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.     

低温等离子体处理微弧氧化后钛片对钛瓷结合强度影响的研究

目的:研究不同种类低温等离子体处理钛片对钛瓷结合强度的影响,以期用一种高效、低耗的方法提高钛瓷结合力.方法:将55片规格为25mm×3mm×0.5mm的纯钛片喷砂后,再选择20g/L Na2SiO3电解液,对钛试件进行微弧氧化处理,将所有钛片平均分成5组,A组为对照组,其余4组(B、C、D、E组)用氧气低温等离子体,9...     

微弧氧化电压处理钛表面后对钛瓷结合强度的影响

目的：观察钛试样在微弧氧化处理过程中,电源电压不同,形成的氧化膜对钛瓷结合强度的影响。方法：电解液由去离子水和Na2SiO3溶液组成,占空比和频率为0．04、500Hz,时间3min,电压分别为Ⅰ组300V;Ⅱ组350V;Ⅲ组400V,分别对钛试样表面进行处理,扫描电镜（SEM）观察膜表面形貌;对不同组别试件进行瓷粉烧结,再采用三点弯曲试验测量钛与瓷的结合强度。结果：随电压的升高,钛试件表面形貌变化较大,微孔直径增大,微孔的数量明显减少,表面变得粗糙不平,氧化膜的厚度也随之增加,从5μm增加到10μm;钛与瓷的结合强度随电压增大逐渐降低,但微弧氧化组的结合强度明显高于未行微弧氧化组（P〈0.01）。结论：钛在烤瓷前经微弧氧化处理有利于钛与瓷的结合,且微弧氧化过程中不同处理电压对钛瓷结合强度有影响。     

酸蚀及微弧氧化对钛表面处理后与瓷结合强度的实验研究

目的：研究酸蚀和微弧氧化单独或联合应用对纯钛表面处理后进行烤瓷,观察其表面粗糙度并分析其钛瓷结合强度。方法：将50个纯钛试片（25mm×5mmx0．5mm）随机均分为5组,表面用碳化硅砂纸抛光后110μmA12O3进行喷砂处理,再进行喷砂、酸蚀、微弧氧化、酸蚀后微弧氧化及微弧氧化后酸蚀处理分别为A到E组,用粗糙度测试仪测量各组的粗糙度值并进行统计学分析,扫描电镜观察试件的表面形貌。行瓷粉烧结（厚度控制在1mm）,然后对钛瓷间的三点弯曲结合强度进行测试并进行统计学分析,用扫描电镜观察钛瓷分离面的的表面形貌。结果：酸蚀使纹路更清晰,粗糙度增加。C组纯钛表面形成许多孔洞,孔洞较大,大小基本一致。C组除大孔洞外还存在许多小孔洞,均匀致密。D组表面孔洞大小不一,较致密,存在凹陷,边缘不规则,个别相邻孔洞之间可见微裂纹。与喷砂相比,微弧氧化处理使纯钛与瓷的结合强度差异有统计学意义（P〈0．05）,而酸蚀处理的钛表面与瓷的结合强度增加,但与对照组差异无统计学意义（P〉0．05）。结论：酸蚀和微弧氧化联合处理与单独微弧氧化处理钛瓷间的结合强度差异无统计学意义,说明微弧氧化处理更利于钛瓷间的结合。     

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.     

冷热循环对不同电解液体系微弧氧化后钛瓷结合强度影响研究

目的    研究冷热循环对不同微弧氧化电解液体系处理后钛瓷结合强度的影响。方法    研究于2018年1—10月在青岛科技大学、青岛大学附属医院、第四军医大学进行。制备纯钛切削试件72片,随机均分为3组。A组（对照组）仅喷砂处理;B、C组（实验组）喷砂后微弧氧化,B组电解液为20 g/L MgSiF6,C组电解液为20 g/L Na2SiO3。各组根据烤瓷后冷热循环次数的不同再分别分为1、2、3组,1组未经冷热循环,2组3000次循环,3组6000次循环。三点弯曲实验检测钛瓷结合强度。扫描电镜观察微弧氧化后膜层形貌、钛瓷结合界面并进行能谱分析。结果   2个实验组钛瓷结合强度均高于对照组。各组经冷热循环后的钛瓷结合强度较未经冷热循环的均有降低,经6000次循环的C3组降低幅度（16.60%）小于B3组（34.03%）。结论    20 g/L Na2SiO3溶液体系的微弧氧化处理更适用于临床。     

占空比和脉冲频率对钛微弧氧化表面处理后与瓷结合强度的影响

目的:观察钛试样在微弧氧化处理过程中,不同的占空比和脉冲频率对钛瓷结合强度的影响。方法:电解液由去离子水和Na2SiO3溶液组成,电压为300V,时间3min,占空比和频率分别为Ⅰ组0.2,500Hz;Ⅱ组0.2,1000Hz;Ⅲ组0.04,1000Hz;Ⅳ组0.04,500Hz;Ⅴ组0.12,750Hz。对钛试样表面进行处理后,用扫描电镜(SEM)观察表面形貌,并对不同组别试件进行瓷粉烧结,用三点弯曲试验测出钛与瓷的结合强度。结果:频率在1000Hz时比500Hz的膜层表面的微孔直径小,膜层厚度增加;结合强度Ⅳ组明显高于Ⅲ组(P<0.01),Ⅰ组高于Ⅱ组(P<0.05);占空比由0.04增加至0.2时,氧化膜表面分布的微孔直径无明显变化,结合强度Ⅲ组明显高于Ⅱ组(P<0.01),Ⅳ组高于Ⅰ组(P<0.01)。微弧氧化组膜层与基底间无明显界线,结合强度明显高于未行微弧氧化组(P<0.01)。结论:钛在烤瓷前经微弧氧化处理有利于钛与瓷的结合,且微弧氧化过程中不同处理参数对钛瓷结合强度有影响。     

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。     

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.     

纯钛表面处理对钛瓷结合强度影响的研究进展

纯钛以其优良的生物相容性、耐腐蚀性、理想的物理和机械性能以及相对低廉的价格而被日益广泛应用于口腔多种修复体的制作,但是由于纯钛化学性质活泼,常温下其表面易形成一层氧化膜,高温环境下易发生剧烈的氧化反应,钛与瓷的热膨胀系数不匹配等因素导致钛瓷间结合较差,限制了纯钛烤瓷修复体的临床应用,因此纯钛表面的有效处理至关重要。本文就近年来国内外学者对纯钛烤瓷界面处理的方法作一综述。     

钛的氧化行为对钛瓷结合力的影响

目的:观察钛的氧化行为对钛瓷结合力的影响。方法:铸造28mm×3mm×0.5mm的纯钛试件24个,喷砂、清洗后分为4组,每组6个,第1组不进行预氧化处理,第2、3、4组分别在750、800、900℃温度下,在烤瓷炉内进行预氧化处理5min。于每个金属试件中份8mm×3mm处,依次熔附Noritake TI-22瓷系统的黏结剂、遮色瓷、牙本质瓷,瓷层总厚度1mm。在拉伸试验机上采用三点弯曲法测试金瓷分离时的加载值。使用薄层X线衍射仪观察4组试件未附瓷的钛表面氧化膜中氧化物的种类。结果:不预氧化、750、800、900℃预氧化试件的金瓷分别加载(N)测试结果为10.33、9.98、5.53、3.37。不预氧化试件表面氧化膜中的氧化物全部是Ti6O;750、800、900℃试件的氧化膜中的氧化物为Ti6O和TiO2,900℃试件氧化膜中的TiO2的量明显增加。结论:随着氧化温度的升高,氧化膜中TiO2含量明显增加,钛瓷结合力显著下降,说明钛的高温氧化行为对钛瓷结合力有不利的影响。     

钛种植体表面微弧氧化处理后的生物力学及组织形态学研究

目的对表面微弧氧化(MicroarcOxidation ,MAO)处理后的纯钛种植体进行动物种植实验研究,评估改进的MAO工艺应用于钛种植体的实际效果。方法建立犬下颌缺牙模型,设计纯钛材料种植体,分别经两种MAO处理(MAO - 1和MAO - 2 )后,植入犬下颌骨,采用拉出测力实验、扫描电镜观察、种植体-骨界面X射线能谱扫描的研究方法,对植入3、6、12周种植体的生物力学稳定性及界面特点进行评价,以未经处理纯钛种植体作为对照,实验数据以SPSS软件进行统计分析。结果各组种植体的骨结合力随时间逐渐升高,在所测试的3个时间点内,各组间的骨结合力都有明显统计学差异,MAO - 1组>MAO - 2组>纯钛对照组;X射线扫描结果表明,MAO处理后的种植体-骨界面附近钙磷含量较高,提示新生骨基质钙化良好。结论MAO处理工艺可以提高种植体表面氧化层的生物活性,纯钛种植体经改进的MAO处理后的可以进一步缩短骨结合时间,提高骨结合力。     

热处理对含钛镍铬合金、镍铬合金金瓷结合强度的影响

目的：探讨热处理对含钛镍铬（Ni?Cr?Ti）合金、镍铬（Ni?Cr）合金金瓷结合强度的影响和两种合金的金瓷界面特征。方法执行ISO9693标准,采用三点弯曲试验分别测定经减压热处理或未经热处理的含钛镍铬合金、镍铬合金的金瓷结合强度。运用扫描电镜和X射线能谱进行金瓷界面分析。结果金瓷结合强度分析结果显示：Ni?Cr?Ti减压热处理组为（38.04±3.79）MPa ,Ni?Cr?Ti无热处理组为（32.17±4.00）MPa ,Ni?Cr减压热处理组为（36.32±7.41）MPa,Ni?Cr无热处理组为（31.75±2.77）MPa。镍铬合金和含钛镍铬合金金瓷结合强度差异无统计学意义（F=0.500,P=0.484）,但两种合金减压热处理后的金瓷结合强度均大于无热处理组（F=11.973,P=0.001）。扫描电镜和X线衍射结果显示,两种合金减压热处理组金属与瓷之间结合紧密,无热处理组金属与瓷之间可见裂纹及气泡。结论含钛镍铬合金与镍铬合金的金瓷结合强度接近,通过减压热处理可提高两种合金金瓷结合强度。     

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.     

微弧氧化钛基种植材料对成骨细胞早期黏附的影响

目的：检测纯钛种植体材料微弧氧化（microarc oxidation，MAO）表面改性后的成骨细胞生物相容性，探讨微弧氧化技术在钛种植体表面改性中的价值。方法：在纯钛种植体材料表面用微弧氧化法制备羟基磷灰石陶瓷薄膜，将MAO改性钛种植体材料作为实验组Ⅰ，将纯钛表面阳极氧化改性处理的种植体材料作为实验组Ⅱ．并设立对照组Ⅰ（纯钛种植体材料）和对照组Ⅱ（即细胞直接生长在培养板上），分别进行扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射图谱分析（XRD）等检测，比较成骨细胞的黏附水平，对数据采用SPSS11．0统计软件包进行单因素方差分析。结果：MAO改性后生成粗糙、多孔的陶瓷薄膜层，与处理前电解液成分相比，钙磷比无显著改变。MAO改性钛组黏附的细胞密度显著高于其他组（P〈0．01），而对照组Ⅰ、Ⅱ的细胞密度无显著差异（P〉0．05）。结论：与阳极氧化表面改性材料相比，该钛基微弧氧化薄膜层能够显著促进成骨细胞的附着，具有良好的细胞相容性。     

3种粘接瓷对钛瓷结合强度的影响

目的:观察3 种粘接瓷对钛瓷结合强度的影响,分析粘接瓷作用机制.方法:将纯钛试件随机分为3 组分别采用纯钛专用瓷Super Ti22,Duceratin,Titankeramik进行烧结,每种瓷粉又分为涂布粘接瓷组和未涂布粘接瓷组,共6 组.根据ISO9693标准,运用三点弯曲方法测试各组钛瓷结合强度.对钛瓷结合界面进行扫描电镜观察和能谱分析.结果:Super Ti22涂布粘接瓷组结合强度为(35.84±2.17) MPa,Duceratin涂布粘接瓷组结合强度为(35.45±2.37) MPa,均显著大于各自未涂布组(P<0.05);Titankeramik涂布粘接瓷组结合强度为(31.73±1.66) MPa, 略大于其未涂布组(29.86±2.48) MPa,但差异无显著性(P>0.05).电镜观察Super Ti22和Duceratin涂布粘接瓷组钛瓷结合界面结合紧密,未见明显孔隙出现;其余各组均可见明显孔隙.结论:粘接瓷的应用有利于钛瓷结合强度的提高.     

纯钛表面溅射金涂层对两种瓷粉钛-瓷结合强度的影响

目的 探讨纯钛表面溅射金涂层处理对两种钛专用瓷粉结合强度的影响。方法 按ISO9693要求制备纯钛标准试件40个,根据烧结瓷粉的种类（SP：Super Porcelain Ti-22;TC：Triceram）和钛基底片是否溅射金涂层（Au）平均分为4组（AuSP、AuTC、SP、TC组）,每组10个试件。各组试件烤瓷后三点弯曲法测定钛-瓷结合强度,使用SPASS 20.0软件进行统计学分析。体视显微镜观察试件瓷层剥脱后的界面并分析其断裂模式,场发射扫描电镜观察钛-瓷结合界面形貌并进行能谱分析。结果 AuSP组结合强度为（36.32±1.36）MPa,显著的高于SP组（28.91±3.80）MPa（P<0.05）,而AuTC组和TC组两组结合强度无统计学差异（P>0.05）。AuSP组断裂模式主要为混合断裂模式,其余各组均为界面断裂模式。场发射扫描电镜发现溅射金涂层组钛-瓷界面结合紧密,能谱分析显示金涂层组氧元素和钛元素扩散深度均呈明显下降。结论 在本研究条件下,预成纯钛表面溅射金涂层能够抑制氧和钛元素的扩散,提高SP瓷粉的钛-瓷结强度,但是对TC瓷粉的钛-瓷结合强度未见明显效果。