《牙科合金的铸造性能研究进展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牙科合金的铸造性能研究进展（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 作者单位:200011 上海第二医科大学附属第九人民医院 牙科合金的铸造性能研究进展 曹洪喜 综述 张建中 薛 淼 审校 牙科精密铸造工艺多用熔模铸造又称失蜡铸造法,其 基本过程是先用蜡或塑料等制成蜡型,蜡型表面涂敷包埋料 制作铸型,然后熔化合金铸入铸型腔内,形成铸件。在这一 系列过程中,每一个步骤都对最终的铸件完整性产生影响, 而铸件完整性对牙科合金铸造成功与否起着关键的作用。 研究牙科合金的铸造性能即研究牙科合金能够完全铸 入铸型腔的能力,也即实际铸入铸型腔内的合金占应该铸入 铸型腔内合金量的百分比(一般用Cv即铸流率表示)。虽然 牙科合金的铸造历史很长,但对其铸造性能的研究方法还没 有
2、达到广泛的一致,总的来说研究牙科合金铸造性能的方法 分为两类,一类是从问题的抽象来研究合金的铸流率,此类 方法操作简单,能较客观的反映合金充入铸型腔的能力,用 于此类研究的铸型形状也有多种,有螺旋状、 轮状、 杆状、 弹 簧型、 楔型、 碟型 、 网状、 板状试件1 ,2,其中网状试件和板状 试件研究应用较多,因为此两种试件易于制作,评价指标客 观性强,测量及计数简单,且对材料、 温度、 技术及其它影响 铸流率的因素较敏感,另外用于此类试件的数字成像技术对 测试合金的铸流率也是一个客观而精确的方法之一。另一 类测试牙科合金铸造性能的方法是从问题的具体来考虑的, 研究者往往模拟牙科全冠外形制成帽
3、状试件1,观察试件边 缘的不同外形、 斜度等来研究牙科合金的铸造性能,最常测 试的指标是观察铸件边缘完整性,研究测试铸件边缘与实际 铸件应达边缘之间的距离,以及测试铸件边缘直径等了解合 金铸入铸型腔的能力3 ,4,此类方法评价也较客观,但受许多 因素的影响,需多点测试,其精确性尚值得研究。总之,研究 牙科合金铸造性能的研究方法较多,但不能明确地给予某种 合金一个确定的可接受的Cv值,比较牙科合金的Cv值也是 相对的。 影响牙科合金铸造性能的因素很多,几乎贯穿于牙科铸 造工艺的全过程,从熔模制作、 蜡型包埋、 铸圈的烘烤和焙 烧,到合金的熔化和铸造,以及合金本身的组成等因素都对 合金的铸造性能产
4、生影响。本文就目前国内外对牙科合金 铸造性能研究进展综述如下。 1 熔模制作 制作熔模的材料多为蜡或塑料,由于塑料易膨胀变形及 表面 光 洁 度 差,多 用 蜡 制 作 熔 模, Nourallah和Hammad (1994) 5就研究对比了嵌体蜡和常用于制作冠桥的蜡 Dura2 lay的边缘铸造能力。另外蜡型的边缘外形及斜度也对合金 的铸造性能产生影响,Ping(1997)和K okubo(1992) 6 ,7就对两 种边缘斜度 (20 和40度)的铸件研究发现,40度角铸造完整 性明显优于20度角者。铸型的厚度大小也影响铸件的完整 性,铸件表面积 体积比 (S V) 大者,铸件完整性小于S
5、V小 者8,即铸件大且薄者的铸造完整的可能性减小。 2 铸道设计 要达到铸件的铸造完整性,要求在铸造时铸道柱内熔金 能产生适宜的压力,使液态合金的充盈压力增加;铸道柱内 熔金凝固应晚于铸型腔内熔金凝固,这样可接连不断的补给 铸型腔内合金凝固收缩后所需的合金量;熔金在铸道腔内流 动过程中不能产生涡流、 紊流及倒流现象;铸道腔的位置应 能使熔模避开热中心,且能利于熔模熔化后外流、 燃烧及挥 发。所以在设计铸道时应考虑铸道的外形、 直径、 长度、 数量 及位置,以使牙科合金的铸造性能尽量少受此方面的影 响9。 Dewald(1979) 10设计了一球型熔模周围加杆状铸型 ,研 究铸道位置与铸型完整性
6、的关系,结果发现,在远离铸道的 90135度角范围内的铸型易于铸造完全,这是由于铸造时 与旋转臂方向相反的加速度力、 向外的离心力和向下的地球 引力三个力相互作用,而使得球形铸件远离铸道方向的下部 14铸型易于铸造完全。Duke(1989) 11对铸道的外形设计进 行了研究,他将铸道和铸型连接处设计成四种形状(垂直连 接、 扇形连接、 突然缩窄连接和逐渐缩窄连接 ) , 发现不同形 状的铸道设计对铸件完整性产生显著性影响,其中垂直连接 和扇形连接的铸道设计产生的铸件完整性明显优于后两种 设计。Chan等(1998) 12研究了不同数量的铸道对铸钛冠的 边缘完整性的影响,发现单铸道引起的边缘差异
7、明显大于双 铸道者。 3 包埋料 由于牙科合金的种类很多,不同包埋料与不同合金的组 合影响牙科合金的铸造性能,况且同种包埋料也存在着颗粒 大小不同、 热传导性不同、 润湿性不同、 气体穿透性不同,对 合金的铸造完整性也产生不同的影响13。Syverud和Her (1995) 4研究了四种包埋料对铸钛试件完整性的影响 ,发现 不同包埋料内气体穿透性存在显著性差异,Bellavest T的铸 型完整性较差,Titavest CB可产生完整的铸件。Takahaki等 (1993) 14也评价了 12种包埋料对铸钛的铸造性能的影响, 发现不同组成的包埋料的铸件质量、 铸件完整性有显著性差 04 口腔材
8、料器械杂志2000年第9卷第1期 异。Miyakawa等(1993) 15则对在包埋料中加入 MgO对铸钛 表面完整性和出现气孔的可能性的研究发现在包埋料方石 英(Cr)中加入MgO后,铸造性能明显改善。K linger等 (1991) 16则用新的钛铸造系统 Cylarc研究包埋料Titavest CB 的不同粉液比对钛铸造性能的影响,发现适当的粉液比可提 高铸钛的铸造性能。另外在包埋料中含碳也会影响合金的 铸造完整性,因为含碳包埋料在焙烧过程中会产生气体引起 回压(back pressure) ,尤其在焙烧温度低时气体易被熔金吸 收,干扰铸件正常显微结构的形成,影响铸件完整性和铸件 质量1
9、3。 4 烘烤和焙烧温度 铸圈通过缓慢升温烘烤,可使包埋料中的水分蒸发,使 熔模料熔化外流或燃烧挥发并彻底去尽,在经过一定的焙烧 以后,铸型可获得一定的热膨胀,包埋料也可烧结成一个整 体以提供铸型的抗冲击能力,尤其适宜的铸型温度利于铸件 的铸造完全。Satoh(1993) 17研究测试了在真空压力铸造条 件下合金的熔化温度和铸圈的加热温度对Co2Cr合金的铸 造性能的影响后发现,二者对Co2Cr合金的铸造性能都有显 著性影响。Cohen等(1996) 13探讨了四种熔模温度下对两种 合金2包埋料组合的铸造性能的影响,利用图象数字分析技 术测定四个焙烧温度下(704 ,760 ,816 ,871
10、)合金的铸造完 整性,发现焙烧温度对铸造值(Cv)有显著性影响,提出钯合 金2包埋料组合的最佳焙烧温度在816871 之间。 5 合金组成 虽然牙科合金的铸造性能受到铸造过程中的各种因素 的影响,但牙科合金的不同组成也对铸造性能产生直接影 响。一般地说,贵金属合金的铸造性能优于非贵金属合金, 而其中铸钛的铸造性能较差。Mosleh等(1995) 18用网状试 件测试四种烤瓷合金的铸造性能,结果发现,金合金具有最 高的铸造完整性 (Cv 值最高 ) ,Ni 2Cr合金较小,而铸钛Cv值 最小,另外对此铸造合金再铸造发现,钛合金的Cv值明显减 小,并认为钛合金在铸造过程中发生元素组成变化,以致第
11、二次铸造的Cv值明显缩小。但OConnor等(1996) 19测试 了17种烤瓷合金的铸造性能,发现非贵金属合金在加Be以 后的铸造性能优于贵金属合金。Y ong等也认为Ni2Cr2Be合 金的Cv值明显优于Au2Pd、Pd2Ag合金,这可能与Be的加入 有关。 Chern Lin等(1995) 20将 Ni加入Ti2Co2 Ni( 高Co含量)合 金中,以5 %Ni代替同量的Co发现其熔化温度减小,而Cv 值增大。Okuno等(1989) 21研究 Ni2Cr合金中不同元素重量 百分比对合金铸造性能的影响,提出如下关系:Cv ,t = K o (Ni)(Cr) + K1(Mo) + K2(S
12、i) + K3(Nb) + K4(B) + K5(Al) + K6 (Be) + K7(BeSi) ,用曲线拟合方法将Cv ,t转化为 Cv ,评价 Ni、Cr、Mo、Si、Nb、B、Al、Be对Cv的影响,结果表明B和Be对 Cv的影响最大。 6 铸造温度和铸造方法 牙科合金的组成不同,其熔化温度也不同,一般认为铸 造的最佳温度在原熔解温度的基础上增加50150 为宜。 Satoh(1993) 17对 Co2Cr合金的铸造性能研究发现,适当提高 合金的铸造温度,可明显改善合金的流动性,且此时熔金温 度与铸型腔内温度差异减小,合金在铸型腔内凝固时间延 长,增加了合金凝固收缩时的熔金补偿,铸金的
13、Cv值提 高21。 铸造方法的不同也影响合金的铸造完整性,常用的铸造 方法包括离心铸造、 蒸汽压力铸造和真空加压铸造。Taka2 hashi等(1993) 2使用网状和板状试件作 Cv值测定,比较三 种铸造机(包括压力铸造和离心铸造)对铸钛的铸造性能研 究发现,离心铸造方法的Cv值高于压力铸造方法。但是, Watahabe等(1991) 22用 TEM(tracer element molten)方法检测 两种不同铸造方法铸造钛网状试件时的熔金流动规律,发现 压力铸造时,大多数网杆由许多固化层组成,表明铸入的合 金流动为层流且较稳定;当离心铸造时,熔金流动不规则,有 少数几个网杆有固化层堆积现
14、象,表明此方法铸入的合金流 动方式为旋涡式。在复杂的铸型腔内,压力铸造是一个更有 效的方法,此时熔金获得高压且流动为层流,合金获得有效 的铸造性能。 综上所述,影响牙科合金的铸造性能的因素很多,一般 分为两组23,第一组为过程因素包括铸道设计、 包埋技术、 熔化和铸造方法,第二组为操作者因素,包括合金铸造温度、 铸型腔温度和保持时间,其中每个因素又有两到三个水平, 所以对于不同牙科铸造合金为获得最优的铸造性能应选择 其中的最优化组合。 参考文献 1. Hinman RW,Tesk JA ,Whitlock RP ,et al. A technique for characterizing ca
15、sting behaviour of dental alloys.J Dent Res ,1985;64(2) :134. 2. Takahashi J ,ZhangJZ,Okazaki M. Effect of casting methods on castability of pure titanium. Dent Mater J ,1993;12(2) :245. 3.Bessing C. Evaluation of the castability of four different alternative alloys by measuring the marginal sharpne
16、ss.Acta Odontol Scand ,1986;44:165. 4. Syverud M and Hero H. Mold filling of Ti castings using investments with different gas permeability. Dent Mater ,1995;11:14. 5.Nourallah H and Hammad I. Marginal castability of two different materials (a comparative study) . Egypt Dent J ,1994;40(1) :649. 6. Ping MW. Investigation of castability and layered structure on margin of ti2 tanium cast crown. K okubyo Gakkai Zasshi(Japane
