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作者：趙偉,程輝,鄭志強(qiáng),郭永錦,李秀容

【關(guān)鍵詞】非貴金屬烤瓷合金;反復(fù)熔鑄;鑄流率

ABSTRACT:ObjectiveDepartmentofProsthodontics;TechnicianWorkingCenter,AffiliatedStomatologyHospital,FujianMedicalUniversity,Fuzhou350002,ChinaToinvestigatetheeffectsofrecastingonthecastabilityofnonpreciousceramicalloy.MethodsThenonpreciousceramicalloywasrecasted6timesinargonprotectionwithouttheadditionofanynewalloy.Thecastabilityofeachgenerationnonpreciousceramicalloywasdeterminedbytheabilityofthealloytocastameshpatternmadefromwaxsieve.Afterbeinginvestedandcasted,thepatterncastingwasthenexaminedtodeterminethetotalnumberoffilamentsegmentsthatwassuccessfullycasted.Thecastabilityvalue(Cv)ofeachgenerationalloywasobtained.TheeffectsofrecastingontheCvwerecompared,throughdirectlycalculatingthecastabilityvaluesofeachgenerationofnonpreciousceramicalloy.ResultsTherewasnosignificantdifferenceofcastabilityfrom1stto5thgenerationcastings,whichwerecastedbynonpreciousceramicalloyinargonprotection(P>0.05).Therewasasignificantdifferenceofcastabilitybetween1stgenerationcastingsand6thgenerationcastings(P<0.05).ConclusionThereisnosignificantchangeonthecastabilityofnonpreciousceramicalloy,whichisrecastedfor5times.

KEYWORDS:nonpreciousceramicalloy;recasting;castabilityvalue

烤瓷合金金屬支架系采用失蠟鑄造法的鑄造方法完成,為了獲得完整的烤瓷合金金屬支架(鑄件)及保證鑄造的成功,投入鑄造的合金量至少應(yīng)達(dá)到鑄件體積的2倍[1]。鑄造完成后產(chǎn)生的鑄道、底座、儲(chǔ)金球等非臨床所需部件的鑄造合金便成了烤瓷合金廢舊料而被拋棄。如何回收再利用烤瓷合金廢舊料,已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。牙科合金的鑄流率是指牙科合金能夠完全鑄入鑄型腔的能力,即實(shí)際鑄入鑄型腔內(nèi)的合金占應(yīng)該鑄入鑄型腔的合金量的百分比(castabilityvalue,Cv)[2]。以往國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于不同材質(zhì)的非貴金屬、貴金屬烤瓷合金的鑄流率進(jìn)行了各種研究。為了保證不同材質(zhì)的烤瓷合金經(jīng)過(guò)反復(fù)鑄造后仍保持較高的鑄流率,過(guò)去學(xué)者們普遍認(rèn)為反復(fù)熔鑄時(shí)需要添加一定比例的新合金才能保證較高的鑄流率[34]。筆者采用網(wǎng)狀試樣法,將非貴金屬烤瓷合金進(jìn)行反復(fù)熔鑄,探討反復(fù)鑄造對(duì)非貴金屬烤瓷合金鑄流率的影響。

1材料和方法

1.1材料和設(shè)備

1.1.1材料鎳鉻烤瓷合金(日本SHOFU公司);Dewax方格網(wǎng)蠟(0000828LRetentionMesh,美國(guó)PowerDentalMFG公司);牙科非貴金屬磷酸鹽鑄造包埋材料(日本SHOFU公司);Al2O3砂粒(日本SHOFU公司)。

1.1.2設(shè)備真空加壓氬氣保護(hù)鑄造機(jī)(ArgoncasterC,日本SHOFU公司);真空調(diào)拌機(jī)(PowerLiftMixer,日本Aloka公司);超聲波清洗器(舒美KQ218,昆山超聲儀器有限公司);箱體式噴砂機(jī)(JNCPⅡ型,天津嘉年公司);帶吸塵器高速切割機(jī)(RayAG04,美國(guó)RayFosterDentalSupply公司)。

1.2方法

1.2.1網(wǎng)狀試件鑄造原料準(zhǔn)備以廠家提供的鎳鉻烤瓷合金的原始合金(即熔鑄前的合金,0代合金)為原料鑄造的網(wǎng)狀試件標(biāo)為I代,I代合金的鑄流率反映的是0代合金的鑄造性能。以后每次鑄造的鎳鉻烤瓷合金原料在鑄造前都經(jīng)過(guò)相同的表面處理程序[57]:(1)在箱體式噴砂機(jī)下用粒度為45目的Al2O3砂粒常規(guī)噴砂,去凈材料表面黏附的包埋料及異物;按照真空加壓氬氣保護(hù)鑄造機(jī)熔金坩鍋的體積大小對(duì)材料進(jìn)行必要的切割;再用蒸餾水沖洗,干燥;(2)在王水(硝酸∶鹽酸=1∶3)中清洗60s,取出后用流水沖凈殘留液;(3)置于超聲波清洗器內(nèi)清洗30min,用鑷子取出,干燥備用。其余各代的鑄造原料是將前一代試件鑄造后產(chǎn)生的鑄道、底座部位烤瓷合金經(jīng)前面所述的表面處理方法進(jìn)行相同表面處理后作為鑄造原料,反復(fù)熔鑄6次,每一代網(wǎng)狀試件的鑄流率是反映的是其鑄造原料的鑄造性能。

圖1非貴金屬烤瓷合金反復(fù)熔鑄流程示意圖（略）

Fig1Recastingprocedureofnonpreciousceramicalloy

1.2.2網(wǎng)狀蠟型制作參照文獻(xiàn)[8]，首先制作Y字型的蠟鑄道,主鑄道直徑為3mm,長(zhǎng)10mm。兩分鑄道分叉呈90°夾角,直徑2.5mm,長(zhǎng)25mm。在分叉處接上均勻分布7×7格共49個(gè)網(wǎng)孔的Dewax成品蠟網(wǎng),蠟網(wǎng)邊長(zhǎng)21mm,制成網(wǎng)狀蠟型(圖1),網(wǎng)狀蠟型制成后將其至于放大倍數(shù)為3倍的供應(yīng)桌夾式放大鏡燈下觀察,選擇網(wǎng)格片段完整無(wú)缺陷的網(wǎng)狀蠟型72個(gè),隨機(jī)分6組,每組12件,稱(chēng)質(zhì)量備用。

圖1鑄流率網(wǎng)狀蠟型示意圖（略）

Fig1Waxmeshpatternfortheobtainingofcastabilityvalue

1.2.3網(wǎng)狀蠟型的包埋、焙燒及鑄造參照高溫鑄造包埋材料的說(shuō)明書(shū),對(duì)網(wǎng)狀蠟型進(jìn)行包埋(其中,膨脹液∶蒸餾水=1∶1)。將包埋好的鑄圈進(jìn)行常規(guī)的預(yù)熱,焙燒,在真空加壓氬氣保護(hù)鑄造機(jī)上對(duì)各代鎳鉻烤瓷合金進(jìn)行鑄造。

1.2.4網(wǎng)狀鑄件的網(wǎng)格記數(shù)及統(tǒng)計(jì)分析將網(wǎng)狀鑄件參照Hinman記數(shù)方法對(duì)完整的網(wǎng)桿進(jìn)行記數(shù)(不完整的網(wǎng)格片段見(jiàn)圖2),并求出各組的Cv值、均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理計(jì)量資料用x±s表示,采用LSDt檢驗(yàn)進(jìn)行多個(gè)測(cè)試組之間的多重比較(α=0.05),P<0.05為差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

鑄流率(castabilityvalue,Cv)計(jì)算公式:

Cv=(完整金屬網(wǎng)格片斷數(shù)/112)×100%

1.4結(jié)果Ⅰ代網(wǎng)狀鑄件的鑄流率與其余各代網(wǎng)狀鑄件的鑄流率的LSDt檢驗(yàn),Ⅱ～Ⅵ代分別為0.451,0.134,0.062,0.063,0.010。Ⅱ～Ⅴ代網(wǎng)狀鑄件的鑄流率與Ⅰ代比較,差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);Ⅵ代與Ⅰ代比較,P<0.05(表1)。

“I”的網(wǎng)格片段即為不完整的網(wǎng)格片段

圖2不完整的網(wǎng)格片段示意圖（略）

Fig2Schematicdiagramofincompletesegments

表1網(wǎng)狀鑄件的鑄流率（略）

Tab1Resultsofcastabilitytest

n=12.與Ⅰ代比較,☆:P<0.05.

2討論

2.1研究方法研究牙科合金鑄流率的方法主有兩類(lèi),一類(lèi)是模擬牙科全冠外形制成帽狀試件[9],通過(guò)觀察試件邊緣的不同外形、斜度等來(lái)研究牙科合金的鑄流率,此類(lèi)方法較客觀,但受許多因素的影響,需多點(diǎn)測(cè)試,其準(zhǔn)確性尚值得探討。另一類(lèi)方法是鑄造一定外形的鑄件,常見(jiàn)的鑄型有螺旋狀、輪狀、桿狀、彈簧型、楔型、碟型、網(wǎng)狀、板狀試件等[1012],其中較多采用的是網(wǎng)狀鑄型和板狀鑄型,這兩種鑄型易于制作,評(píng)價(jià)指標(biāo)客觀性強(qiáng),測(cè)量及計(jì)數(shù)簡(jiǎn)單,且對(duì)材料、溫度、技術(shù)及其它影響鑄流率的因素較敏感。為此,筆者采用網(wǎng)狀鑄件來(lái)研究反復(fù)的熔鑄對(duì)非貴金屬烤瓷合金鑄流率的影響。

2.2影響因素影響因素是多方面的,主要有:(1)合金因素,如合金的組成、密度、熔金的表面張力等;(2)輔助材料因素,如包埋料的組成、種類(lèi)及顆粒大小、熔模材料等方面;(3)加工因素如鑄道設(shè)計(jì)、烘烤焙燒溫度等;(4)鑄造因素,如鑄造壓力及方向、超熱、鑄型腔內(nèi)的回壓、鑄造設(shè)備及鑄造方法等。

牙科鑄造合金在鑄造的過(guò)程中會(huì)發(fā)生化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)的變化，而這些變化將影響合金鑄件的各項(xiàng)性能,如機(jī)械性能、鑄造性能、金瓷結(jié)合力等[13]。合金在熔化和澆鑄過(guò)程中通常會(huì)帶入各種非金屬夾雜物，合金中某些元素在高溫下的氧化反應(yīng)、熔金與包埋料的高溫化學(xué)反應(yīng)等也都會(huì)使鑄件中產(chǎn)生非金屬夾雜物,這些非金屬夾雜物使得熔鑄時(shí)液態(tài)合金的黏滯度增加,影響其充型能力,促使縮孔縮松等鑄造缺陷的形成。夾雜物還會(huì)使合金晶粒的再結(jié)晶過(guò)程變得復(fù)雜,影響鑄件組織結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響鑄件性能[4,14]。不同的包埋料與不同合金的組合也影響合金的鑄流率,即使同種包埋料,也存在顆粒大小不同、熱傳導(dǎo)性不同、濕潤(rùn)性不同、氣體穿透性不同,對(duì)合金鑄件的鑄造完整性也產(chǎn)生不同的影響[15]。本次實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一使用牙科非貴金屬磷酸鹽鑄造包埋材料進(jìn)行包埋,包埋過(guò)程嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)要求的粉液比例在真空調(diào)拌機(jī)中進(jìn)行調(diào)配,盡可能的減少人為因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響。

鑄造因素對(duì)烤瓷合金的鑄流率有重要影響。鑄造因素包括鑄造壓力及方向、超熱、鑄型腔內(nèi)的回壓、鑄造設(shè)備及鑄造方法等方面。本次實(shí)驗(yàn)操作嚴(yán)格按照使用說(shuō)明設(shè)定氬氣壓力為0.29～0.39MPa(3～4kgf/cm2)進(jìn)行鑄造,保證鑄造設(shè)備、鑄造壓力及鑄造方法的相同。朱松等研究得出結(jié)論:氬氣保護(hù),鈷鉻合金經(jīng)反復(fù)熔鑄,各種化學(xué)成分所占百分比相對(duì)穩(wěn)定,各代合金內(nèi)部很少有氣孔和非金屬性?shī)A雜物存在,各代合金的晶粒大小較一致,排列有序,其晶界總面積較大,每個(gè)晶粒周?chē)木Я?shù)較多。而在空氣環(huán)境中鑄造,鋁、硅、鐵等元素被氧化,所占百分比逐漸減少,鈷、鉻等元素相對(duì)穩(wěn)定,碳、氮等含量增加。有些區(qū)域有大量的氣孔和金屬性?shī)A雜物,部位不定,隨著鑄造的代數(shù)增加,這種改變愈明顯。合金內(nèi)部有些區(qū)域的晶粒大小不一致,排列無(wú)序,隨著鑄造次數(shù)增加,這種變化也愈發(fā)顯著[16]。本次實(shí)驗(yàn)是在氬氣保護(hù)真空加壓的鑄造條件下進(jìn)行的,非貴金屬烤瓷合金經(jīng)過(guò)反復(fù)鑄造5次,其鑄流率略有下降,但其與I代網(wǎng)狀試件流率相比較,之間的差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。反復(fù)熔鑄至Ⅵ代,Ⅵ代網(wǎng)狀試件鑄流率與I代網(wǎng)狀試件的鑄流率相比較,之間的差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在氬氣保護(hù)的狀態(tài)下進(jìn)行鑄造,合金內(nèi)部有相對(duì)較少的氣孔和非金屬性?shī)A雜物存在。但隨著反復(fù)熔鑄次數(shù)的增加,鑄造原料內(nèi)部的氣孔和非金屬夾雜物逐漸累積,某些化學(xué)元素的燒損更加嚴(yán)重。而當(dāng)其成分和結(jié)構(gòu)的變化達(dá)到一定的程度時(shí)必將影響到合金的鑄造性能。

本實(shí)驗(yàn)的研究表明,就鑄流率這個(gè)指標(biāo)來(lái)說(shuō),非貴金屬烤瓷合金在真空加壓氬氣保護(hù)的鑄造條件下可以反復(fù)熔鑄至第5代,鑄流率沒(méi)有發(fā)生變化。當(dāng)然,非貴金屬烤瓷合金能否重復(fù)利用，還要綜合考慮反復(fù)熔鑄對(duì)非貴金屬烤瓷合金的其他各項(xiàng)性能,諸如對(duì)其機(jī)械性能,熱膨脹率,金瓷結(jié)合強(qiáng)度,耐腐蝕性,生物相容性等方面的影響。

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