1、題目：牙科用陶瓷題目：牙科用陶瓷組員：組員：王怡汶王怡汶1李若芃李若芃6陳莘嵐陳莘嵐18陳妍穎陳妍穎37黃怡靜黃怡靜41蕭百祺蕭百祺49 內容大綱 成分 機械和物理性質 陶瓷復形體的製作 陶瓷的材料應用 報告內容報告內容 成分成分(Compositton)牙科用陶瓷以玻璃為基質的晶體礦物質（如長石、鋁石、牙科用陶瓷以玻璃為基質的晶體礦物質（如長石、鋁石、矽土）。矽土）。但大部分都以但大部分都以矽土矽土(Silica，SiO2)為主為主,以以結晶型態結晶型態,陶瓷通陶瓷通常的主要成分為常的主要成分為長石長石(feldspar)矽土矽土和和高領土高領土、(Kaolin,or clay)。玻璃由微粒
2、粉末组成，在高溫下燒結時玻璃由微粒粉末组成，在高溫下燒結時,這些粉末熔合在這些粉末熔合在一起形成一種半透明的牙齒樣物質一起形成一種半透明的牙齒樣物質 牙科陶瓷是牙科陶瓷是耐久性耐久性最最好好的的美觀修復材料美觀修復材料，很容易，很容易清除污漬清除污漬和和菌斑菌斑。缺點：。缺點：易脆也易碎易脆也易碎,燒結時燒結時收縮程度高收縮程度高,與天然牙與天然牙齒的顏色和型態完全配合有困難。齒的顏色和型態完全配合有困難。牙科用陶瓷牙科用陶瓷(Dental Ceramics)牙科用陶瓷目前以陶瓷為基準牙科用陶瓷目前以陶瓷為基準,因為它能與自然牙齒最接因為它能與自然牙齒最接近近,不論是不論是色澤色澤、生物相容性
3、生物相容性或或美觀美觀都有一定的水準。都有一定的水準。牙科用陶瓷包括牙科用陶瓷包括冠心體材料冠心體材料(Core Materials)、陶瓷玻璃陶瓷玻璃(Castable Glass Ceramics)、瓷鑲面瓷鑲面(Porcelain Veneer)、冠蓋體和嵌體冠蓋體和嵌體(Porcelain Inlays and Onlays)。牙科用陶瓷可以分成三類：牙科用陶瓷可以分成三類：一一.用於製作用於製作人工牙齒人工牙齒 二二.製作製作套冠體（套冠體（jacket crown）和嵌體）和嵌體 三三.牙釉質牙釉質也很適合，用也很適合，用鑄造金冠上的罩面鑄造金冠上的罩面 第二類和第三類是牙醫師和牙
4、技師最常用的第二類和第三類是牙醫師和牙技師最常用的 玻璃變性劑玻璃變性劑(Glass Modifier)牙科用陶瓷的牙科用陶瓷的熔點熔點會因為會因為添加玻璃變性劑添加玻璃變性劑持續持續下降下降,此時此時的化學反應性變的的化學反應性變的不穩定不穩定,如果在口腔中很容易發生陶瓷如果在口腔中很容易發生陶瓷分子滲漏於口腔環境中的現象分子滲漏於口腔環境中的現象,使用性變使用性變低低。牙科用陶瓷燒製成牙科用陶瓷燒製成(Firing temperature)的溫度大約為：的溫度大約為：1.高熔點陶瓷高熔點陶瓷1288-1371 C（2350-2500 F）2.中熔點陶瓷中熔點陶瓷1093-1260 C（20
5、00-2300 F）3.低熔點陶瓷低熔點陶瓷871-1066 C（1600-1950 F）牙科用陶瓷內的長石牙科用陶瓷內的長石(Feldspar)長石是一種長石是一種天然礦物質天然礦物質,內部有內部有鉀長石鉀長石(Potash Feldspar)、鋁土鋁土(Alumina,Al2O3)和和矽土矽土(Silica,SiO2)是燒製陶瓷是燒製陶瓷金屬融合牙冠的主要成份之一。主要特性能夠金屬融合牙冠的主要成份之一。主要特性能夠降低熔點降低熔點,增加熱膨脹係數增加熱膨脹係數及提高陶瓷的及提高陶瓷的透明度透明度。牙科用陶瓷內的石英牙科用陶瓷內的石英(Quartz)陶瓷是陶瓷是耐高溫耐高溫的成分之一的成分
6、之一,製造過程和長石差不多製造過程和長石差不多,提供陶提供陶瓷在燒製時型態的穩定性瓷在燒製時型態的穩定性,並作為其他成分的形成並作為其他成分的形成支架支架,特特點是點是增加強度和提高熔點增加強度和提高熔點。牙科用陶瓷內的瓷土牙科用陶瓷內的瓷土(高領土高領土)(Kaolin)特性是特性是降低透明度降低透明度、加水後可提供、加水後可提供推積塑行推積塑行。其他添加物其他添加物(Other Additions)添加添加金屬氧化物金屬氧化物幫助成色幫助成色,以幫助自然牙齒的色澤。以幫助自然牙齒的色澤。如如:添加氧化銅或氧化铬燒製後呈綠色添加氧化銅或氧化铬燒製後呈綠色,添加氧化鎂生製後添加氧化鎂生製後呈紫
7、色呈紫色,氧化鐵呈褐色氧化鐵呈褐色,氧化鈦呈黃褐色氧化鈦呈黃褐色,氧化鈷呈藍色氧化鈷呈藍色,添加添加氧化鎳呈褐色氧化鎳呈褐色,添加氧化錫或氧化鋁燒製後呈褐白色。添加氧化錫或氧化鋁燒製後呈褐白色。目前大多使用的陶瓷成分中以長石目前大多使用的陶瓷成分中以長石75%85%,石英石英12%22%,瓷土瓷土3%5%,和和4%的高領土等其他少量的色素的高領土等其他少量的色素組成。組成。高熔點陶瓷 中熔點陶瓷低熔點陶瓷組成牙本質牙釉質牙本質牙釉質牙本質牙釉質SiO272.965.163.164.368.167.6Al2O372.919.419.819.18.89.7CaO3.53.7Na2O1.682.42
8、.02.44.74.5K2O9.812.87.98.48.48.1B2O30.156.85.26.46.3ZnO0.250.25ZrO2燒製溫度()1300130011001100960960低熔點真空陶瓷金屬建結陶瓷組成鋁土冠心體牙本質牙釉質牙本質牙釉質SiO235.066.564.759.263.5Al2O353.813.513.918.518.9CaO1.121.78Na2O2.84.24.84.85.0K2O4.27.17.511.812.3B2O33.26.67.34.60.12ZnO0.580.11ZrO20.390.13燒製溫度()980980950900900 機械和物理性質機
9、械和物理性質 最後形成陶瓷成品性質重大影響因素：最後形成陶瓷成品性質重大影響因素：1.1.陶瓷在燒製以前其粉末於成型過程中陶瓷在燒製以前其粉末於成型過程中縮和的程度縮和的程度(Degrre(Degrre of Condensation)of Condensation)和和擠壓處理擠壓處理(Compaction)(Compaction)狀況。狀況。2.2.燒製的程度和和容陶瓷的步驟。燒製的程度和和容陶瓷的步驟。關於熔合的陶瓷（關於熔合的陶瓷（Fused Porcelain)Fused Porcelain)材料的性質方材料的性質方面較為重要的是面較為重要的是橫向強度。橫向強度。陶陶 瓷瓷62-90
10、MPa (9000-13000psi)62-90MPa (9000-13000psi)剪切強度剪切強度110MPa (16000psi)110MPa (16000psi)對勁抗拉強度對勁抗拉強度34MPa (5000psi)34MPa (5000psi)抗壓強度抗壓強度172MPa172MPa彈性模數彈性模數69GPa (1069GPa (10 10psi)10psi)落氏硬度數落氏硬度數460460橫橫 向向 強強 度度線性收縮，經上釉的陶瓷線性收縮，經上釉的陶瓷1.1.陶瓷線性收縮陶瓷線性收縮 低溶點低溶點1414高溶點高溶點11.511.5如處理不當將出現如處理不當將出現過度上釉（過度上
11、釉（OverglazeOverglaze)情形情形，無論哪一種溶點的，無論哪一種溶點的陶瓷都會發生較大的陶瓷都會發生較大的線性收縮線性收縮，而，而容積收縮容積收縮則不同於溶點陶瓷間則不同於溶點陶瓷間收收縮量縮量的的差異差異可能可能大於大於。2.2.陶瓷容積收縮量陶瓷容積收縮量低溶點低溶點32323737 高溶點高溶點28283434熔合陶瓷的比重熔合陶瓷的比重 高溶點和低溶點差異不大高溶點和低溶點差異不大視比重視比重(Apparent Specific Gravity)(Apparent Specific Gravity)約約2.2-2.32.2-2.3 真比重真比重(Ture(Ture Sp
12、ecific Gravity)Specific Gravity)約約2.42.4陶瓷熱性質方面包括熱導性陶瓷熱性質方面包括熱導性(Thermal Conductivity)(Thermal Conductivity)為為0.003/0.003/和擴散度為和擴散度為0.640.64平方平方secsec牙科用陶瓷強化處理牙科用陶瓷強化處理改善陶瓷弱點兩大方向：改善陶瓷弱點兩大方向：1.強化強化材料脆性材料脆性2.改善材料在應用上設計以改善材料在應用上設計以降低應力降低應力的的集中集中和和拉張應力拉張應力的的發生。發生。優點優點缺點缺點1.美觀品質美觀品質2.高抗壓強度高抗壓強度3.良好化學穩定性良
13、好化學穩定性和生物相容性和生物相容性1.脆性弱脆性弱2.低抗拉強度低抗拉強度陶瓷材料在真正應用的情況裡經常承受由於彎曲變化而產生的陶瓷材料在真正應用的情況裡經常承受由於彎曲變化而產生的強大拉張應力強大拉張應力(Tenslie(Tenslie Stress)Stress)。陶瓷製品其陶瓷製品其表面完整性表面完整性或存在瑕疵與否將決定或存在瑕疵與否將決定材料的強度材料的強度，實，實驗證實如果減少陶瓷表面的瑕疵可明顯提昇陶瓷的強度，臨床驗證實如果減少陶瓷表面的瑕疵可明顯提昇陶瓷的強度，臨床多以上瓷釉多以上瓷釉(Glazing)(Glazing)的方式使陶瓷表面的方式使陶瓷表面保持光滑保持光滑與與減少
14、瑕疵減少瑕疵的量或的強化。的量或的強化。實用的強化處理可分為：實用的強化處理可分為：1.殘於抗壓應力的介入：一般陶瓷發生破裂主要是由表面瑕疵部殘於抗壓應力的介入：一般陶瓷發生破裂主要是由表面瑕疵部位發生裂痕，裂痕的延伸將導致材料的破壞，如果在一陶瓷表位發生裂痕，裂痕的延伸將導致材料的破壞，如果在一陶瓷表面能預加殘餘壓縮應力，在表面則當拉張應力發生之初將可以面能預加殘餘壓縮應力，在表面則當拉張應力發生之初將可以消滅拉張應力貶話或裂痕的前進，因此便可將陶瓷材料的強度消滅拉張應力貶話或裂痕的前進，因此便可將陶瓷材料的強度大大提昇。在技術上將如此保護性的殘餘壓縮應力介入陶瓷材大大提昇。在技術上將如此保
15、護性的殘餘壓縮應力介入陶瓷材料表面可分為種：料表面可分為種：a.a.離子交換法離子交換法(Ion Exchange Technique):(Ion Exchange Technique):是利用離子的大小不同在進行交換後造成壓力，在內部出現形成殘餘後壓縮應力，EX:鈉離子其大小較之鉀離子小35，若將含鈉的陶瓷製品浸泡在硝酸鉀的溶液內，部分的鉀離子將與陶瓷表面內含的鈉離子進行交換，較大直徑的鉀離子進入陶瓷表面內部後，由於體積較原有的鈉離子為大所以產生擁擠現象，表面產生的殘餘壓縮應力約有700MPa(100000psi)此種離自交換法又稱為化學式調質(Chemical Tempering)b.b.
16、熱調質法熱調質法(Thernial(Thernial Tempering):Tempering):此方法是最常用之一，和用此方法是最常用之一，和用急速冷卻急速冷卻(Quenching)的處理方的處理方式使在式使在高熱高熱或或溶融狀態溶融狀態的陶瓷材料固化並形成表面的殘餘的陶瓷材料固化並形成表面的殘餘抗壓應力抗壓應力。在急速冷卻過程中包圍在熔漿冠心之。在急速冷卻過程中包圍在熔漿冠心之外外是一層是一層堅硬的玻堅硬的玻璃成分，但當璃成分，但當內內部熔漿進行固化時將產生部熔漿進行固化時將產生收縮收縮，然而外表堅硬的玻璃層不易發生收縮變化，此時冠心部分然而外表堅硬的玻璃層不易發生收縮變化，此時冠心部分將
17、形成殘餘拉張應力而表面的部份則出現殘餘的將形成殘餘拉張應力而表面的部份則出現殘餘的後縮壓力後縮壓力。c.c.熱膨脹係數的失配熱膨脹係數的失配(Thermal Expansion(Thermal Expansion Coefficient Mismatch):Coefficient Mismatch):此種處理多使用於多利用多層次燒製陶瓷時，藉著成分補不此種處理多使用於多利用多層次燒製陶瓷時，藉著成分補不同，出現不同的熱膨脹係數，當燒製過程中冷卻時，如果同，出現不同的熱膨脹係數，當燒製過程中冷卻時，如果內層擁有較高的膨脹係數，則其膨脹將增加，但冷卻時收內層擁有較高的膨脹係數，則其膨脹將增加，但冷
18、卻時收縮便較小，最後當回到溫室時由於內外層的收縮量不同，縮便較小，最後當回到溫室時由於內外層的收縮量不同，外層陶瓷材料將如熱調直反應一般造成殘餘後應力存在外層陶瓷材料將如熱調直反應一般造成殘餘後應力存在 裂痕延伸的阻斷法裂痕延伸的阻斷法(Interruption of Crack(Interruption of Crack Propagation):Propagation):此種方式多是一不同物質材料散步於陶瓷材料內部，以進此種方式多是一不同物質材料散步於陶瓷材料內部，以進行阻斷裂痕在陶瓷行阻斷裂痕在陶瓷內部延伸前進內部延伸前進，在散佈，在散佈(Dispersion)(Dispersion)技
19、技術方面可分為以下各種方法術方面可分為以下各種方法：a.a.結晶向的散佈處理結晶向的散佈處理(Dispersion of Crystalline(Dispersion of Crystalline Phase):Phase):以一較以一較韌韌性，結晶式材料性，結晶式材料EX:EX:鋁土鋁土(Alumina)(Alumina)添加如玻璃添加如玻璃內部，均勻散佈的結果，將會使添加有這些內部，均勻散佈的結果，將會使添加有這些鋁土的玻璃鋁土的玻璃有有更加的更加的韌性和強度韌性和強度，其中的強化機轉是鋁土粒子，其中的強化機轉是鋁土粒子阻斷裂痕阻斷裂痕的通過而的通過而保護陶瓷製品的完整保護陶瓷製品的完整。
20、在添加此類加強式的結晶填料時要注意其熱膨脹係數與在添加此類加強式的結晶填料時要注意其熱膨脹係數與玻璃之間的玻璃之間的差異差異應保持應保持越小越好越小越好，以免造成失配，以免造成失配(Mismatching)(Mismatching)的脫落現象出現的脫落現象出現b.變態韌化變態韌化(Transformation Toughening)此項是一種新的技術，加入的結晶性材料在應力作用下此項是一種新的技術，加入的結晶性材料在應力作用下將近行晶體結構的改變，常用的結晶性材料為部分穩定將近行晶體結構的改變，常用的結晶性材料為部分穩定性鋯土性鋯土(Partially Stabilized Zirconia,
21、PSZ(Partially Stabilized Zirconia,PSZ)。此晶。此晶體物質可將裂痕延伸所擁有的體物質可將裂痕延伸所擁有的能量吸收能量吸收，一方面造成自，一方面造成自身晶體的變化發生，同時則有減弱裂痕的延伸，間接強身晶體的變化發生，同時則有減弱裂痕的延伸，間接強化陶瓷材料，使用此法的缺點是添加的鋯土本身由於化陶瓷材料，使用此法的缺點是添加的鋯土本身由於折折射指數射指數較玻璃為高，所以容較玻璃為高，所以容易造成易造成陶瓷材料的陶瓷材料的濁白效果濁白效果。牙科陶瓷復形體設計牙科陶瓷復形體設計1.1.減少拉張應力減少拉張應力(Minimzing Tenslle(Minimzing
22、Tenslle Stresses):Stresses):傳統陶瓷牙冠傳統陶瓷牙冠(Porcelain Jacket Crown)(Porcelain Jacket Crown)不不是是用於後牙復形用於後牙復形，是因為咬合力容易引起是因為咬合力容易引起強大的拉張應力強大的拉張應力並並集中集中在在牙冠的內部牙冠的內部。金屬瓷冠金屬瓷冠(Metal Ceramic Croen(Metal Ceramic Croen)由於事先製作金屬薄蓋冠然由於事先製作金屬薄蓋冠然後再將陶瓷燒烤在金屬表面，後再將陶瓷燒烤在金屬表面，金屬薄蓋冠金屬薄蓋冠(Metal Coping)(Metal Coping)的的延延伸
23、伸和和強度強度可預防陶瓷可預防陶瓷內部承受過大的拉張應力內部承受過大的拉張應力2.2.避免應力集中避免應力集中(Avolding(Avolding Stress Concentration)Stress Concentration)在設計上，如果出現突然的在設計上，如果出現突然的形狀變化形狀變化或或厚度改變厚度改變均容易造成應力均容易造成應力的上昇使用復形體更容易發生破壞。的上昇使用復形體更容易發生破壞。在陶瓷冠製作過程中，鋁箔片在摺疊觸容易造成在陶瓷冠製作過程中，鋁箔片在摺疊觸容易造成切迹切迹(Notch)(Notch)使使應力上昇，牙齒修行如又尖銳的線角應力上昇，牙齒修行如又尖銳的線角(S
24、harp Line Angles)(Sharp Line Angles)也也是易造成應力集中的區域，同時，如果修行上厚度不均勻，在是易造成應力集中的區域，同時，如果修行上厚度不均勻，在陶瓷燒製過程中，瓷層的突然厚度改變將會造成應力集中現象。陶瓷燒製過程中，瓷層的突然厚度改變將會造成應力集中現象。在復形體設計中，雖然金屬瓷冠較瓷套冠為強硬，但是仍須注意在復形體設計中，雖然金屬瓷冠較瓷套冠為強硬，但是仍須注意薄蓋冠內部應有薄蓋冠內部應有尖銳的線角尖銳的線角和避免突然的和避免突然的厚度改變厚度改變現象發生才現象發生才能能卻卻保復形體的耐用性保復形體的耐用性 影響顏色的因素影響顏色的因素自然牙齒顏色綜
25、合了光線在牙齒內的自然牙齒顏色綜合了光線在牙齒內的反射作用反射作用(Reflection)(Reflection)、折色作用折色作用(Refraction)(Refraction)和和色散作用色散作用(Dispersion)(Dispersion)，而色散作用誘因光的波長不同而有差異。，而色散作用誘因光的波長不同而有差異。因為因為牙齒的顏色將因我們使用比色的光源是陽光、反射陽牙齒的顏色將因我們使用比色的光源是陽光、反射陽光或屋絲、螢光燈的不同而有差別。光或屋絲、螢光燈的不同而有差別。牙科用陶瓷的著色時是以混合牙科用陶瓷的著色時是以混合金屬氧化物金屬氧化物一起燒製而產生一起燒製而產生色澤，而色澤
26、的確定是按先前牙醫師使用色版色澤，而色澤的確定是按先前牙醫師使用色版(Shade(Shade Guide)Guide)比對所得，而後來復形體的顏色就是藉著色素的混比對所得，而後來復形體的顏色就是藉著色素的混合而盡量配合。合而盡量配合。然而，真正顏色表現是一向複雜的光折色，反射和色散作然而，真正顏色表現是一向複雜的光折色，反射和色散作用的組合結果，色素是決定於對光的吸收和反射作用用的組合結果，色素是決定於對光的吸收和反射作用EX:EX:如果以白光照射在一紅色物體表面，則除了紅色波長的光如果以白光照射在一紅色物體表面，則除了紅色波長的光線之外其餘波長的光將被物體表面所吸收，紅色波長的光線之外其餘波
27、長的光將被物體表面所吸收，紅色波長的光則反射出來，因此，則反射出來，因此，若以紅色色相若以紅色色相(Hue)(Hue)的色料與瓷套冠的色料與瓷套冠材料混合，但光源中卻不含紅色波長的光，結果製成的牙材料混合，但光源中卻不含紅色波長的光，結果製成的牙冠會呈現不同色調。冠會呈現不同色調。理想的，牙醫師應該在藍色天空時北方的光源作為比色時的理想的，牙醫師應該在藍色天空時北方的光源作為比色時的照明照明(Illumination)(Illumination)，其原因是該方向的光源擁有較平均，其原因是該方向的光源擁有較平均的可見光波長。如果光源是經由紅磚強反射回來則色調將的可見光波長。如果光源是經由紅磚強反
28、射回來則色調將呈現略帶呈現略帶粉紅色相粉紅色相。因此顏色的比配如果可能應使用在兩。因此顏色的比配如果可能應使用在兩種或以上不同的光源，其中最低限度有一向是北方的日光，種或以上不同的光源，其中最低限度有一向是北方的日光，而比配的時刻以中午稍微有雲的十分為佳。而比配的時刻以中午稍微有雲的十分為佳。另一影響陶瓷復形體有關的因素是黏合劑，特別是瓷套冠，另一影響陶瓷復形體有關的因素是黏合劑，特別是瓷套冠，由於其由於其透明度高透明度高，若使用不透明濁白的黏合劑，若使用不透明濁白的黏合劑，EX:EX:磷酸磷酸鋅黏合劑鋅黏合劑，由於，由於光源的吸收作用光源的吸收作用將可能造成瓷套冠的將可能造成瓷套冠的色澤色澤
29、改變改變，因此，應用，因此，應用半透明性的矽磷酸鹽黏合劑或玻璃離字半透明性的矽磷酸鹽黏合劑或玻璃離字體黏合劑效果會較理想。體黏合劑效果會較理想。陶瓷復形體的製作陶瓷復形體的製作Fabrication of a Fabrication of a Ceramic RestorationCeramic Restoration 陶瓷復形體的製作流程陶瓷復形體的製作流程 陶瓷復形體其製作方法陶瓷復形體其製作方法:是將是將 細緻的粉末細緻的粉末+水水調拌調拌+擠壓縮擠壓縮合合成所需的形狀成所需的形狀。振盪振盪 調拌調拌 毛刷毛刷 Vibration Vibration Spatulation Spatul
30、ation Brush Brush 冷卻冷卻 上瓷釉上瓷釉 燒製燒製 Cooling Cooling Glazing Glazing Firing ProcedureFiring Procedure 陶瓷復形體的製作流程陶瓷復形體的製作流程振盪方法振盪方法-以以輕度震盪輕度震盪將濕粉末將濕粉末在支架中在支架中作作震盪堆積震盪堆積，滲出的過多，滲出的過多水分則以乾淨的紙巾吸走水分則以乾淨的紙巾吸走 。調拌方法調拌方法-以以小調刀小調刀將濕粉末將濕粉末塗佈成形塗佈成形並成並成光滑表面光滑表面 ，在光滑過在光滑過程中，將過多的水分移除吸收。程中，將過多的水分移除吸收。毛刷方法毛刷方法-將將乾燥的瓷粉
31、乾燥的瓷粉塗佈在塗佈在溼潤瓷粉溼潤瓷粉的的對側方向對側方向塗上，塗上，由於由於水份將朝水份將朝乾燥粉末方向乾燥粉末方向滲透，滲透，結果將會造成結果將會造成濕粉末的內拉濕粉末的內拉，造成造成更更緻密乾燥緻密乾燥的效果。的效果。燒製步驟燒製步驟-當陶瓷材料後經當陶瓷材料後經堆積成型完成後堆積成型完成後，復形體將放置在一復形體將放置在一燒製黏土托燒製黏土托上，然後推入上，然後推入瓷爐中瓷爐中進行進行燒製燒製。冷卻冷卻-在在燒附陶瓷材料燒附陶瓷材料過程中，過程中，正確的冷卻處理正確的冷卻處理將將可以避免陶瓷材可以避免陶瓷材料的損害料的損害，過急的冷卻速度過急的冷卻速度將可能造成將可能造成陶瓷材料由於冷
32、卻太快陶瓷材料由於冷卻太快而引起而引起收縮不均勻收縮不均勻發生發生破裂。破裂。陶瓷的材料應用陶瓷的材料應用(Porcelain Materials(Porcelain Materials Applications)Applications)陶瓷人工牙齒陶瓷人工牙齒(Porcelain Artificial Teeth)陶瓷材料最早應用於牙科領域，採用材料屬陶瓷材料最早應用於牙科領域，採用材料屬高熔點陶高熔點陶瓷。瓷。製造時通常是以兩層以上不同成分和半透明的陶瓷材製造時通常是以兩層以上不同成分和半透明的陶瓷材料堆積，押入金屬模具然後燒製而成。料堆積，押入金屬模具然後燒製而成。原料已長石成分為主，
33、加入原料已長石成分為主，加入15%石英和石英和4%瓷土調整瓷土調整材材料模塑性料模塑性(Moldability)。燒製完成的人工牙齒是藉著燒製完成的人工牙齒是藉著機械性聯鎖機械性聯鎖(Mechanical Interlocking)固持於義齒基底上，前牙方面再燒製過固持於義齒基底上，前牙方面再燒製過程中加入一貴金屬環於牙齒背部，後牙方面則製成一程中加入一貴金屬環於牙齒背部，後牙方面則製成一凹陷空間凹陷空間以便基底樹酯材料流入固化而獲得同樣的機以便基底樹酯材料流入固化而獲得同樣的機械性固持效果。械性固持效果。燒製人工牙齒過程：燒製人工牙齒過程：1.1.將將水分水分和和有機黏結劑有機黏結劑(Org
34、anic(Organic Binder)Binder)燒除訂成燒除訂成雛型雛型2.2.緻密化階段緻密化階段(Densification Stage)(Densification Stage)，此時長石將與石，此時長石將與石英和瓷土正式發生英和瓷土正式發生熔合熔合和和固化成型固化成型性質方面：陶瓷人工牙齒最重要的性質是奇磨耗直接有關性質方面：陶瓷人工牙齒最重要的性質是奇磨耗直接有關的硬度，估計陶瓷材料較一般塑膠牙齒有高達的硬度，估計陶瓷材料較一般塑膠牙齒有高達1010到到2020倍的倍的抗磨耗能力。抗磨耗能力。陶瓷人工牙齒優缺點陶瓷人工牙齒優缺點 優異的生物相容性優異的生物相容性 自然的外觀自然
35、的外觀 對變形的磨耗作用有高度的抵抗能力對變形的磨耗作用有高度的抵抗能力 材料脆性高材料脆性高 藉機械性附著於義齒基底上藉機械性附著於義齒基底上 咬合接觸時有明顯聲響咬合接觸時有明顯聲響 咬合調整和修磨、磨光較難咬合調整和修磨、磨光較難 高密度的牙齒，將增加義齒的總重量高密度的牙齒，將增加義齒的總重量 與丙烯酸類基底材料在熱膨脹係數方面失配，易引起裂紋與丙烯酸類基底材料在熱膨脹係數方面失配，易引起裂紋瓷套冠瓷套冠(Porcelain Jacket Crowns)早期進行復行甚普遍，使用高熔度長石陶瓷材料，初早期進行復行甚普遍，使用高熔度長石陶瓷材料，初期強度較低後經改良加入鋁土，先製成冠心體部
36、分，期強度較低後經改良加入鋁土，先製成冠心體部分，再按顏色層燒製陶瓷在鋁土冠心體之表面形成一較強再按顏色層燒製陶瓷在鋁土冠心體之表面形成一較強的瓷套冠。的瓷套冠。此類瓷套冠在顏色美觀上較後期發展的金屬罐為理想，此類瓷套冠在顏色美觀上較後期發展的金屬罐為理想，但在臨床上但在臨床上不宜後牙冠的製作且無法製作牙橋不宜後牙冠的製作且無法製作牙橋，製作，製作步驟較複雜敏感度高，漸被步驟較複雜敏感度高，漸被金屬瓷冠取代金屬瓷冠取代。金屬瓷冠金屬瓷冠(Metal Ceramic Crowns)全瓷復形體最大缺點及全瓷復形體最大缺點及受限於贗復工作受限於贗復工作因素因素缺乏抗拉缺乏抗拉和和剪切強度剪切強度。為
37、求降低此缺點和減少破裂現象多採用。為求降低此缺點和減少破裂現象多採用將陶瓷直接熔合在將陶瓷直接熔合在金屬的薄蓋冠金屬的薄蓋冠(Coping)(Coping)上，再黏合上，再黏合在牙齒上去，在牙齒上去，又稱為陶瓷融合金屬冠又稱為陶瓷融合金屬冠(Porcelain-(Porcelain-Fused-to-Metal CrownFused-to-Metal Crown，PFM)PFM)。由於金屬具有較由於金屬具有較高的抗拉強度高的抗拉強度且經正確處理後，陶瓷且經正確處理後，陶瓷材料可堅固黏結在金屬表面，而陶瓷材料也因而獲得材料可堅固黏結在金屬表面，而陶瓷材料也因而獲得強度的加強，再正確的設計和物理性
38、質配合下，金屬強度的加強，再正確的設計和物理性質配合下，金屬瓷冠較其他陶瓷復形體容易製作和具有瓷冠較其他陶瓷復形體容易製作和具有較低較低的製作失的製作失敗率。敗率。1.1.陶瓷成分陶瓷成分(Composition)(Composition)為求配合薄蓋冠合金的高熱膨脹係數，陶瓷成分中的長石為求配合薄蓋冠合金的高熱膨脹係數，陶瓷成分中的長石量將適當提昇而獲量將適當提昇而獲 得得1313至至1414 106/106/的係數，其製成將的係數，其製成將長石與碳酸鹼土金屬長石與碳酸鹼土金屬EXEX：碳酸鉀、碳酸鋰在溫度為攝氏：碳酸鉀、碳酸鋰在溫度為攝氏10931093度共同燒結成玻璃，並結晶成白榴石具有
39、較高的熱膨度共同燒結成玻璃，並結晶成白榴石具有較高的熱膨脹係數。脹係數。製作過程中將含白白榴石的熔合玻璃驟冷在水中成程熔塊製作過程中將含白白榴石的熔合玻璃驟冷在水中成程熔塊(Leucite(Leucite)，將玻璃在非晶形態中冷凍下來，熔塊經研磨，將玻璃在非晶形態中冷凍下來，熔塊經研磨和與金屬氧化物的色料混合成為各種不同色調的牙科用瓷和與金屬氧化物的色料混合成為各種不同色調的牙科用瓷粉。粉。用在遮蓋金屬薄蓋冠顏色的不透明用在遮蓋金屬薄蓋冠顏色的不透明(Opaque)(Opaque)瓷粉則含約瓷粉則含約15%15%的氧化錫、氧化鋯或二氧化鈦的成分。在不透明層上的氧化錫、氧化鋯或二氧化鈦的成分。在
40、不透明層上的是的是牙本質層牙本質層(Dentin Layer)(Dentin Layer)或稱或稱體層體層(Body Layer)(Body Layer)，最，最後再作外層次稱之後再作外層次稱之牙釉質層牙釉質層(Enamel Layer)(Enamel Layer)其色調待半透其色調待半透明性以仿效自然切緣的色調。明性以仿效自然切緣的色調。2.2.薄蓋冠的鑄造薄蓋冠的鑄造(Cast Coping)(Cast Coping)薄蓋冠提供一堅強支架與陶瓷材料熔合在其表面，陶瓷薄蓋冠提供一堅強支架與陶瓷材料熔合在其表面，陶瓷材料需具備較材料需具備較低熔點低熔點(約較薄蓋冠何金融點低攝氏約較薄蓋冠何金融
41、點低攝氏150150度左度左右右)和一般陶瓷材料為和一般陶瓷材料為高的熱膨脹係數高的熱膨脹係數。鑄造薄蓋冠的金合金通常擁有較高熔融範圍以防止再燒製鑄造薄蓋冠的金合金通常擁有較高熔融範圍以防止再燒製金屬陶瓷高溫狀況下出現金屬陶瓷高溫狀況下出現自重下垂自重下垂(Sag)(Sag)、潛變潛變(Creep)(Creep)或或溶解軟化溶解軟化現象。現象。同時在成分中含微量的基底金屬同時在成分中含微量的基底金屬(Base Metals)(Base Metals)，EXEX：鐵、：鐵、金思和錫。次磊金屬在金思和錫。次磊金屬在去氣處理去氣處理時在薄蓋冠表面利用時在薄蓋冠表面利用高溫高溫擴散擴散原理形成一表面原
42、理形成一表面氧化層氧化層，此氧化層是，此氧化層是陶瓷黏結在薄蓋陶瓷黏結在薄蓋冠主要的機轉。冠主要的機轉。作製造薄冠蓋的合金材料必須具備較作製造薄冠蓋的合金材料必須具備較高的比例極限高的比例極限和和彈性彈性模數模數，若合金擁有較高的彈性模數可，若合金擁有較高的彈性模數可減低減低陶瓷材料的陶瓷材料的應力應力集中現象集中現象；另外合金本體的比重勿太高，且熔點應較陶瓷；另外合金本體的比重勿太高，且熔點應較陶瓷熔合溫度為高，以免在高溫情況下出現重下垂影響牙冠牙熔合溫度為高，以免在高溫情況下出現重下垂影響牙冠牙橋的精密度。橋的精密度。3.3.技術性考量技術性考量(Technical Comsiderati
43、ons(Technical Comsiderations)製造薄蓋冠的合金要求有較製造薄蓋冠的合金要求有較高的熔點高的熔點，所以採用的金合金，所以採用的金合金或基底合金。同時為求解決或基底合金。同時為求解決鑄造收縮鑄造收縮的問題，包埋材料有的問題，包埋材料有足夠的熱膨脹以足夠的熱膨脹以補償收縮補償收縮的發生，保持的發生，保持精密性精密性，以，以磷酸鍵磷酸鍵結結和和矽土鍵結鑄造包埋粉矽土鍵結鑄造包埋粉為宜。為宜。為求消除由於磨光或鑄造石屋然所殘餘的雜質，同時獲得為求消除由於磨光或鑄造石屋然所殘餘的雜質，同時獲得所需的氧化膜供陶瓷黏結，洗潔後置放於瓷爐內待溫度上所需的氧化膜供陶瓷黏結，洗潔後置放於
44、瓷爐內待溫度上昇至攝氏昇至攝氏980度進行去氣或除氣處理度進行去氣或除氣處理，此項處理只針對此，此項處理只針對此系統。其它的基底合金氧化作用較明顯，所以改以系統。其它的基底合金氧化作用較明顯，所以改以氧化鋁氧化鋁等成分的等成分的微粒砂子微粒砂子進行進行噴射處理噴射處理(Blasting)，再以，再以超音波超音波清洗乾燥清洗乾燥的步驟取代。的步驟取代。4.4.陶瓷金屬黏著陶瓷金屬黏著(Porcelain Adhesion to Metal)(Porcelain Adhesion to Metal)對於促進陶瓷與金屬間的黏結或黏著效果可歸納為對於促進陶瓷與金屬間的黏結或黏著效果可歸納為溼潤作溼潤作
45、用用、氧化黏著和機械性固持效果等。、氧化黏著和機械性固持效果等。濕潤作用濕潤作用(Wetting)(Wetting)：對固體表面的濕潤程度多以接觸角對固體表面的濕潤程度多以接觸角的大小作為表示，良好的濕潤特性可讓陶瓷材料能深入金的大小作為表示，良好的濕潤特性可讓陶瓷材料能深入金屬的屬的粗糙表面內部粗糙表面內部並獲得較打面積的接觸，同時表示陶瓷並獲得較打面積的接觸，同時表示陶瓷和薄蓋冠合金之間有和薄蓋冠合金之間有良好的化學相容性。良好的化學相容性。氧化粘著氧化粘著(Adherent Oxide)(Adherent Oxide)：金屬表面存在一層氧化膜對金屬表面存在一層氧化膜對於陶瓷的濕潤有很大的
46、幫助，此氧化膜由金屬內部微量元於陶瓷的濕潤有很大的幫助，此氧化膜由金屬內部微量元素，例如金合金成分中的元素經擴散至金屬表面經氧化而素，例如金合金成分中的元素經擴散至金屬表面經氧化而形成，製造過程中進一步的擴散將出現於陶瓷材料與氧化形成，製造過程中進一步的擴散將出現於陶瓷材料與氧化膜之介面，結果形成一堅固的化學是黏著效果。膜之介面，結果形成一堅固的化學是黏著效果。機械性固持機械性固持(Mechanical Retention)(Mechanical Retention)：氧化膜表面如果有氧化膜表面如果有粗糙的現象出現，特別是基底合金表面經噴砂處理後，將粗糙的現象出現，特別是基底合金表面經噴砂處理
47、後，將產生明顯機械固持效果，有助陶瓷與金屬發生黏著效果。產生明顯機械固持效果，有助陶瓷與金屬發生黏著效果。黏結失敗黏結失敗(Bonding Failure)(Bonding Failure)：陶瓷與金屬薄蓋冠之間的：陶瓷與金屬薄蓋冠之間的黏結效果常因受黏結效果常因受應力應力、設計設計、甚至、甚至材料強度材料強度等因素而造成等因素而造成破裂失敗現象。破裂失敗現象。第一類失敗第一類失敗：陶瓷和金屬之間，無氧化膜形成。陶瓷和金屬之間，無氧化膜形成。第二類失敗：第二類失敗：出現於氧化膜與陶瓷的介面。出現於氧化膜與陶瓷的介面。第三類失敗：第三類失敗：出現於瓷曾內部的分裂。出現於瓷曾內部的分裂。第四類失敗
48、：第四類失敗：出現於金屬與氧化膜介面上。出現於金屬與氧化膜介面上。第五類失敗：第五類失敗：單純出現在氧化膜內的破裂。單純出現在氧化膜內的破裂。第六類失敗：第六類失敗：屬於第三類項四的內具性失敗。屬於第三類項四的內具性失敗。5.5.優缺點優缺點(Advantages and Disadvantages)(Advantages and Disadvantages)優點優點高強度高強度可以製作牙橋可以製作牙橋精密度和貼合性較佳精密度和貼合性較佳缺點缺點容易暴露金屬邊緣影響美觀容易暴露金屬邊緣影響美觀金屬元素可能擴散至陶瓷內造成變色金屬元素可能擴散至陶瓷內造成變色不易製程半透明性或透明效果不易製程半透
49、明性或透明效果陶瓷與金屬黏結會發生破裂失敗陶瓷與金屬黏結會發生破裂失敗合金的英用會引起生物相容性的問題合金的英用會引起生物相容性的問題 四、可鑄造式玻璃陶瓷四、可鑄造式玻璃陶瓷玻璃陶瓷是一種先呈現玻璃化或非結晶狀態，經玻璃陶瓷是一種先呈現玻璃化或非結晶狀態，經熱處理轉換成結晶狀態材料。目前經研發成功並熱處理轉換成結晶狀態材料。目前經研發成功並市售的材料是以市售的材料是以去蠟處理去蠟處理(Lost Wax Process)(Lost Wax Process)再再經鑄造而成型。經鑄造而成型。製造過程是先以磷酸鍵結包埋材料包埋，經脫蠟製造過程是先以磷酸鍵結包埋材料包埋，經脫蠟成模成模(脫蠟分兩階段，
50、第一階段在脫蠟分兩階段，第一階段在250250，另一階，另一階段段950950，然後降回室溫左右，鑄造時模具溫度，然後降回室溫左右，鑄造時模具溫度37423742左右左右)，是一向冷模鑄造。，是一向冷模鑄造。切除鑄道後，玻璃成品將以特殊的包埋材料包埋，切除鑄道後，玻璃成品將以特殊的包埋材料包埋，依一定的程序昇溫至依一定的程序昇溫至10751075，此過程稱，此過程稱瓷化。瓷化。五、鋁殼陶瓷材料五、鋁殼陶瓷材料早期使用傳統是鋁殼早期使用傳統是鋁殼(Aluminous Core)(Aluminous Core)，以結晶是鋁土，以結晶是鋁土(Crystalline Alumina)(Crystall
