包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座

包埋材料包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第1頁

一、概述

在鑄造工序中包埋蠟型所用材料稱鑄造包埋材料（castinginvestmentmaterials）。制作蠟型包埋焙燒除蠟鑄型腔熔融金屬澆注去除包埋材噴砂、打磨金屬修復(fù)體包埋材料包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第2頁包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第3頁（一）

性能要求鑄造包埋材料應(yīng)符合以下要求：耐高溫，含有一定強度，能承受鑄造壓力及沖擊力，機械強度適當(dāng)，不所以而產(chǎn)生微裂紋。含有適當(dāng)膨脹系數(shù)，能夠賠償鑄造過程中金屬及蠟型收縮。良好透氣性以利鑄模內(nèi)氣體逸出。包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第4頁化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定：鑄造時，不應(yīng)與液態(tài)金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不產(chǎn)生有毒氣體，并對鑄入金屬材料無破壞作用（如腐蝕），保持鑄件光潔。材質(zhì)細(xì)致均勻：鑄造完成后，包埋材料易于被破碎，而且不黏附在金屬修復(fù)體表面。有良好操作性能，調(diào)和時呈均勻糊狀，有適當(dāng)固化時間。包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第5頁（二）

分類

1.中低熔合金鑄造包埋材料適合用于鑄造熔化溫度在1000℃以下合金，如金合金、銀合金、銅合金、錫銻合金等。包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第6頁2.高熔合金鑄造包埋材料，適合用于鑄造熔化溫度在1000℃以上高熔合金。磷酸鹽包埋材料(phosphate-bondedinvestment)硅膠包埋材料(silica-bondedinvestment)3.鑄鈦包埋材料4.鑄造陶瓷包埋材料包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第7頁二、中熔合金鑄造包埋材料（一）組成二氧化硅（55%~75%）——主要耐高溫成份硬質(zhì)石膏（25%~45%）——結(jié)合劑。提供凝固膨脹，200~400℃時脫水收縮，700℃后石膏分解發(fā)生顯著收縮。石墨（少許）——還原作用硼酸（少許）——使熱膨脹均勻包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第8頁

二氧化硅轉(zhuǎn)化過程β-石英β-磷石英β-方石英熔融石英α-石英α-磷石英α-方石英870℃1475℃1700℃573℃120℃220℃包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第9頁（二）性能幾個方面：固化時間膨脹機械強度粉末粒度與透氣性耐熱性包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第10頁包埋材料固化性質(zhì)與石膏含量、水粉百分比、水溫、調(diào)和速度及時間相關(guān)水粉比是影響包埋材料工作特征主要原因ADA標(biāo)準(zhǔn)要求固化時間5—25min。固化時間包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第11頁Thermalexpansion（熱）Settingexpansion（固化）Hygroscopicexpansion（吸水）Expansion膨脹包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第12頁⑴固化膨脹（settingexpansion）：石膏固化反應(yīng)起主要作用，機制與石膏本身固化膨脹相同，二水硫酸鈣針狀結(jié)晶生長向外膨脹。二氧化硅粒子存在有利于材料膨脹。水粉比大包埋材料熱脹系數(shù)小包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第13頁

包埋材料膨脹特征ADA標(biāo)準(zhǔn)

種類

壓縮強度固化膨脹系數(shù)（%）熱脹系數(shù)

綜合熱脹系數(shù)

Mpa空氣中水中（×10-6·K-1）（×10-6·K-1）

>2.460.0-0.5—1.0-2.0(700℃)1.3-2.0

>2.46—1.2-2.20.0-0.6(500℃)1.3-2.7

>4.920.0-0.4—1.0-1.5(700℃)1.2-2.9

Ⅰ型（嵌體用熱膨脹型）Ⅱ型（嵌體用吸水膨脹型）Ⅲ型（局部義齒用熱膨脹型）包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第14頁

⑵

吸水膨脹（hyosopicexpansion）在石膏類包埋材料固化之前或固化期間與水接觸會產(chǎn)生較大膨脹，這種膨脹稱為吸水膨脹或水合膨脹。將包埋材料這種特征應(yīng)用在金屬鑄造過程中，使鑄造收縮得到賠償方法稱為吸水膨脹法（水合膨脹法）。Ⅱ型包埋材料吸水膨脹率為1.2-2.2%包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第15頁吸水膨脹與包埋材料成份及粉末粒度相關(guān)含硅量與吸水膨脹成正比二氧化硅粉末粒度越小，吸水膨脹率越大α-半水石膏比β-半水石膏膨脹率大經(jīng)過操作方法能夠調(diào)整水粉比小、接觸水時間長、水量多及水溫高等均會增加吸水膨脹包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第16頁方法：包埋前，在鑄圈內(nèi)壁圍貼1~3層充分吸水石棉紙，然后包埋。在包埋材料初凝時，將鑄圈置于38℃水中，約30分鐘。包埋后，以針筒有控制地將鑄圈內(nèi)加水包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第17頁⑶熱膨脹（thermalexpansion）：由兩個獨立反應(yīng)疊加結(jié)果石膏：二水石膏→半水石膏→無水石膏二氧化硅（石英、方石英）：α型→

β型水粉比小，則膨脹量大。石英量越多，膨脹量越大。包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第18頁包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第19頁包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第20頁3.機械強度壓縮強度：ADA要求，壓縮試驗應(yīng)于材料調(diào)和2小時后，在相對濕度為100%室溫下進行。用加熱條件下機械強度來評價包埋材料更為合理。與石膏種類、含量及水粉比相關(guān)，硬質(zhì)石膏強度高于普通石膏，水粉比越大壓縮強度越低。包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第21頁4.粉末粒度與透氣性

包埋材料粉末粒度越細(xì)，鑄造修復(fù)體表面就越平滑包埋材料粉末粒度、石膏含量粒子尺寸均一，有利于氣體透過降低石膏量，增加水粉比，可使透氣性增加包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第22頁5.耐熱性

二氧化硅在其熔點（1700℃）以下不發(fā)生分解無水石膏

在1000℃以上分解：2CaSO4→2CaO+2SO2+O2

在700℃以上時，可經(jīng)過碳元素還原，生成對金屬修復(fù)體產(chǎn)生污染二氧化硫

在750℃時，可出現(xiàn)顯著收縮傾向所以石膏類包埋材料加熱溫度必須在700℃以下。包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第23頁蠟型被熔除后，有些碳元素殘留在鑄型中，可有與石膏發(fā)生以下反應(yīng)：

CaSO4+4C→CaS+4CO

3CaSO4+CaS→4CaO+4SO2

4CaSO4+CaS→4CaO+4CO↑+4SO2↑包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第24頁（三）使用方法可用于中熔和低熔合金包埋使用時，按一定百分比與水調(diào)和，將蠟型包埋，防止產(chǎn)生氣泡用粗石英砂（40目）與石膏按3：1百分比配制石膏包埋材料，能夠用于高溫包埋材料外層包埋，減低成本，方便開圈包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第25頁（一）磷酸鹽包埋材料高熔合金鑄造包埋帶模整體鑄造高精度種植義齒上部結(jié)構(gòu)鈦合金支架鑄造全瓷鑄造包埋三、高熔合金鑄造包埋材料用途包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第26頁組成：耐高溫成份是方石英、石英，占總重量80-90%。結(jié)合劑為磷酸鹽，如磷酸二氫銨（NH4H2PO4）磷酸二氫鎂（MgH2PO4）以及金屬氧化物（氧化鎂MgO）混合物，占總量10%~20%。使用時，將二氧化硅、結(jié)合劑與硅溶膠懸濁液（普通含SiO220%-30%）或?qū)⑺匆欢ò俜直日{(diào)和，能夠取得較大固化膨脹和熱膨脹。包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第27頁2.固化反應(yīng)和加熱反應(yīng)固化反應(yīng)：結(jié)合劑發(fā)生酸堿中和反應(yīng)NH4H2PO4+MgO+5H2O

NH4MgPO4·6H2ONH4H2PO4MgOH2O取得凝固膨脹及包埋材料在室溫下強度膠體粒子包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第28頁加熱反應(yīng)固化反應(yīng)生成膠體粒子在高溫下經(jīng)過(Mg2P2O7)n

階段最終形成Mg3(PO4)2。使包埋材料從室溫下強度到達高溫下強度（能耐受高熔合金沖擊）。包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第29頁3.性能（1）凝固時間和操作性能ADA：5~25min磷酸鹽包埋材料凝固時間為8~11min影響原因：磷酸鹽和氧化鎂含量百分比

包埋材料粒度粉液比環(huán)境溫度調(diào)拌時間包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第30頁（2）膨脹率固化膨脹吸水膨脹1.3%~2.0%熱膨脹包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第31頁凝固膨脹：本質(zhì)是NH4MgPO4·6H2O針狀及柱狀結(jié)晶長大。結(jié)合劑含量越大，固化膨脹越大粉液比調(diào)拌液濃度環(huán)境溫度包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第32頁吸水膨脹：在材料即將固化之前或固化后注水調(diào)整膨脹量，可取得較大膨脹效果。

包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第33頁熱膨脹相對穩(wěn)定在1.2%左右。主要起源于二氧化硅膨脹石英、方石英總含量越大、方石英所占百分比越大，熱膨脹也越大。二氧化硅顆粒粗細(xì)混合分布較單一顆粒產(chǎn)生膨脹大包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第34頁（3）機械強度：磷酸鹽包埋材料固化后二十四小時抗壓強度可到達9~30Mpa，經(jīng)加熱冷卻后，其壓縮強度達2~14Mpa，大于石膏包埋材料。影響原因：結(jié)合劑含量粉液比包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第35頁（4）粉末粒度與透氣性：磷酸鹽包埋材料粒度，普通在200-350目之間。材料透氣性小于石膏包埋材料，鑄件光潔度稍差，有時要求在蠟型上設(shè)置排氣導(dǎo)線，材料中可加入纖維以增加其透氣性。（5）耐熱性：含有較高耐熱性包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第36頁制作蠟型，安插鑄道、底座選擇鑄圈和襯層蠟型在鑄圈中位置：距內(nèi)壁3~5mm距頂端5~6mm蠟型脫脂，增加潤濕調(diào)拌與包埋真空攪拌機、震蕩器包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第37頁包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第38頁包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第39頁包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第40頁包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第41頁

（二）正硅酸乙酯包埋材料1.組成（1）粉劑：耐高溫成份，是以二氧化硅形式存在石英和方石英。（2）液劑：為結(jié)合劑，是經(jīng)過水解正硅酸乙酯溶液。包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第42頁性能⑴固化反應(yīng)和固化時間正硅酸乙脂包埋材料加水分解反應(yīng)，反應(yīng)過程產(chǎn)生SiO2·2H2O能夠聚合成硅化合物聚合體。這種硅化合物聚合體含硅量高，耐火性強。固化時間在10~30分左右。MgO含量越高，固化越快。包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第43頁⑵膨脹和強度：耐火材料及結(jié)合劑中均含有硅，所以含有較大熱膨脹性及綜合膨脹性。但因結(jié)合劑為膠體，所以強度低。⑶透氣性：因為加熱后耐火材料硅粒子間隙被結(jié)合劑中硅微粒堵塞，所以透氣性比石膏包埋材料差。包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第44頁3.應(yīng)用：普通用作內(nèi)層包埋材料，用氨氣處理后，可加速固化。外層包埋用少許硬質(zhì)石膏（10%）與粗石英粉配制石膏包埋材料與水調(diào)和，能夠縮短包埋時間、節(jié)約材料。包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第45頁四、鑄鈦包埋材料純鈦：生物相容性好耐腐蝕重量輕彈性模量低熔點高化學(xué)活性大鑄造收縮1.8%~2.0%包埋材料醫(yī)學(xué)知識專家講座第46頁性能要求原料對鈦成惰性，屬于高熔點物質(zhì)可賠償鈦鑄造收縮高溫焙燒、低溫鑄造在高溫、中溫和低溫時含有