牙科用氧化锆的制备及应用
李志伟1 于展翔 李兆辉 孙亚光 2
(1、新乡市惠尔陶瓷有限公司，新乡，453000； 2、河南工业大学材料科学与工程学院，郑州，450001)
【摘要 】
介绍了氧化锆晶体结构、相变温度及稳定工艺，根据牙科用氧化锆材料的应用要求，介绍了牙科氧化锆成型、着色及多层彩色瓷块的制备工艺，并对在牙科中的临床应用进行了介绍。 关键词 氧化锆；陶瓷；制备；应用 氧化锆材料具有独特晶体结构、物化性能及良好生物相容性的功能陶瓷材料，近年来陶瓷材料制备技术及应用领域得到较快发展,已被广泛应用于牙科修复材料领域，牙科陶瓷用氧化锆材料是具有较好发展前景的功能陶瓷产品。
【1氧化锆的特性】
1.1 氧化锆晶型结构 氧化锆分子式为ZrO2 , 晶型结构有三种形式，分别为 单斜晶体(m)、四方晶体（t）和立方晶体（c），其晶型与相变温度关系如图1。 图1 氧化锆晶型与相变温度关系图 纯的二氧化锆受温度影响产生可逆的马氏体转变，过程伴有体积变化,由于二氧化锆的晶型转变是在一定温度范围和时间范围内完成，而常温下是以单斜晶型存在,而单斜相向四方相转变，会产生各向异性膨胀，容易造成陶瓷龟裂。因此，纯的氧化锆是不能制作陶瓷制品的，需添加其它组份进行稳定化处理。
1.2 稳定氧化锆 稳定氧化锆是在二氧化锆体系中添加离子半径与Zr相近、性质相似的稳定剂，如Y2O3 、Mg0、Ca0、CeO2形成固溶体，改变晶体内部结构，形成亚稳四方相、四方相与立方相，稳定后的二氧化锆没有可逆变和体积变化，是结构陶瓷的重要材料。
1.3牙科用氧化钇稳定氧化锆 近几年氧化锆材料的迅猛发展，共沉、水解、水热的氧化锆粉体制备工艺不断完善与成熟，氧化钇稳定氧化锆得到广泛应用,在钇稳定氧化锆中参杂一些稀土氧化物，改变结晶后的白垩色，使结晶后的氧化锆的颜色更接近于牙的自然色，其良好的美学效果，成为牙科修复体的主要材料。
【2 牙科氧化锆块制作】
随着CAD/CAM技术的发展与成熟，氧化锆应用于牙科进入快速发展阶段；为满足CAD/CAM(计算机辅助设计/计算机辅助制造)的应用，牙科氧化锆瓷块是由最初的长方形、马蹄形、不定行圆盘型等逐渐发展成为世界通用的Φ98圆盘。
2.1 成型工艺
白色瓷块成型工艺主要有模压等静压成型和注浆成型法两种。
2.1.1 模压等静压成型法 工艺路线：干压→等静压→预烧结→机械加工的制作工艺，此工艺简单，成熟，效率高，为目前普遍采用的工艺路线，这种工艺缺点是透性稍差，强度、韧性略低。 在模压等静压的工艺路线下，调整粉体粘接剂含量、粉体制备过程中分散剂的种类与数量、素烧工艺的烧结制度，制作的瓷块从透光性，密度、强度、韧性都得到了很大的提高，密度控制在6.06-6.09g/cm3，三点抗弯曲强度为1200-1400MPa，断裂韧性为9-12MPa.M1/2。
2.1.2 注浆成型法
工艺路线：浆料制备、合模→注浆→坯体干燥→脱模→机械加工，注浆成型的工艺复杂，环节要求严格，优点是做出来的氧化锆瓷块透光性好，密度、强度、韧性略高;
2.2 瓷块着色
钇稳定氧化锆烧结结晶后的颜色为白垩色，与自然牙的相似度不高，着色后的结晶体的颜色更接近于自然色，目前着色方法有两种。
2.2.1 粉体固体参杂-煅烧着色 粉体中参杂氧化镨、氧化铁、氧化饵、氧化锰等氧化物，调节着色后的L、a、b值，根据参杂剂量的不同分别制作成接近Vite16色彩色锆块。
2.2.2 可溶性盐溶液混合-煅烧着色 利用镨、铁、饵、锰等可溶性盐，加入溶剂、表面活性剂、分散剂、络合剂等物质制作成接近Vite16色与Vite26色的着色液，各种着色剂基本能覆盖世界各人种牙的颜色。
2.2.3 彩色多层瓷块着色制备 由于人的牙从切端到根部是一种渐变的颜色，采用透光性不同、参杂各异的稀土氧化物的不同粉体进行分层压制，制作出不同色系、渐变的多层彩锆，多层彩锆的应用降低了加工厂的染色制作难度，同时从美学效果上更佳。
【3牙科氧化锆的临床应用】
结晶后氧化锆逼真的美学效果及良好的生物相容性，临床用于固定义齿冠、桥、贴面及嵌体的修复。为提高美学修复效果，加工厂常?；嵩谘趸宄莸谋砻娼惺未纱恚趸褪未傻慕岷锨慷炔皇呛芨?，饰瓷处理一般用于前牙修复，而后牙的咬合力较大，后牙修复中临床更多是选择全锆牙，即不加饰瓷。
氧化锆用于前牙单颗双颗极少出现崩裂现象，三单位桥及多单位桥用于临床的也比较多，崩瓷现象时常发生，对于多单位桥的要求，临床取模精准，临床备牙合理，基牙条件合适，单元体及多单元桥要求基牙间有共同就位道，留够氧化锆的最低厚度位置，一般氧化锆冠厚度要求不低于0.7mm，实际临床应于一般控制在0.5mm以上，加工厂技师设计时，要根据多单位桥的基本情况，去增加受力点的厚度，以降低崩瓷风险。
氧化锆陶瓷用于嵌体及贴面的美学修复也在临床中得到应用，嵌体与贴面的粘接问题是制约临床应用的关键因素，可采用机械喷砂及复合酸蚀剂对氧化锆修复体进行粗糙处理，在SEM下可明显看到较大的微米粗糙度，经处理过的氧化锆修复体粘接以后，可靠性更高，风险也大大降低。