三、全瓷材料

三、全瓷材料

烤瓷熔附金属修复体因具有瓷的美观和金属的强度，从而被广泛应用，但其存在金属底层，使得烤瓷材料的透明性受到影响，从而影响美观；而某些金属离子的释放影响了材料的生物学性能，随着烤瓷材料的弯曲强度、拉伸强度、韧性的提高，全瓷冠制作有了很大的发展空间。

全瓷材料种类很多，根据制作工艺不同，目前常用的全瓷材料有烧结全瓷材料、铸造全瓷材料、粉浆堆涂玻璃渗透全瓷材料、可切削全瓷材料。

（一）烧结全瓷材料

烧结全瓷材料是采用瓷粉烧结技术制作全瓷修复体的材料。为了使全瓷修复体获得足够的强度和韧性，通常使用各种晶相作为增强剂。按照增强晶相种类的不同，烧结全瓷材料可分为氧化铝增强陶瓷、烧结全氧化铝瓷、镁基核瓷、白榴石增强长石质烤瓷氧化铝质烤瓷。

1.氧化铝增强陶瓷

1）组成　在传统长石质烤瓷中加入质量分数为40％～50％（体积分数35％）的粒径小于30 μm的氧化铝晶体。氧化铝具有高弹性模量和高断裂韧性，可显著提高瓷的强度。

2）性能　氧化铝增强陶瓷的强度与氧化铝晶体的含量有关，含量越大，瓷的强度越高，透明性越低，因此氧化铝晶体含量高的陶瓷只能用于制作全瓷修复体的基底冠。其弹性模量可达123 GPa，弯曲强度可达135 MPa。氧化铝晶体的线胀系数与玻璃基质接近，因此两者结合得非常好，有助于增强瓷的强度。

3）应用　可用于制作前、后牙单冠的基底冠。

2.烧结全氧化铝瓷

1）组成　由纯度达99.9％以上的氧化铝粉末组成。

2）制作流程及性能　首先扫描工作代型，然后将数据传输到加工厂，经计算机处理后磨削成一个放大20％的代型，再将高纯氧化铝粉体以极高的压力干压在放大代型上，形成修复体基底冠的坯体。巨大的压力使得材料具有高堆积密度、低气孔率，可减少烧结时间，减缓晶体长大。取下修复体坯体，在高于1550℃的温度下致密烧结，烧结收缩率为15％～20％（体积分数）。烧结后氧化铝基底冠为半透明状，弯曲强度可达700 MPa，有很好的边缘适合性。

3）应用　氧化铝瓷系列中强度最高者，可用于制作后牙冠桥，典型的产品为瑞典全瓷冠（Procera all-ceramic crown）。需要注意的是，不同烤瓷的收缩率及烧结温度不同，一定要按产品说明要求操作。

3.镁基核瓷　该瓷成分与氧化铝基烤瓷基本相同，但由镁取代了铝，玻璃基质中含镁，因此强度明显提高，烧结后未上釉的镁基核瓷的弯曲强度达131 MPa，上釉后的压缩强度达269 MPa。该瓷适合制作大多数前牙冠，美观。缺点是不能用于桥体制作。

4.白榴石增强长石质烤瓷

1）组成　与金属烤瓷材料相似，只是在长石质烤瓷中加入体积分数为35％～45％的四方晶系白榴石增强晶体，均匀分布于玻璃相中。

2）性能　弯曲强度（可达104 MPa）、断裂韧性和压缩强度都较高。白榴石晶相强度较高，可阻止玻璃相中裂纹的扩展或者裂纹方向偏转，以增强瓷的强度。由于白榴石晶体的折射率与玻璃基质相近，所以白榴石增强长石质烤瓷具有很好的透明性。

3）应用　可用于制作单个前牙冠、贴面及后牙嵌体、高嵌体。

5.氧化铝质烤瓷　其一般组成（除微量杂质）见表4-13。

（二）铸造全瓷材料

利用铸造工艺成形的陶瓷材料，目前有铸造玻璃陶瓷和热压铸造陶瓷。

1.铸造玻璃陶瓷　利用玻璃的可铸造性将玻璃料用石蜡铸造法制得所需修复体的预成体，再将预成体置于特定温度下进行结晶化处理，使玻璃体内部出现晶核，并进一步生长结晶化，最后使预成体部分或全部玻璃相转化为结晶相，形成类似陶瓷的修复体，使材料获得足够的强度。这种利用铸造工艺成形的陶瓷称为铸造陶瓷。

1）种类和组成　玻璃陶瓷按其玻璃基质的组成常分为硅酸盐、铝硅酸盐、硼硅酸盐及磷酸盐四种。应用于口腔修复的主要有以Dicor瓷（商品名，美国登士柏公司生产）为代表的云母系铸造陶瓷，其玻璃基质中SiO2含量较多，结晶化后主晶相为硅氟云母；另一种是以Cerapearl瓷（商品名，产于日本）为代表的磷酸钙结晶类玻璃陶瓷，其玻璃基质属磷酸盐玻璃，瓷化后主晶相为磷灰石类结晶。铸造玻璃陶瓷的组成如表4-14所示。

铸造玻璃陶瓷实质上是在某些玻璃基质中加入成核剂，获得既有玻璃相又有结晶相的玻璃陶瓷。在组成中，MgO的作用主要是提高瓷粉熔化后的流动性。Al2O3和SiO2可提高铸造玻璃陶瓷的强度和硬度。CaO、P2O5和氟化物可改善铸造玻璃陶瓷的生物学性能，ZrO2、TiO2和P2O5起结晶成核剂的作用。

2）性能

（1）物理和机械性能：见表4-15。

口腔铸造玻璃陶瓷的密度、折射率、热导率、热膨胀系数、压缩强度、努氏硬度等与天然牙釉质接近，与牙体组织具有较好的力学适应性。用该材料制作修复体，因采用失蜡铸造法，收缩小，修复体精确，边缘密合性好，铸造玻璃陶瓷具有与天然牙相似的色泽，具有牙质的透明和半透明性，与烤瓷熔附金属修复体相比，去除了不透明的金属层，更加美观自然。铸造玻璃陶瓷的机械性能与晶体的大小、分布、种类等因素有关。晶体的转化率越高，裂纹在玻璃相中扩散时，受到结晶相阻止的概率越大，材料的强度越大。

（2）化学性能：铸造玻璃陶瓷的化学性能稳定，在口腔环境内无降解、无溶出、无刺激性离子释出。

（3）生物学性能：铸造玻璃陶瓷具有良好的生物安全性、无毒、无刺激性，特别是含有CaO、P2O5的铸造玻璃陶瓷，更具有较好的生物相容性。

3）制作工艺　不同品种的铸造玻璃陶瓷，由于材料组成成分的不同，制作工艺技术要求有所区别，但一般制作工艺都包括牙体预备、蜡型制作、铸造、结晶化处理、试戴、着色、上釉和粘接等步骤。

铸造玻璃陶瓷作为修复材料制作全瓷修复体，具有颜色逼真、与牙体组织吻合等优点，具有广泛的应用前景。但其存在制作技术和工序复杂、耗时较长等缺点。开发制作工艺简便、耗时短并有较大强度的新品种铸造玻璃陶瓷及提高临床成功率是今后的主要发展方向。

2.热压铸造陶瓷　又称注射成形玻璃陶瓷，简称铸瓷。它是采用注射成形方法将玻璃陶瓷在高温、高压下注入型腔并烧结、制作全瓷修复体的陶瓷。高温高压使材料致密化，减少了陶瓷的烧结收缩，提高了强度。根据铸瓷材料中增强晶相种类的不同可分为白榴石增强铸瓷和二硅酸锂增强铸瓷。

1）白榴石增强铸瓷

（1）组成：在玻璃基质中分散有体积分数为35％～55％的白榴石晶体，晶体大小为1～5 μm。其代表是IPS Empress Ⅰ陶瓷（义获嘉公司和苏黎世大学共同研制出一种白榴石强化的热压铸造玻璃陶瓷，命名为IPS Empress），市售的瓷块为圆柱体或块状瓷化的玻璃块。

（2）性能：在长石质陶瓷中加入白榴石晶粒，采用热压铸造工艺，白榴石陶瓷晶粒分散在长石形成的玻璃相中，可阻止裂纹的扩散，从而提高强度。压铸成形的瓷体内气孔极少，致密度高。制成的修复体透明度与牙齿接近，弯曲强度为112 MPa，断裂韧性为1.3 MPa·m1/2，维氏硬度为5.6 GPa，与牙釉质接近，对颌牙的磨损较小。

（3）应用：适用于制作单冠、贴面、嵌体与高嵌体。

2）二硅酸锂增强铸瓷

（1）组成：市售的二硅酸锂增强铸瓷主要由SiO2（60％～80％）、Li2O（11％～19％）、K2O（5％～13％）、P2O5（3％～11％）、ZrO2（2％～8％）组成。其中P2O5为成核剂。

（2）性能：二硅酸锂晶体的线胀系数和折射率与玻璃基质接近，有较好的透明度，但不如白榴石增强铸瓷。压铸温度为890～920℃，压铸后瓷的强度高于白榴石增强铸瓷。弯曲强度为380～420 MPa，断裂韧性为2.7 MPa·m1/2，弹性模量为95 GPa，维氏硬度为5.5 GPa。

（3）应用：可用于制作单冠、贴面、嵌体、高嵌体及前牙（包括前磨牙）三单位桥。

（三）粉浆堆涂玻璃渗透全瓷材料

粉浆堆涂玻璃渗透全瓷材料又称粉浆涂塑全瓷材料、玻璃浸渗核瓷、浸渗陶瓷。将耐高温的微晶体粉浆涂塑在多孔的耐火代型上，代型的孔隙将粉浆中的水分吸收后连同代型一起在高温下烧结，烧结使晶体微粒初步形成具有一定强度的多孔骨架结构，随后放入炉内加热，在高温下将镧系玻璃粉熔融后通过毛细管作用渗透进入骨架结构中，形成相互渗透的复合材料。渗透后材料的结构致密，气孔率和缺陷较传统烤瓷材料少。渗透玻璃与晶体骨架之间的线胀系数差异产生的压应力进一步提高了材料的强度。材料中晶体的含量约为75％（体积分数），其余为渗透玻璃。晶体骨架在烧结过程中体积收缩很小，因此修复体具有优异的边缘密合性。根据晶体种类的不同，玻璃渗透全瓷可分为氧化铝基玻璃渗透全瓷、尖晶石基玻璃渗透全瓷及氧化锆增韧氧化铝玻璃渗透全瓷。

1）氧化铝基玻璃渗透全瓷

（1）组成：基体瓷粉为纯氧化铝粉末，粒度为2～5μm。渗透玻璃粉为含有着色剂的镧-硼-硅系玻璃。

（2）性能：玻璃渗透后具有较高的强度，弯曲强度为450 MPa，断裂韧性高达449 MPa·m1/2，维氏硬度为9.4 GPa，弹性模量为95 GPa。由于透明性较差，通常用于做内冠，表面还需饰瓷。

（3）应用：可用于制作单冠或前牙三单位桥。

2）尖晶石基玻璃渗透全瓷

（1）组成：以镁铝尖晶石（MgAl2O4）为主晶相。

（2）性能：由于镁铝尖晶石的光折射率与玻璃基质接近，因此尖晶石基玻璃渗透全瓷的透明性较高，弯曲强度约为300 MPa。

（3）应用：可用于前牙单冠。

3）氧化锆增韧氧化铝玻璃渗透全瓷　粉体由氧化铝基玻璃渗透全瓷粉中加入33％氧化铈稳定的四方相氧化锆组成，其中四方相的氧化锆具有应力诱导相变增韧效应，弯曲强度提高至650 MPa，是玻璃渗透全瓷中强度最高的，但颜色更不透明。推荐用于对美观度要求不高的后牙冠和桥。

（四）可切削全瓷材料

可切削全瓷材料是指可进行机械加工的陶瓷材料。随着工艺技术的发展，目前采用计算机辅助设计/计算机辅助制作（computer aided design/computer aided machining，CAD/CAM）技术加工。长石类玻璃陶瓷、云母基玻璃陶瓷、氧化锆类陶瓷、氧化铝类陶瓷瓷块均可采用CAD/CAM技术加工为修复体。采用CAD/CAM技术制作修复体的成本较高，修复体的边缘密合性需进一步提高。