1、口腔金属材料口腔金属材料第一节第一节 概述概述 口腔修复材料口腔修复材料种植体种植体正畸材料正畸材料一一 金属的特性金属的特性n金属：性能由其晶相结构和金属键所决定。固态金属的特性固态金属的特性:1 溶液中能被电离而释放离子，离子化时形成阳离子溶液中能被电离而释放离子，离子化时形成阳离子2 固态时呈结晶，具有光泽固态时呈结晶，具有光泽3 是电和热的良导体是电和热的良导体4 密度大，不透明密度大，不透明5 塑性变形较大，富有延性和展性塑性变形较大，富有延性和展性6 金属易被氧化，其氧化物多数呈碱性金属易被氧化，其氧化物多数呈碱性 金属的熔融和凝固金属的熔融和凝固固态固态液态液态熔融熔融凝固凝固金
2、属的结晶过程：金属的结晶过程：1 液态金属中产生结晶微粒液态金属中产生结晶微粒结晶中心或结晶中心或晶核晶核 2 结晶中心或晶核成长，增多，直到液结晶中心或晶核成长，增多，直到液体完全消失体完全消失纯金属：熔点和凝固点相等；合金：熔点一般较凝固点低纯金属：熔点和凝固点相等；合金：熔点一般较凝固点低n良好的物理机械性能、化学性能、生物相容性良好的物理机械性能、化学性能、生物相容性n金属材料包括纯金属和合金金属材料包括纯金属和合金 n口腔临床应用的金属材料很少以纯金属状态来应口腔临床应用的金属材料很少以纯金属状态来应用（除纯钛外），大多数是以用（除纯钛外），大多数是以合金形式合金形式被采用。被采用。
3、二二 合金的结构和性质合金的结构和性质 n合金合金 是由两种或两种以上的金属元素或金属元是由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素熔合在一起、具有金属特性的素与非金属元素熔合在一起、具有金属特性的物质。物质。合金的结构合金的结构n元，组元：组成合金的独立的最基本的单元，金属元素或非金属元素，元，组元：组成合金的独立的最基本的单元，金属元素或非金属元素，稳定的化合物稳定的化合物n相：合金中化学成分一致、物理状态相同，且与其他部分有明显分界相：合金中化学成分一致、物理状态相同，且与其他部分有明显分界的部分的部分 1 1 固溶体固溶体 ：一种组元均匀的溶解到另一种组元中形成的晶体相：一种组元
4、均匀的溶解到另一种组元中形成的晶体相 金银合金，银钯合金、铜镍合金金银合金，银钯合金、铜镍合金 提高塑性形变能力，降低了导电性能提高塑性形变能力，降低了导电性能 2 2 化合物：金属元素与金属元素或非金属元素组成，构成合金的晶化合物：金属元素与金属元素或非金属元素组成，构成合金的晶体相，不能单独构成合金，弥散在固溶体或纯金属基质中，提高合金体相，不能单独构成合金，弥散在固溶体或纯金属基质中，提高合金抵抗塑性形变的能力和抗磨性，改善机械性能和热处理性能。抵抗塑性形变的能力和抗磨性，改善机械性能和热处理性能。合金的性质合金的性质1. 熔点与凝固点：与纯金属不同，合金开始熔化与熔点与凝固点：与纯金属
5、不同，合金开始熔化与最后熔化的温度相差很大，在凝固时亦然最后熔化的温度相差很大，在凝固时亦然 。熔点。熔点一般低于凝固点。一般低于凝固点。2. 延性、展性、韧性：合金的延性及展性一般均较延性、展性、韧性：合金的延性及展性一般均较所组成的金属为低，而韧性则增高。所组成的金属为低，而韧性则增高。 3. 硬度：合金的硬度较其所组成的金属硬得多硬度：合金的硬度较其所组成的金属硬得多合金的性质合金的性质4. 导电和导热性：合金的导电和导热性一般均较原导电和导热性：合金的导电和导热性一般均较原有金属差有金属差 5. 腐蚀性：合金的腐蚀一般视其结构及组成的不同腐蚀性：合金的腐蚀一般视其结构及组成的不同而异而
6、异 ，口腔临床所用合金，要求具有良好的抗腐，口腔临床所用合金，要求具有良好的抗腐蚀性能。蚀性能。 5. 色泽：合金的色泽与所组成金属有关色泽：合金的色泽与所组成金属有关三三 合金的分类和应用合金的分类和应用n 贵金属元素贵金属元素: 金金(Au)、铂（、铂（Pt）、钯）、钯(Pd)、铱、铱(Ir)、铑、铑(Rh)、锇、锇(Os)、钌、钌(Ru) n口腔用的贱金属元素主要指加入到贵金属合金中的金属元口腔用的贱金属元素主要指加入到贵金属合金中的金属元素，其中包括银素，其中包括银(Ag)、铜、铜(Cu)、锌、锌(Zn)、锡、锡(Sn)、铟、铟(In)、镓镓(Ga)和镍和镍(Ni)n口腔用的其它非贵金
7、属元素主要有铬口腔用的其它非贵金属元素主要有铬(Cr)、钴、钴(Go)、镍、镍(Ni)和钛和钛(Ti)元素，根据不同的需要和比例可制成钴铬合金、元素，根据不同的需要和比例可制成钴铬合金、镍铬合金、钴铬镍合金、钛合金、镍钛合金等等。这些元镍铬合金、钴铬镍合金、钛合金、镍钛合金等等。这些元素都具有共同的特性，就是优良的抗腐蚀性素都具有共同的特性，就是优良的抗腐蚀性 合金的分类合金的分类ADA分类：第一类为高贵（分类：第一类为高贵（High-noble）金属合金，）金属合金，其中贵金属含量其中贵金属含量60 wt%、且金元素含量、且金元素含量40 wt%； 第二类为贵第二类为贵(Noble)金属合金
8、金属合金,其中贵金其中贵金属含量属含量25 wt%、但不规定金元素的含量多少；、但不规定金元素的含量多少； 第三类是以贱金属为主第三类是以贱金属为主（predominately base metal）的合金）的合金, 其中贵其中贵金属含量金属含量 25 wt% 四四 金属的形变金属的形变n室温条件下金属材料的塑性形变，称为冷加工。室温条件下金属材料的塑性形变，称为冷加工。 冷加工后材料在性能上发生变化，一般表现冷加工后材料在性能上发生变化，一般表现为材料的硬度和强度增大，弹性和磁性增加，而为材料的硬度和强度增大，弹性和磁性增加，而塑性下降，延展性和抗腐蚀性降低塑性下降，延展性和抗腐蚀性降低n冷
9、加工后的金属或合金加热处理，促使原子产生冷加工后的金属或合金加热处理，促使原子产生热振动，活动能力增大，原子重新进行排列，使热振动，活动能力增大，原子重新进行排列，使形变的结构部分得以还原，即再结晶。加热处理形变的结构部分得以还原，即再结晶。加热处理的方法即叫热处理。的方法即叫热处理。n再结晶后材料在性能上和内部结构上再结晶后材料在性能上和内部结构上,发生一些变发生一些变化，性能上表现为材料的硬度和强度下降，塑性化，性能上表现为材料的硬度和强度下降，塑性增大增大 n当金属在高于再结晶的温度进行加工，这种塑性当金属在高于再结晶的温度进行加工，这种塑性形变称为热加工。热加工导致金属的机械性能下形变
10、称为热加工。热加工导致金属的机械性能下降降1铸造铸造2锻造锻造3粉末冶金粉末冶金4电铸电铸六六 金属的腐蚀和防腐蚀金属的腐蚀和防腐蚀 化学腐蚀：化学腐蚀指金属与周围介质直接发化学腐蚀：化学腐蚀指金属与周围介质直接发生化学作用而发生的损坏现象。这类腐蚀的化学生化学作用而发生的损坏现象。这类腐蚀的化学反应是氧化还原反应，其结果是金属表面生成氧反应是氧化还原反应，其结果是金属表面生成氧化物等化物等 2. 电化学腐蚀：电化学腐蚀指金属与电解质溶液相电化学腐蚀：电化学腐蚀指金属与电解质溶液相接触，形成原电池而发生的腐蚀损坏现象。接触，形成原电池而发生的腐蚀损坏现象。 金属的防腐蚀金属的防腐蚀1. 使合金
11、组织结构均匀；使合金组织结构均匀；2. 避免不同金属的接触避免不同金属的接触3. 经冷加工后所产生的应力需通过热处理减小或消经冷加工后所产生的应力需通过热处理减小或消除；除；4. 修复体表面保持光洁无缺陷；修复体表面保持光洁无缺陷；5. 金属内加入某些抗腐蚀元素等如铬和镍元素金属内加入某些抗腐蚀元素等如铬和镍元素 。 n腐蚀与合金的生物安全性密切相关。n腐蚀导致金属离子及其衍生物的析出。n腐蚀产物潜在的毒副作用是目前口腔金属材料研究的热点之一n全身与局部毒性作用全身与局部毒性作用 释出的金属离子能进入机体并广泛分布 尚未证明这些金属的存在是否导致全身毒性。n过敏反应过敏反应 金属离子作为半抗原
12、， 15镍过敏， 8钴过敏， 8铬过敏。 汞、铜、锡和锌等 元元素素必需必需量量/d/d摄入摄入量量/d/d系统毒性系统毒性细胞毒性细胞毒性过敏反应过敏反应铍铍- -0.02 0.02 mgmg大大粉尘有致癌粉尘有致癌性性大大常见常见铬铬0.05 0.05 mgmg不确不确定定0.1 0.1 mgmg纯铬及铬纯铬及铬3+3+盐毒性小盐毒性小铬铬6+6+盐毒性盐毒性大大纯铬及铬纯铬及铬3+3+盐盐毒性小毒性小铬铬6+6+盐毒性大盐毒性大铬铬6+6+盐常见盐常见铁铁 18 mg18 mg10-20 10-20 mgmg极小极小小小极少见极少见镓镓- -0.0000.0005mg5mg小小小小无报道
13、无报道锗锗- -0.4-0.4-3.5mg3.5mg极小极小小小无报道无报道金金- -0.0000.0001mg1mg极小极小小小合金无合金无化合物可能有化合物可能有铟铟- -0.003mg0.003mg小小大大极少见极少见铱铱- -0.000000.000002mg2mg极小极小小小无报道无报道钴钴0.03 0.03 mgmg0.02mg0.02mg小小大大3%3%人群人群铜铜3mg3mg2-5mg2-5mg小小极大极大极少见极少见锰锰3mg3mg3mg3mg纯锰毒性小纯锰毒性小粉尘毒性大粉尘毒性大小小极少见极少见钼钼0.2 mg0.2 mg0.3 mg0.3 mg小小小小无报道无报道镍镍不
14、明确不明确0.5mg0.5mg小小粉尘有致癌粉尘有致癌性性小小很常见很常见钯钯- -0.001mg0.001mg极小极小极小极小不明确不明确镍过敏者可能镍过敏者可能过敏过敏铂铂- -0.001mg0.001mg极小极小小小合金极少见合金极少见化合物较常见化合物较常见铑铑- -不明确不明确极小极小小小无报道无报道钌钌- -0.0002m0.0002mg g极小极小小小无报道无报道银银- -0.05mg0.05mg小小极大极大少见少见钽钽- -不明确不明确极小极小极小极小无报道无报道钛钛- -1 mg1 mg极小极小极小极小极少见极少见锌锌15mg15mg20mg20mg极小极小大大极少见极少见锡
15、锡- -0.2mg0.2mg小小小小极少见极少见国际癌症研究会国际癌症研究会(IARC)有致癌性的有有致癌性的有：Ni的衍生物的衍生物Cr6+Be及其衍生物。及其衍生物。可能致癌的有：可能致癌的有：Ni、Co。不致癌但有致突变性有不致癌但有致突变性有：Sn2+、Cu4+、Fe2+。贵金属成分化学性质稳定，贵金属成分化学性质稳定，不易在体液中腐蚀，不易在体液中腐蚀，其析出量极少或不析出，其析出量极少或不析出，即不会引起机体细胞的毒性即不会引起机体细胞的毒性。n18-8铬镍不锈钢丝(18-8 Cr-Ni Stainless Steel) 冷加工后会产生应变硬化和应力潜伏n镍钛形状记忆合金丝(Ni-
16、Ti shape-memory alloy ) n-钛合金丝 n钴铬镍合金丝 n锻造金合金丝 n锻造合金片n高贵金属合金 金-银-铂 金-铜-银-钯型 金-铜-银-钯型n贵金属合金 金-铜-银-钯型 金-银-钯-铟 钯-铜-镓 银-钯合金贵金属合金的分型贵金属合金的分型(屈服强度和延伸率屈服强度和延伸率）n 型：低强度铸造合金型：低强度铸造合金铸造件仅能承受很小的应力，铸造件仅能承受很小的应力，适用于前三、四、五类洞型、双尖牙、磨牙邻面洞、单颌适用于前三、四、五类洞型、双尖牙、磨牙邻面洞、单颌面的嵌体修复；面的嵌体修复；n 型：中等强度铸造合金型：中等强度铸造合金铸造件可承受中等程度的铸造件可
17、承受中等程度的应力，适用于一切单个修复体；应力，适用于一切单个修复体；n 型：高强度铸造合金型：高强度铸造合金铸造件可承受高的应力，适铸造件可承受高的应力，适用于固定修复中的冠、固位体及咀嚼负荷较大的嵌体修用于固定修复中的冠、固位体及咀嚼负荷较大的嵌体修复；复；.n 型：超高强度铸造合金型：超高强度铸造合金铸造件可承受极高的应力，铸造件可承受极高的应力，并有极薄的横截面，适用于固定修复和活动修复的支架、并有极薄的横截面，适用于固定修复和活动修复的支架、基托、卡环、舌颚杆等。基托、卡环、舌颚杆等。 贱金属合金有镍基合金、钴基合金贱金属合金有镍基合金、钴基合金 镍基合金、钴基合金广泛应用于口腔修复
18、体的制作，价格低廉 目前对铍、镍和铬的致敏性和致癌性已有比较趋于一致的认识。 n抗电化学腐蚀、n良好的生物学反应、n质量较轻、密度低、n低弹性模量n高强度等优异的性能在口腔医学中显示出很好的应用前景。n纯钛的铸造问题： 熔点高，化学活性大n与钛相匹配的烤瓷材料的开发n钛合金种植体的安全性： Ti6Al4V合金中含有V、Al. V、Al被认为是对生物体有毒的元素 n贵金属合金 金-铂-钯合金（Au-Pt-Pd） 金-钯合金（Au-Pd） 金- 钯-银合金（Au-Pd-Ag） 钯-银合金（Pd-Ag）n 非贵金属合金 Ni-Cr合金类 Co-Cr合金类 Ti 类： （一）（一） 合金与烤瓷的结合合
19、金与烤瓷的结合n1 化学性结合化学性结合 合金表明的氧化物与烤瓷成分的氧合金表明的氧化物与烤瓷成分的氧化物化物 化学反应，离子键化学反应，离子键n 2 机械性结合机械性结合n 3 范德华力结合范德华力结合 烤瓷对合金表明润湿度越大烤瓷对合金表明润湿度越大n 4 压缩力结合压缩力结合 烤瓷比合金的热胀系数小烤瓷比合金的热胀系数小（二）二） 影响金瓷结合的有关因素影响金瓷结合的有关因素n1 合金表明氧化膜的厚度n2 烤瓷与合金的热胀系数匹配性n3 合金表面的粗化程度n4 修复体的正确设计和制作（三）增加合金与烤瓷结合的方法（三）增加合金与烤瓷结合的方法n1 酸侵蚀法酸侵蚀法n2 涂布粘接剂涂布粘接剂n3 固位珠法固位珠法n4 电沉积法电沉积法n5 喷涂金属氧化物法喷涂金属氧化物法n6 等离子喷涂法等离子喷涂法 口腔修复用非金属材料，如陶瓷、聚合基材料不断出现，低贵金属合金似有被从口腔驱逐出去的趋势。 高金合金在较长时期内还会保持其稳固地位。随着我国国民经济的发展，贵金属铸造合金的应用将提到日程上来。 钛及钛合金由于其优良的生物相容性和较低的价格，可能是今后金属修复体的主流。
