较紧密,只在局部区域存在少量的孔隙,但瓷内有大量气泡、孔隙存在。对照组钛/Vita瓷界面存在较连续的线状裂隙。结论钛表面预氧化可有效地提高钛/Duceratin瓷的结合强度,但对钛/Vita ti-tankeramik瓷的结合强度无显著影响。     

磁控溅射氮化铌对钛-瓷结合强度的影响

目的 探讨磁控溅射氮化铌(niobium nitride,NbN)对钛-瓷(Vita钛瓷粉系统)结合强度的影响,以期为钛-瓷修复体的临床应用提供参考.方法 根据随机数字表将60个钛试件随机分为T1、T2、T3和T4四个实验组.T1和T2组试件表面均先行120μm Al2O3喷砂,T2组试件表面再行磁控溅射氮化铌涂层.T3和T4组试件表面均先行磁控溅射氮化铌涂层,T4组试件表面再行120μmAl2O3喷砂.X射线衍射分析仪(X-ray diffraction,XRD)分析各组涂层物相.试件烤瓷后用万能实验机测试钛-瓷结合强度.扫描电子显微镜-X射线能谱仪(scanning electron microscopy with energy depressive spectrum,SEM-EDS)观察和分析钛-瓷结合界面.结果 XRD观察到T2、T3和T4组均存在立方晶型的氮化铌新相.三点弯曲实验测得T1-T4组试件的钛-瓷结合强度分别为(27.2±0.8)、(43.1±0.6)、(31.4±1.0)和(44.9±0.6)Mpa,4组间差异有统计学意义(P<0.05).两两比较显示,任意两组间差异均有统计学意义(P<0.05).SEM观察T1和T3组钛-瓷结合界面可见明显孔隙和裂纹,T2和T4组钛-瓷结合较好,EDS线扫描显示,T1组钛基底氧化明显,T2组和T3组界面处存在钛氧化行为,T4组界面处钛基底的氧化得到抑制.结论 磁控溅射氮化铌可抑制烤瓷侧钛基底的氧化,提高钛-瓷结合强度,同时表明Al2O3喷砂处理也能提高钛-瓷结合强度.     

不同温度热处理后TiO2-SiO2纳米薄膜对钛-瓷结合强度的影响

目的 观察不同温度热处理后TiO2-SiO2纳米薄膜对钛-瓷结合强度的影响,为修复临床制作工艺提供参考.方法 采用溶胶-凝胶技术,将TiO2-SiO2纳米溶胶液均匀涂附于纯钛试件表面,分别进行300、500、750℃的热处理(热处理组),以表面无纳米薄膜的试件为对照组.测试3个热处理组试件纳米薄膜与钛基底间的膜基结合力以及烤瓷后4组试件的钛-瓷结合强度;采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析纳米薄膜结构;扫描电镜观察钛-瓷结合界面及钛剥脱面.结果 TiO2-SiO2纳米薄膜经300、500和750℃热处理后,与钛基底的膜基结合力分别为(15.3±0.8)、(22.1±0.5)和(28.5±1.3)N;XRD显示钛表面无金红石相TiO2存在;750℃热处理组钛-瓷结合强度[(35.9 ±2.3)MPa]显著高于对照组[(29.5 ±4.2)MPa];扫描电镜显示750℃热处理组的纳米薄膜较致密,无明显裂缝存在,且钛-瓷断裂位置发生在纳米薄膜内部.结论 经750℃热处理的TiO2-SiO2纳米薄膜可明显改善钛-瓷结合强度.