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【摘要】 目的 对比自制ZrP99�包埋材料与日本TIME铸钛专用包埋材料对钛铸件质量的影响，探讨为临床提供一种物美价廉的国产铸钛包埋材料的可能性。方法 用两种不同包埋材料分别包埋铸造钛件。用钛金属表面性状评估，铸件的气孔含量分析，显微硬度测试及金相组织分析等技术对钛铸造件的质量进行分析。然后经统计学处理。结果 自制ZrP��99�包埋材料与日本TIME铸钛专用包埋材料对钛铸造件质量影响差异无统计学意义。结论 国产自制ZrP��99�包埋材料有可能在临床上应用于钛铸件的包埋铸造。
【关键词】 ZrP��99� ；包埋材料
钛在本世纪40年代被引入医学领域，发展至今已被公认为理想的生物金属材料。研究显示，钛铸件与包埋材料的关系极为密切。目前，认为锆系包埋材料是最有发展前景的材料之一。铸钛用包埋材料的研究主要集中在如何降低钛与包埋材料的反应，提高包埋材料的膨胀系数，操作工艺简便和价格低廉，降低成本等方面。本实验通过与日本TIME铸钛采用包埋材料相对比，旨在探讨一种国产自制锆系包埋材料，以期能为临床上应用物美价廉的铸钛包埋材料提供理论和实验依据。
1 材料与方法
1．1 实验材料
1．1．1 自制ZrP��99�包埋材料：将适合此例的ZrO�2与国产普通高温包埋材料混合配制成ZrP��99�铸钛包埋材料。日本TIME铸钛采用包埋材料主要成份是醋酸锆。
1．1．2 铸型的制作 用蜡片制作10 mm×10 mm×1．5 mm的蜡型9×2=18 个，每个铸圈内按45°、90°、180°插三个蜡型共6个铸圈。
1．1．3 铸造钛材 由西北有色金属加工厂提供的纯钛块。型号KS�50，JIS2级含量99．5%。
1．2 实验器材
真空搅拌机（美国产），茂福炉（美国产），德国KAVO电脑控制，电阻炉，喷砂机，真空加压吸引铸造设备（日本产森田YCLARCⅡ型铸钛机），全相显微镜CMM5型，德国Leitz公司。
1．3 实验方法
1．3．1 用无水乙醇分别处理蜡型的表面，用蜡将蜡型按前面所提方向固定在浇口杯的总铸道上。
1．3．2 每个铸圈内固定3个蜡型共6个铸圈，分成两组。
1．3．3 铸圈应室温下放置4 h。用蒸馏水按一定比例分别在真空搅拌机中调和适合比例ZrP��99�包埋材料。
1．3．4 将两种包埋材料分别包埋3个铸圈。
1．3．5 铸圈的焙烧 将包埋完成的铸围在室温下放置1 h后，放入茂福炉内从室温开始以每分钟9℃的升温速度升至260℃，保持几分钟后再以每分钟9℃的速度升至850℃保持�60 min�，自然冷却至450℃保持此温度开始铸造。
1．3．6 铸造 将钛块放入焙化室内，调整好电极与钛块的距离，将铸圈放入铸造室内，关好各室内的门，起动电脑控制电路，整个铸造过程由电脑控制自动完成。
1．3．7 砂钛铸件表面处理 铸造完成后，立即将铸圈投入冷水中，待完全冷却后去隐包埋材料，用喷砂机（GCSH�2）气压4 kg/cm�2，距离5 mm，持续10 s进行铸件表面处理后待测。
1．4 检测方法
1．4．1 肉眼观察铸件的表面性状 将处理好的铸件，每组9件，用肉眼观察铸件表面是否结构完整，有无缩孔及铸造缺陷，表面色泽如何等。
1．4．2 钛铸件气孔含量检测 将两组铸件的每一个铸件从中心处截断，将断面抛光，超声清理，吸干，用Leica公司的MEF4A显微镜和显微图像分析仪进行截面测量，测量铸件的气孔面积含量。
1．4．3 显微硬度检测 将两组铸件均用从中心处截成两半，用树脂包埋，断面暴露，按金相测试要求进行抛光，用M�Ⅱ型显微硬度仪测量表现硬度。
1．4．4 金相分析 将两组钛铸件再次抛光，并用金相处理液稀释后，揩试腐蚀，时间为5 s。在MM�5型金相显微镜下观察钛铸件的显微结构。
1．4．5 数据处理 采用t检验进行数据处理。
2 结果
2．1 肉眼观察 两组18个铸件表面结构完整，光滑，无缩孔及铸造缺陷，表面呈银灰色，氧化着色少。
2．2 钛铸件的气孔含量检测 通过Leica公司的MEF4A显微镜和图像分析仪测量的铸造件的内部气孔面积含量如下：自制ZrP��99�包埋材料组的铸件有2个铸件有少量气孔，日本TIME铸钛专用包埋材料仅有1个铸件有少量气孔，经统计学处理，铸件的气孔含量(0．3±0．01）%、（0．27±0．01)%。两组间差异无统计学意义（P>0．05）。
2．3 钛铸件的显微硬度测试 通过德国产的M�Ⅱ型显微硬度仪测量两组的铸件显微硬度值，铸件的显微硬度值（205±2．35）%、（96±2．50）%。两组间差异无统计学意义�（P>�0．05）。
2．4 钛铸件的金相检测 通过金相显微镜，在放大200倍下观察：自制ZrP��99�包埋材料的铸件的晶格排列有序，表面污染层较薄，约50 mm，针状相比较细短。日本TIME铸钛专用包埋材料的铸件晶格排列也较整齐有序，针状相更细短。
3 讨论
由于钛具有独特的理化性能，力学性能，生物学性能和综合工艺性能，是目前最理想的生物金属材料。早在40年代初，Bothe等率先把钛介绍到医学领域。1978年日本第一次通过精密铸造法，用钛加工义齿获得成功［2］。80年代后，工业先进的日本、德国、意大利、美国和北欧等国家已进入实用研究阶段，并广泛应用铸钛制作冠、桥、基托、钛基烤瓷和烤塑冠桥等，尽管钛有着卓越的理化性能，被誉为“生物金属”，但钛对于氧、氢、氮等元素有很高亲和性，加之熔点高、熔融钛黏度大，使铸造加工后的铸件表面氧化污染，改变了钛原有的生物、物理性能。近年来的研究发现，钛铸件主要存在以下问题：包埋材料与熔融钛发生反应，包埋材料的膨胀量不足，铸件内部气孔多，以及铸件精度不足和熔融钛铸流率低等。因此包埋材料成为钛成功与否的关键环节而令人关注。
锆系包埋材料主要以锆砂为主。锆砂是一种以硅酸锆（ZrSiO�4）为主要成份的矿物，熔点为2 430℃。它在1 540℃时开始分解为ZrO�2和SiO�2。SiO�2的熔点低，因此锆砂在烧结强度与熔化温度之间有一个比较宽的温度区，这是锆砂的一个特点。应用锆系包埋材料，铸件表面洁白清晰，脱模性好。但锆砂热膨胀系数小，1 000℃时1%，操作时硬化时间长，价格较贵。理想的锆系包埋材料应能决好如何降低与熔融钛的反应，提高膨胀量，操作工艺简便和价格低廉等问题［3］。
本实验结盟在探讨适合ZrO�2含量的ZrP��99�自制包埋材料，能否真正运用于钛铸件中，与日本TIME铸钛专用包埋材料进行铸件质量的对比，此期为临床应用提供理论和实验的依据。实验中的气孔分析硬度测试及金相分板技术是较为全面的材料测试手段，材料测试是将能反映物质内涵特性的信息进行分离和提取，然后加以检测和显示的过程，它是保证和提高铸件内在质量的有效手段［4］。肉眼观察及气孔分析可以较直观地反映铸件的质量；铸钛用包埋材料与钛反应较低，使钛铸件的硬度接近Ⅳ类金合金，硬度过高或过低都是不适合的。它是检测包埋材料是否合适的一个敏感指标。金相分析技术用来检验金属内部组织已有100多年的历史，它是检验金属铸件质量重要手段。金相分析中，金属位于的相位，结晶体排列的顺序，及污染层的厚度是否有杂物等则是判定质量较重要的定性指标。两组包埋材料所铸钛铸件经过上述检测：钛铸件的外观、气孔含量，显微硬度达标针状相细小，晶体排列整齐，污染层较薄，且两组铸件的质量基本一致，差异无统计学意义。
这说明合适ZrO�2含量的ZrP��99�自制包埋材料有可能成为一种临床上适用的物美价廉的国产包埋材料。
参考文献
1 骆小平.用电子指针分析包埋材料中ZrAL元素在铸钛表面的分布.第四军医大学学报，1996,15:214.
2 Reclarul, Meyer JM.Zonal coulometric analysis of the corrosion resistance of dental alloys. J Denal,1995，23:301.
3 Lioyd CH, Scrimgeour SN.Dental Matrials review.J Denal,1996，23(2):77�88.
4 张建中.冈峻正之,高桥纯造，纯钛铸造件表面性状技术上可铸造方法影响.齿科器材,1994,13(3):221�222.
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”。
