文摘
介绍。机械强度和表面硬度的商用yttrium-doped氧化锆。此外,比较研究的八个不同的陶瓷贴面板,用于生产双层全恢复系统。材料和方法。四种类型的氧化锆试样进行了分析,根据标准ISO程序(ISO 6872)。此外,两层zirconia-veneer标本准备三点弯曲测试。结果。强烈影响表面粗糙度的氧化锆观察标本的机械强度。最后,比较研究的八个商用镶面陶瓷显示选定的贴面板之间的不同模式的失败。结论。结果表明,应当密切关注zirconia-based冠的准备和桥梁CAD / CAM过程,因为表面粗糙度有重要影响材料的机械强度。最后,对两层机械测试标本的结果代表了一个重要的支持镶面陶瓷的选择。
1。介绍
先进陶瓷恢复性牙科材料的使用是强烈增加,由于引入计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD / CAM)铣削技术允许大型和复杂的修复非常高维的制造精度(1,2]。最有前途的生产方法包括在一个软加工presintered块,随后是烧结高温(3]。作为最后一步,烧结结构通常使用镶面陶瓷涂层,为了获得两层全恢复系统非常有吸引力的机械性能、良好的生物相容性,良好的审美结果(4]。
在牙科陶瓷材料应用,zirconia-based的非常普遍,因为他们的转变增韧功能(5,6]。
本研究的目的是分析力学行为的商用Y-TZP陶瓷牙科应用程序和评估不同处理条件的影响,通常通过CAD / CAM技术在生产过程中发生。此外,八个商用陶瓷贴面板,用于生产全修复结合Y-TZP结构,分析了利用三点弯曲测试两层标本。最后,系统比较分析的八个选择陶瓷镶饰。
2。材料和方法
商业yttria-stabilized氧化锆的机械强度,用作核心材料生产的皇冠和桥梁结合CAD / CAM技术,分析了三点弯曲测试标准的标本。此外,八个不同类型的力学行为分析了镶面陶瓷抗弯测试两层zirconia-veneer标本和显微硬度测量。
2.1。弯曲测试的核心标本
zirconia-based核心材料的弯曲测试后进行标准ISO程序和建议(ISO 6872)。梁标本,与长度毫米,宽度毫米,厚度毫米,弯曲测试准备;所有尺寸都测量的准确性0.02毫米。标本被从presintered块通过使用高速切割机,提供钻石磁盘(毫米),他们的大小是适当增加为了考虑材料收缩发生在后续烧结过程。
位移控制进行三点弯曲测试中(十字头饲料率等于1毫米/分钟)通过使用万能试验机英斯特朗8500(),和一个5 kN负载细胞,由TestStar II (MTS)控制器控制。
为了分析表面处理的效果和挠曲强度着色过程,四个不同的样品生产和测试类型,例如,A型,B型C型和D型(表1)。
烧结时输入一个标本进行测试。
B型标本彩色烧结之前,通过使用商业染料。
烧结后C型标本抛光;特别是,表面抛光是由使用水冷金刚砂磁盘,逐步精细氧化铝粗燕麦粉,介于400年,800年和1200年,分别。
D型标本彩色、烧结和抛光。随着表面状况可以有一个很大的影响的力学行为的核心材料,每种试样的表面粗糙度是衡量使用接触测量系统(MarSurf三世,玛鲁)。表面粗糙度测量沿纵向和横向方向的标本。五为每个方向进行测量,与旅行2毫米的距离。
2.2。弯曲两层核心/单板测试标本
弯曲测试两层核心/单板的标本,为每个镶面陶瓷进行了分析,进行了通过使用相同的设备和前一节中描述的测试参数。标本,长度毫米,宽度毫米,总厚度mm,是由涂料核心层镶面具有相同厚度1.1毫米厚的氧化锆陶瓷、遵循制造商的方向和指导。值得注意的是,氧化锆基质涂层和烧结没有任何初步的表面处理。
标本进行了分析通过三点弯曲测试,测试时间等于15毫米,和负载应用单板表面;也就是说,单板层受到压应力。为了执行之间的比较分析八个选择镶面陶瓷、总应变能计算单位体积。
事实上,这个精力充沛的参数允许之间的比较研究不同类型的核心/单板标本,因为它描述了两层系统的整体力学行为。单位体积的总应变能的计算实验测量载荷挠度曲线,通过考虑样品的体积之间的测试范围。
3所示。结果
有关实验测试结果,进行氧化锆核心标本和两层核心/单板系统,在这一节中描述。特别是,弯曲测试的结果进行探讨氧化锆标本;然后,比较分析的八个选择陶瓷镶饰。
3.1。氧化锆的核心材料的机械强度
为每种类型中列出表二十标本1(类型A, B, C, D)进行了分析,为了测量着色和表面粗糙度的影响机械强度;学生的以及在95%置信水平是为了分析强度的差异之间的四种类型的标本。表2总结了表面粗糙度和抗弯强度的结果。正如所料,类型C和D(抛光标本)显示类似的表面粗糙度值,以及A型和B型(nonpolished标本)(表2)。
表2清楚地表明,表面抛光会强劲增长挠曲强度的平均值,以及威布尔特征强度。表2还表明,抛光标本的挠曲强度的特点是规模较小的标准差(和更高的威布尔模)的磨练的。这些结果主要是由于微观表面裂缝和划痕,充当裂纹萌生的网站。这些观察也证实了学生的以及这表明之间强度的显著差异抛光和nonpolished标本,而着色过程不明显影响机械强度。
3.2。两层的力学行为Zirconia-Veneer系统
十个两层为每个镶面陶瓷标本进行了分析通过三点弯曲测试。三个不同的故障机制已被观察到,如图1。(一)同步失败,氧化锆和单板(F型)。(b)完整的界面脱胶单板(D型)。(c)锯齿状的断裂的陶瓷薄片(S型),也就是说,单板的裂解价差,方法zirconia-veneer接口,然后再扭结到单板。
特别是,图1说明示意图描述force-deflection曲线的三个观察失败机制,和光学观测的断裂表面。图1表明单调force-deflection曲线时获得同步失败的氧化锆和单板发生在负载(Type-F)。在这种情况下,裂纹,氧化锆基质发起,在单板只能扩展,界面断裂并没有发生。因此认为,物质系统,一直显示这个失败机制,在单板/氧化锆具有更强的交互界面。另一方面,非单调曲线与一个或多个中间的峰值负载也观察和分类为D型和S型机制。在这两种情况下,裂缝能够转移zirconia-veneer接口,因此界面失败确实发生。然而,尽管对D型偏转裂纹继续沿界面,一路年代振荡型之间的接口和单板。这种行为的原因可以解决界面的相对比例单板断裂韧性。的确,对于更强硬的单板的裂纹偏转可以裹入接口。然而,一些调查bimaterial系统显示多个故障机制(见表3);因此,推断出这一过程变化可能也扮演了一定的角色。无论如何,这一点就值得额外的研究当然是完全了解的,因此它可以视为未来扩展目前的工作。
前的基础上考虑,首先定性对比所选的八个陶瓷镶饰。在表3上述失效机制为每个类型的陶瓷面砖(表表示3)。
表3清楚地表明,标本涂有樱花交互和Ceramco PFZ陶瓷导致同步核心和涂层失效,而IPS e。马克斯贴面板显示完整的两层之间的分层,之前失败。其他标本显示混合故障机制。
在图2单位体积应变能量的双层标本,已从实验测量获得force-deflection曲线,进行了比较。特别是,图2显示了在失败总应变能量(),也就是说,当在标本,以及应变能损伤,也就是。值得注意的是,第一个高峰负荷是计算当载荷位移曲线有多个峰值,也就是说,在锯齿状骨折(图2)。
图2表明维塔VM9陶瓷提供最好的力学行为;它还表明Ceramco PFZ和樱花交互镶饰两个能量,有相同的值和,同时由于氧化锆和单板的失败。最后,IPS e。马克斯,GC初始ZR和Zirox贴面板显示明显差异和由于早期损坏的陶瓷涂层,由于完整的分层或骨折。
4所示。讨论
zirconia-based陶瓷材料是牙科的最有前途的应用程序,因为他们的转变增韧功能(5,6]。特别是,这个动作可以主要归因于压力诱导tetragonal-to-monoclinic相位变换()和相应的体积膨胀(7]。更具体地说,后者导致压缩内应力,从而导致裂纹增长逮捕和断裂韧性的增加(8,9]。值得注意的是,zirconia-based陶瓷通常是掺杂稳定氧化物,如钇(Y-TZP,氧化钇四方氧化锆多晶体),以确保一个正方结构在室温和,因此,改善这种增韧效果。这些有趣的特性的直接后果,许多研究活动在这个问题上进行了迄今为止,目的是分析Y-TZP牙科陶瓷的机械强度,以及他们与不同的陶瓷镶饰。详细,由于这类材料的脆性行为,进行了实验为了理解不同表面条件的影响在他们的机械强度(10- - - - - -13]。此外,正如Y-TZP使用陶瓷结合镶面陶瓷生产全恢复系统,两层结构的力学行为也被最近调查了合适的实验测试(14- - - - - -17]。
在目前的研究中,作者分析了商业yttria-stabilized的力学行为对牙科氧化锆的应用程序(Kavo珠峰生物z空白),以及它与八个商业镶面陶瓷。
表面粗糙度的影响以及着色过程的稳定氧化锆的机械强度,分析了标准三点弯曲测试,首先检查。结果表明,表面粗糙度起着至关重要的作用在氧化锆结构的机械强度,因为一个强大的平均抗弯强度增加,从大约700 MPa 1000 MPa,观察机械抛光处理后的试样。结果还表明,抛光试样的抗弯强度的特点是较小的标准差(甚至更高威布尔模)。更准确的表面抛光,表面粗糙度值小,可以进一步提高材料的机械强度(10- - - - - -12];然而,这有一个有限的实际含义由于更高的表面粗糙度值由凸轮铣削过程,以及共同postmilling实验室程序(10- - - - - -12]。
此外,结果表明,该色素的过程,进行了通过使用一个商业着色液(Zirkon锥盘),对氧化锆的机械强度无显著影响的标本。zirconia-based结构通常与镶面结合使用陶瓷的生产全修复,八个商业陶瓷镶饰的力学行为分析的三点弯曲测试两层zirconia-veneer标本,和比较选择陶瓷的研究已经开展。实现了通过弯曲测试结果显示以下三个不同的失效机制为选定的陶瓷镶饰(5- - - - - -15]:(i)同时氧化锆和单板的失败,表明一个好的核心和单板之间的粘附强度;(2)完成界面分层,表明粘附强度较低;(3)锯齿状的裂缝,以混合粘性和脱胶机制。此外,单位体积的总应变能的计算双层标本给一个总体衡量力学行为的八个选择核心/单板系统。
值得注意的是,表面粗糙度的影响,核心/单板接口,在粘附机制并没有在这次调查分析;然而,即使失败将发挥重要作用的机制主要涉及修复,氧化锆牙表面形态的框架,从发技术,不是修改陶瓷镶面之前,由于经济和技术问题。因此,这项工作旨在识别的最佳组合的核心/单板,基于参考表面状况,粗糙度值()接近,从凸轮获得铣削过程(11]。
相反,牙科桥梁通常不是贴面的牙龈表面,因此,氧化锆的粗糙度帧机械强度起着非常重要的作用,因为它们受到拉伸应力在咀嚼;因此,高治疗都应致力于铣和/或可能的氧化锆postmilling实验室程序框架,以避免粗糙表面的形成,特别是在连接器领域,几何不连续性和应力集中存在的来源。
5。结论
这项研究的结果表明,应该密切关注zirconia-based冠的制备过程和桥梁CAD / CAM过程,目的是获得光滑的表面,因为一个强大的观察表面粗糙度对机械强度的影响。此外,没有显著影响着色过程的力学性能测定。最后,比较研究的几个商业陶瓷贴面板,用于实现全系统,显示不同的力学行为和失效模式之间选择的假象。进一步的研究应该进行测量陶瓷镶饰的耐磨性,以及与天然牙釉质的交互。
确认
本研究支持Tecnologica Srl(克罗托内、意大利)。作者要感谢罗伯特•马瑞利先生和他的技术团队(Odontoiatric中心Calabrodental、克罗托内、意大利)在样品制备的宝贵支持。