反復(fù)熔鑄對非貴金屬烤瓷合金鑄流率的影響

1、反復(fù)熔鑄對非貴金屬烤瓷合金鑄流率的影響                作者：趙偉, 程輝, 鄭志強, 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:  Objective  Department of Prosthodontics; Technician Working Center, Affiliated Stomatology Hospital,

2、Fujian Medical University, Fuzhou 350002, ChinaTo investigate the effects of recasting on the castability of non?precious ceramic alloy.  Methods  The non?precious ceramic alloy was recasted 6 times in argon protection without the addition of any new alloy.  The castability of each ge

3、neration non?precious ceramic alloy was determined by the ability of the alloy to cast a mesh pattern made from wax sieve. After being invested and casted, the pattern casting was then examined to determine the total number of filament segments that was successfully casted.  The castability val

4、ue(Cv) of each generation alloy was obtained.  The effects of recasting on the Cv were compared, through directly calculating the castability values of each generation of non?precious ceramic alloy.  Results  There was no significant difference of castability from 1st to 5th generatio

5、n castings, which were casted by non?precious ceramic alloy in argon protection(P>0.05).There was a significant difference of castability between 1st generation castings and 6th generation castings(P<0.05).  Conclusion  There is no significant change on the castability of non?preciou

6、s ceramic alloy, which is recasted for 5 times.    KEY WORDS:  non?precious ceramic alloy; recasting; castability value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,已成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點。牙科合金的鑄流率是指牙科合

7、金能夠完全鑄入鑄型腔的能力,即實際鑄入鑄型腔內(nèi)的合金占應(yīng)該鑄入鑄型腔的合金量的百分比(castability value,Cv)2。以往國內(nèi)外學(xué)者對于不同材質(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)過反復(fù)鑄造后仍保持較高的鑄流率,過去學(xué)者們普遍認(rèn)為反復(fù)熔鑄時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(0

8、000828L Retention Mesh,美國Power Dental MFG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(Argoncaster?C,日本SHOFU公司);真空調(diào)拌機(Power Lift Mixer,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(JNCP?并蛐?,天津嘉年公司);帶吸塵器高速切割機(Ray AG04,美國Ray Foster Dental Supply公司)。1.2  方法1.2.1

9、  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)過相同的表面處理程序5?7:(1)在箱體式噴砂機下用粒度為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)鑄造機熔金坩鍋的體積大小對材料進(jìn)行必要的切割;再用蒸餾水沖洗,干燥;(2)在王水(硝酸鹽酸=13)中清洗60 s,取出后用流水沖凈殘留液;(3)置于超聲波清洗器內(nèi)清洗30 min,用鑷子取出,干燥備用。其余各代的鑄造原料是將前一代

10、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）Fig 1  Recasting procedure of non?precious ceramic alloy1.2.2  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3 mm,長10 mm。兩分鑄道分叉呈90 °夾角,直徑2.5 mm,長25 mm。在分叉處接上均勻分布7×7格共49個網(wǎng)孔的Dewax成品

11、蠟網(wǎng),蠟網(wǎng)邊長21 mm,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)格片段完整無缺陷的網(wǎng)狀蠟型72個,隨機分6組,每組12件,稱質(zhì)量備用。圖1  鑄流率網(wǎng)狀蠟型示意圖（略）Fig 1  Wax mesh pattern for the obtaining of castability value1.2.3  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明書,對網(wǎng)狀蠟型進(jìn)行包埋(其中,膨脹液蒸餾水=11)。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)鑄造機上對各代鎳鉻烤瓷合金進(jìn)行鑄造。1

12、.2.4  網(wǎng)狀鑄件的網(wǎng)格記數(shù)及統(tǒng)計分析  將網(wǎng)狀鑄件參照Hinman記數(shù)方法對完整的網(wǎng)桿進(jìn)行記數(shù)(不完整的網(wǎng)格片段見圖2),并求出各組的Cv 值、均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差。1.3  統(tǒng)計學(xué)處理  計量資料用x±s表示,采用LSD?t檢驗進(jìn)行多個測試組之間的多重比較(=0.05),P<0.05為差別有統(tǒng)計學(xué)意義。鑄流率(castability value,Cv)計算公式:    Cv = (完整金屬網(wǎng)格片斷數(shù)/112)×100%1.4  結(jié)果  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

13、LSD?t檢驗,代分別為0.451,0.134,0.062,0.063,0.010。代網(wǎng)狀鑄件的鑄流率與代比較,差別無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);代與代比較,P<0.05(表1)?！癐”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）Fig 2  Schematic diagram of incomplete segments表1  網(wǎng)狀鑄件的鑄流率（略）Tab 1  Results of castability testn=12.  與代比較,:P<0.05. 2  討論2.1  研究方

14、法  研究牙科合金鑄流率的方法主有兩類,一類是模擬牙科全冠外形制成帽狀試件9,通過觀察試件邊緣的不同外形、斜度等來研究牙科合金的鑄流率,此類方法較客觀,但受許多因素的影響,需多點測試,其準(zhǔn)確性尚值得探討。另一類方法是鑄造一定外形的鑄件,常見的鑄型有螺旋狀、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,評價指標(biāo)客觀性強,測量及計數(shù)簡單,且對材料、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)狀鑄件來研究反復(fù)的熔鑄對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

15、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、種類及顆粒大小、熔模材料等方面;(3)加工因素如鑄道設(shè)計、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程中會發(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性能,如機械性能、鑄造性能、金瓷結(jié)合力等13。合金在熔化和澆鑄過程中通常會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液態(tài)合金的

16、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。夾雜物還會使合金晶粒的再結(jié)晶過程變得復(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、濕潤性不同、氣體穿透性不同,對合金鑄件的鑄造完整性也產(chǎn)生不同的影響15。本次實驗統(tǒng)一使用牙科非貴金屬磷酸鹽鑄造包埋材料進(jìn)行包埋,包埋過程嚴(yán)格按照說明書要求的粉液比例在真空調(diào)拌機中進(jìn)行調(diào)配,盡可能的減少人為因素對實驗結(jié)果造成的影響。    鑄造因素對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

17、造設(shè)備及鑄造方法等方面。本次實驗操作嚴(yán)格按照使用說明設(shè)定氬氣壓力為0.290.39 MPa(34 kgf/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穩(wěn)定,各代合金內(nèi)部很少有氣孔和非金屬性夾雜物存在,各代合金的晶粒大小較一致,排列有序,其晶界總面積較大,每個晶粒周圍的晶粒數(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夾雜物,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,排列無序,

18、隨著鑄造次數(shù)增加,這種變化也愈發(fā)顯著16。本次實驗是在氬氣保護(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,之間的差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義。反復(fù)熔鑄至代,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)部有相對較少的氣孔和非金屬性夾雜物存在。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)到一定的程度時必將影響到合金的鑄造性能。    本實驗的研究表明,就鑄

19、流率這個指標(biāo)來說,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)熔鑄對非貴金屬烤瓷合金的其他各項性能,諸如對其機械性能,熱膨脹率,金瓷結(jié)合強度,耐腐蝕性,生物相容性等方面的影響?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】  1 郭慶泰,郭 劍,馬 晶,等. 口腔修復(fù)鑄造體投金量的統(tǒng)計分析J. 口腔材料器械雜志, 1999,8(4):221?224.2 Presswood R G. The castability of alloys for small castings J. J Prosthet Dent, 1983,5

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