隨著時代的發(fā)展，人們對于牙科修復體美觀與功能的需求越來越高，金屬基底的應用導致傳統(tǒng)的金屬烤瓷冠始終存在色彩不佳及齦染色等問題，而牙科陶瓷的應用較好的解決了上述問題。在牙科陶瓷中，氧化鋯陶瓷具有較佳的物理性能及力學性能，Y₂O₃穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷(Y- TZP)彎曲強度可達900~1400MPa，斷裂韌性可達5~10MPam^1/2，遠高于傳統(tǒng)的玻璃陶瓷，因此可用于三單位及以上的全瓷修復體。然而，氧化鋯烤瓷冠是以氧化鋯為內冠在其表面烤制飾瓷的全瓷修復體，和傳統(tǒng)的金屬烤瓷冠相比，內外結構類似，但是其遠期修復效果卻不如金屬烤瓷冠。通常，氧化鋯烤瓷冠的繃瓷率要高于金屬烤瓷冠。由此可見，鋯-瓷結合強度還不能滿足臨床要求，需針對其存在的問題，對氧化鋯進行表面處理，來增強氧化鋯與飾瓷、樹脂等材料的結合強度。

金屬烤瓷冠

氧化鋯烤瓷冠

氧化鋯內冠與表面烤制飾瓷結合的問題

在氧化鋯烤瓷冠制備過程中，提升鋯-瓷結合步驟的結合性至關重要。所謂的鋯-瓷結合即氧化鋯與飾瓷之間的機械嵌合與壓縮應力結合，其對氧化鋯修復體的長期療效十分重要，影響鋯-瓷結合的因素較多且存在爭議，主要包括飾瓷對氧化鋯內冠的潤濕性差、兩者的熱膨脹系數不協調、兩者之間很難形成化學結合、兩者之間的斷裂韌性和彈性模量失配、氧化鋯內冠導熱性差等；并且，氧化鋯陶瓷與樹脂的粘接效果也不甚理想，由于氧化鋯表面惰性強，且不含玻璃相，酸蝕后效果較差，二者之間很難形成化學結合。

鋯-瓷結合性不夠導致崩瓷

牙科用氧化鋯陶瓷表面處理工藝

1.噴砂

噴砂是一種成熟的表面處理工藝，以壓縮空氣為動力，將噴料高速噴射到物體表面，增加物體表面的粗糙度和清潔度。在金屬烤瓷冠的時代，通常采用氧化鋁噴砂來粗化金屬基底冠，以獲得更大的表面積，有利于形成更多的化學結合，而且熔融的瓷流入表面的凹坑內，能夠形成牢固的機械嵌合力。進入氧化鋯陶瓷修復體的時代，氧化鋁噴砂依然是生產端最常用的表面處理方式。

常見噴砂機原理圖

目前，處理氧化鋯陶瓷修復體使用的噴砂參數不盡相同，大多使用50~100μm的氧化鋁顆粒，噴砂壓力0. 1~0. 5MPa，噴砂時間10~30s。

一般認為，噴砂后氧化鋯表面變得更加粗糙，結合層飾瓷可流入噴砂產生的孔隙中，產生較好的機械嵌合作用，在隨后的烤瓷過程中，由于飾瓷粉與結合層飾瓷化學成分相同，故二者之間可產生較好的化學結合。不過，超過一定強度的噴砂壓力會導致氧化鋯表面產生單斜晶相和微裂紋，使其彎曲強度明顯降低。而且上述方式依賴于結合層的媒介作用，而氧化鋯與飾瓷之間是否存在較強的化學結合還需深入研究。

2.熱酸蝕

氧化鋯的化學惰性較高，在常溫下很難酸蝕，通過加熱可以使氧化鋯與多種強酸發(fā)生反應，強酸可腐蝕氧化鋯外圍不規(guī)則的高能原子，并在氧化鋯表面形成粗糙面，增加表面積。目前常用的熱酸蝕方案包括HCL與Fe₂Cl₃混合液，HF與HNO₃混合液，H₂SO₄、HF及HNO₃混合液、H₂SO₄與(NH₄)₂SO₄混合液等等。

熱酸蝕表面處理

熱酸蝕處理同樣也可增強氧化鋯與樹脂的粘接強度。與噴砂相比，熱酸蝕可避免微裂紋的產生，且相較于噴砂可以獲得更明顯的表面粗糙度，不過隨著熱酸蝕的時間延長，氧化鋯的表面粗糙度不再有明顯提高。并且，熱酸蝕也會引起晶相轉變，晶相轉變導致的過度體積膨脹會影響氧化鋯陶瓷的抗折強度。另外，熱酸蝕雖可以增強氧化鋯與飾瓷、樹脂的結合強度，但是在處理過程中會用到甲醇、鹽酸等危險工業(yè)品，實驗和生產的安全性要求高，工藝復雜，目前尚無成熟可靠的熱酸蝕處理設備，這限制了熱酸蝕在生產端的推廣。

3.激光

目前，激光較為廣泛地用于口腔醫(yī)學領域，主要包括牙齒漂白、牙本質脫敏、治療牙周病等，并且應用激光處理氧化鋯也成為研究熱點。目前，常用于處理氧化鋯的激光主要有Er: YAG激光、Nd: YAG激光、CO₂激光、飛秒激光。

YAG激光

首先，激光增強氧化鋯粘接作用的原理與噴砂、熱酸蝕相同，都是對氧化鋯進行表面粗化；其次，激光處理對于氧化鋯晶相無明顯影響，多個研究證實飛秒激光處理后氧化鋯表面無明顯晶相轉變。

4.硅涂層

氧化鋯陶瓷表面缺乏玻璃相，不含或極少含有氧化硅成分，很難與飾瓷層發(fā)生化學反應。通過各種方法在氧化鋯陶瓷表面制備硅涂層，使其表面化學成分與玻璃基飾瓷相近，二者之間更容易發(fā)生化學反應，從而增加鋯-瓷結合強度。

硅涂層處理可明顯提高氧化鋯陶瓷表面自由能、親水性、潤濕性、粗糙度，甚至其表面粗化作用比噴砂更加明顯，相較于噴砂、激光、燒結襯里，硅涂層是增

強鋯-瓷結合最穩(wěn)定、最優(yōu)秀的表面處理方式。常用的制備硅涂層的方法有摩擦化學法、熱硅化、組織面涂層技術、等離子體沉積、溶膠-凝膠法。

溶膠-凝膠法制備涂層成膜機制

目前，硅涂層的研究主要集中在增強氧化鋯-樹脂結合方面，關于增強鋯-瓷結合強度的研究相對較少。目前尚未找到最佳的硅涂層厚度；并且當前的硅涂層技術較多，實驗樣本的制備和實驗指標的檢測缺乏統(tǒng)一標準，不同研究之間的可比性差；同時，一些用于制備硅涂層的設備尚處于實驗室階段，加之硅涂層技術工藝復雜，尚不能用于大規(guī)模生產。

5.低溫等離子體

低溫等離子體富含高能電子及激發(fā)態(tài)的離子、原子、分子、自由基等諸多活性粒子，在與物質的相互作用中可以產生許多特殊的物理和化學效應，因此被廣泛用于醫(yī)學、工業(yè)、農業(yè)、軍事、能源等領域，具有重要的應用價值。低溫等離子體的產生方式主要包括：低頻交流放電、大氣壓等離子體射頻、電暈放電、直流輝光放電、介質阻擋放電等等。發(fā)生器產生的等離子體經過借助空氣流噴射到材料表面，在材料表面發(fā)生多種物理變化和化學反應，影響材料的表面形貌，引入新的活性基團，改善了材料的潤濕性，親水性、生物相容性等。

等離子表面處理機應用

目前，應用低溫等離子體增強氧化鋯與飾瓷、樹脂結合強度的研究相對較少。其增強效果及應用可行性有待進一步研究。

總結

目前氧化鋯的表面處理方法較多，研究深度各不相同。噴砂、熱酸蝕及激光處理均是通過增加氧化鋯表面粗糙度來發(fā)揮作用，噴砂和熱酸蝕在表面粗化的同時也會導致相變，降低氧化鋯彎曲強度，因此采用合適的處理參數十分必要，而激光處理可避免發(fā)生晶相轉變。今后很長一段時間內，噴砂將仍是氧化鋯陶瓷表面處理的重要方式。熱酸蝕的處理效果與噴砂類似，但是工藝復雜、實驗及生產安全性低，加之目前尚無成熟可靠的熱酸蝕處理設備，限制了熱酸蝕工藝的推廣。激光的種類復雜，研究者使用的處理參數各不相同，各研究結果之間的可比性稍差，其應用參數有待進一步研究。硅涂層有一定的表面粗化作用，在增強鋯-瓷結合方面有待深入探索，繼續(xù)尋找最佳的硅涂層厚度，研發(fā)適用于大規(guī)模生產的硅涂層制備設備。低溫等離子體處理氧化鋯的研究尚在初級階段，距離生產應用還有很長的路要走。總的來說，目前常用的處理方式尚不能滿足臨床需求，探尋經濟且有效的氧化鋯表面處理方法依然是口腔修復領域亟待解決的問題。

參考來源：

1.牙科用氧化鋯陶瓷的表面處理方法及其研究進展，李健、李鋒、柏娜（中華老年口腔醫(yī)學雜志）；

2.牙科陶瓷材料及修復體制作技術的新進展，駱小平（口腔材料器械雜志）；

3.提高氧化鋯飾瓷結合性能的研究進展，田蕭羽、田敏、王富（牙體牙髓牙周病學雜志）。

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