氧化锆基底和饰瓷结合强度的分析

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[摘要] 目的 分析和比较几种全瓷系统基底和饰瓷的结合强度。方法 制作直径为8 mm、厚度为3 mm的Lava、Cercon、IPS e.max ZirCAD、Procera试件各20个，分别为Lava组、Cercon组、IPS e.max ZirCAD组、Procera组。每组各选10个试件表面烤制厚度为1 mm的相应饰瓷，10个试件表面烤制厚度为2 mm的相应饰瓷。对试件进行剪切强度的测定和断裂模式的观察。结果 饰瓷厚度为1 mm时，Lava、Cercon、IPS e.max ZirCAD、Procera组的剪切强度分别为：（13.82±3.71）、（13.24±2.09）、（6.37±4.15）、（5.19±5.31） MPa；饰瓷厚度为2 mm时，各组的剪切强度分别为：（38.77±1.69）、（21.67±3.34）、（12.70±4.24）、（9.94±6.67） MPa。Lava组和Cercon组的剪切强度高于IPS e.max ZirCAD组和Procera组（P

[关键词] 氧化锆； 饰瓷； 结合强度

[中图分类号] R 783.1 [文献标志码] A [doi] 10.3969/j.issn.1000-1182.2012.06.022

由于对美学要求的提高，各种新型的牙科材料不断问世。近年来，全瓷由于具备比金属烤瓷更优良的美学性和生物相容性，受到临床医生和患者的极大青睐。

锆瓷由于强度高，同时具有白色的外观和稳定的化学性能及结构，已成为固定修复的主要材料，尤其是后牙、长桥的修复。为提高局部美观效果，锆瓷基底表面会烤上一层饰瓷。但由于锆瓷强度高，破坏性压力会存留于饰瓷层，从而在核瓷-饰瓷界面产生裂纹，导致修复失败。据报道，全瓷冠饰瓷的失败率明显高于金属烤瓷冠，金属烤瓷冠36个月后仅0.4%的单冠修复和2.9%的固定桥修复失败，而全瓷冠中，15%的饰瓷在2年内出现裂纹，25%在31个月内出现裂纹[1]。本实验主要对比和分析临床几种常

用的全瓷系统饰瓷的剪切强度，为临床全瓷系统的

选择提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 主要材料和设备

4种锆瓷材料：Lava（3M ESPE公司，美国）、

Cercon（DeguDent公司，德国）、 IPS e.max ZirCAD（Ivoclar vivadent 公司，列支敦士登）、Procera（Nobel Biocare公司，瑞典）。AGS-X电子万能试验机（Shi-

madzu公司，日本），PXS-100体式显微镜（上海光学仪器五厂有限公司）。

1.2 试件的制作

制作直径为8 mm、厚度为3 mm的Lava、Cercon、IPS e.max ZirCAD、Procera试件各20个，分别为Lava组、Cercon组、IPS e.max ZirCAD组、Procera组。每组各选10个试件表面烤制厚度为1 mm的相应饰瓷，10个试件表面烤制厚度为2 mm的相应饰瓷。所有操作程序均严格按照厂家要求进行，由同一人完成操作。

1.3 剪切强度的测定[2]

测试前，所有试件于37 ℃去离子水中浸泡24 h。将试件固定于特制不锈钢夹具-底座-体式模具（图

1）上，放置于万能实验机中，加载头的切端厚度为1 mm，锥度为45°，切端竖直面与氧化锆试件竖直面紧贴，向下滑行至底座标记位置，确保每个试件测试时位置相同并使加载力均作用于双层瓷界面处，以0.5 mm·min-1的速度加载至饰瓷脱落，记录破坏时的最大载荷力F（N）和瓷结合面积S（mm2）。剪切强度（P）根据公式P=F/S来计算。

1.4 断裂模式观察

采用体式显微镜观察基底瓷和饰瓷结合界面处饰瓷的残留及破坏情况。

1.5 统计分析

采用SPSS 13.0软件进行统计分析，用双因素方差分析（2-way ANOVA）和LSD-t检验进行各样本均数间的比较。检验水准为双侧，α=0.05。

2 结果

2.1 剪切强度

各组的剪切强度见表1。不同饰瓷厚度试件的剪切实验负荷-位移曲线见图2、3。Lava组和Cercon组的剪切强度高于IPS e.max ZirCAD组和Procera组（P0.05），IPS e.max ZirCAD组和Procera组的剪切强度无统计学差异（P>0.05）；饰瓷厚度为2 mm的试件的剪切强度高于饰瓷厚度为1 mm的试件（P

neering ceramic

2.2 断裂模式

饰瓷和基底瓷分离后，肉眼观察大部分基底瓷

结合界面处均有少量饰瓷的残留。各组的试件断裂模式见表2。从表2可见，各组试件破坏模式均以界面破坏为主，断裂发生在核瓷和饰瓷之间；部分破坏模式为既发生核瓷和饰瓷界面之间的断裂又合并饰瓷层内的断裂的复合型破坏。

3 讨论

二氧化锆全瓷在最近10年得到了广泛的应用和发展。由于锆瓷的挠曲强度可达900～1 200 MPa，而饰瓷的挠曲强度仅为60～120 MPa，且二者的热膨胀系数不同，从而导致烧结时界面的应力分布不均衡[3]。因此，核瓷-饰瓷结合面是全瓷修复的薄弱环节。

影响核瓷-饰瓷结合面的因素有很多：核瓷和饰瓷之间的化学匹配、热膨胀系数的匹配、核瓷和饰瓷之间的厚度比、核瓷表面的粗糙程度及反复烧结等，这些对材料的性能都有很大的影响[4-6]。

在本实验中，选取了4种不同的二氧化锆基底材料，测定其与相应的饰瓷之间的剪切强度。结果表明：Lava组和Cercon组的剪切强度显著高于IPS e.max ZirCAD组和Procera组（P

组的剪切强度无明显差异，IPS e.max ZirCAD组和Procera组的剪切强度也无明显差异。这表明不同的基底材料和饰瓷之间的结合强度不同。

全瓷冠厚度对全瓷冠强度的影响尚存在争议。Webber等[7]研究表明， 饰瓷厚度的变化对饰瓷的破坏力无明显影响；而Harrington等[8]研究表明， 随着饰瓷厚度的增加，饰瓷抵抗破坏的能力也增加。这一点与本实验结果相似，饰瓷厚度为2 mm的试件的剪切强度明显高于饰瓷厚度为1 mm的试件（P

在以往的研究中，饰瓷的剪切强度为22～41 MPa。在本实验中，1 mm饰瓷时所测得的剪切强度偏低，2 mm饰瓷时的剪切强度和以前的研究结果相似。这可能和试样饰瓷厚度的设计有关。在以往的实验中饰瓷厚度的设计均至少为3 mm[9-10]，而本实验中由于考虑到临床上饰瓷不可能达到这一厚度，故设计为更接近于临床的厚度（1 mm和2 mm）。

本实验中各组试件破坏模式均以界面破坏为主，断裂发生在核瓷和饰瓷之间；部分破坏模式为复合型破坏。在氧化锂基底的全瓷中，尽管核瓷强度大于饰瓷，一旦裂纹产生于饰瓷层，裂纹不会自动终止，也不会偏离原来的方向，裂纹会迅速传播。而在氧化锆基底全瓷中，尽管裂纹产生于饰瓷层，由于界面的弱结合强度和氧化锆的高强度，裂纹会在界面层终止并沿着界面传播[1]。因此在锆基底-饰瓷中，

表现为大面积的饰瓷剥脱[3]。

本实验提示，在临床工作中应根据临床需要选择适当的基底材料，并保证饰瓷的厚度。由于临床上修复体形态复杂，因此实验中的剪切强度和临床上会有一定差距，今后还需要进一步的深入研究。

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