人工关节是复杂的形状,在初期是采用脱蜡法(lost wax),精密铸造制作。F75即是为此用途的铸造合金。F75是最初的时候,为了改良铸造性而添加镍,但是镍会有引起过敏的疑虑,现在的已减量在1wt%以下。另外铸造的组织中容易产生缺陷,为了可以锻造制作而设计F799,之后对于与F75相同组成的合金,以加工及热处理的方法,改良组织并增加强度,进而开发设计了F1537。
商业纯钛 (commercial pure titanium, cpTi) 的耐蚀性优良,亦是生物亲合性良好的生医材料,根据不纯物的含量而分为4级,从1级至4级不纯物的含量增加,降伏强度亦随之增加,但伸长率随之减少。为了纯钛强度的不足,于是有了Ti-6Al-4V合金的开发,被作为生医用。ASTM钛与钛合金规格。 牙科用铸造合金
经过铸造以及机械加工之嵌体(inlay)、牙冠牙桥(crown-bridge)、牙钩(clasp)、金属床(metal denture)、矫正装置等,因为是在口腔内长期使用之金属,必须符合一些性质的要求,诸如:对患者和医生无害、具有符合在口腔使用目的之机械强度和硬度、在口腔内不腐蚀变色和机械性质不劣化、铸造与加工之操作性佳等。满足以上条件的合金是以金为主要成分,即所谓金合金,牙科铸造用金合金根据硬度分为4类。
金的含量(Carat)为主体贩卖之铸造用金合金,金的含量必须在50at%以上,以保证足够的耐蚀性。还有所谓白金加金,添加白金的
做作用不仅不造成耐蚀性的降低,又可增加金合金的机械强度。在陶瓷烧付用金合金方面,应具备下列之性质:合金的固相点比陶瓷的烧成温度高、合金的热膨胀系数比陶瓷稍大、合金具有高的弹性系数、合金中不含对陶瓷烧付色调不良影响的元素。
随着贵金属价格的上升,由于经济成本和为了改善合金的性质,于是有以Ni-Cr和Co-Cr的基底合金(base metal)被开发应用作为牙科修复材。
牙科金属对人体的影响
牙科与一般治疗不同的是不仅将疼痛除去,医疗就结束了。许多的情形,例如龉齿和拔牙伴随的是身体的一部份损失,必须加以修复使其复原,此时会使用有机、无机等许多材料。这其中有的会装置在口腔使用10年以上或更久的时间,例如一些补缀装置物(牙冠、牙桥、假牙等),包含制作过程有20种以上的金属被使用。口腔内对于使用的金属而言,是相当严苛的腐蚀环境,即使是由贵金属作成的牙冠等,也会有极微量的金属释出。释出的金属对人体的影响到底如何,在许多的释出极微量情形是身体可以接受,但是一些情形即使是微量的金属也会发生过敏,产生局部或全身的伤害。 金属与牙科医疗
现在在牙科约有20种金属被使用,若包含半金属有30多种。这其中介绍如下:
(1) 印模材: 包含Zn、Pb、Si等元素,印模材是在病人的
口腔中使用,除了对病人有影响之外,与印模材接触机会大的操作者或助理人员也有影响。 (2) 牙冠牙桥等:
牙冠牙桥等的补缀修复物,除了使用金合金之外,还使用包括:Au-Ag-Pd合金、银合金、Co-Cr合金、Ni-Cr合金、钛等。充填用的汞齐合金而言,包括Hg、Ag、Sn、Cu、Zn、In、Pd等元素,近来Ga亦被添加使用。 矫正装置物而言,使用Co-Cr、Ni-Ti等合金,在外科或植入用主要是使用纯钛或钛合金。 (3) 黏接材:
对粉末的主成分,Zn被使用最多。其它添加元素包含Mg、Bi、Ba、Al、Cu等。 (4) 器具:
研磨器具中,Diamond point 含有Ni、Cr元素,Tungsten-carbide bar 含有W、Co、Mo等元素,Steel bar含有Fe、Co、Cr等元素。其它器具如钳子类,或Hand instrument等含有Fe、Co、Ni、Cr等,其它亦有Ti被使用。 8.4.2 在口腔内牙科用金属 (1) 口腔环境:
在过去认为口腔内唾液中的蛋白于金属表面覆盖,具有保护模的作用,可视为不容易腐蚀的环境。但是,口腔内被认为是相当严酷的腐蚀环境。其原因如下:
a. 唾液是保持在36℃ 左右的电解质。
b. 存在微生物会产生硫化氢和氧。
c. 相邻牙齿的隙缝和复杂的咬合面形态会产生间隙腐蚀现象。亦会产生氧的浓度电池和氧化还原电池现象。
d. 边缘牙肉存在发炎症状会伴随组织液的酸性化。 e. 咬合力会造成应力腐蚀。
f. 咬耗、磨耗破坏金属表面的钝化膜,经常露出新鲜面。 g. 体液和食品中的氯离子会破坏氧化膜。
h. 口腔内有多种的合金存在,造成异种金属存在。
(2) 关于由口腔内牙科用金属的金属释出:
虽然口腔内是像以上所叙述的腐蚀环境,在口腔内金属的腐蚀量是相当微量,因此要测量并不容易。
释出金属离子对人体的影响
口腔内离子化的金属,对局部身体或全身有各种的影响 。在局部方面,产生齿肉、口腔粘膜的发炎和变色。口腔内的发炎,多与齿垢和外伤等有关,如果仅把金属的影响除去是不可能的。不过,动物的皮下等合金埋入的许多实验中 ,根据合金的种类,周围组织变化有差异来看,在口腔内发生的炎症,无法否定金属的影响。 离子化的金属,吞下后大部分从消化管被排泄,但是极少的一部份被吸收,分布于局部或全身组织中。另一方面,在高温熔解金属,
或在切削金属时,所产生的蒸气和粉末,从呼吸器官被吸进体内。在此情况下,可以推论,进入体内的金属与造成身体炎症、过敏或变异原性,变色等的伤害有关。 仍待解决之问题
由过去的研究报告了解,金属材料被广泛应用作为牙科材料,但也发现许多问题。如钛铸造包埋材的问题,金属离子在溶液中释出的问题,纯钛在含氟离子溶液中腐蚀的问题。
精密铸造用包埋材之性质探讨,有见于纯钛铸造逐渐备被重视应用于牙科,但是铸造用的包埋材尚存在一些问题,例如高温反应快,金属铸造收缩等问题。传统的高温铸造用磷酸盐系包埋材含有氧化硅,因为使用磷酸盐系包埋材会造成钛铸造体表面有显著的氧化层生成,所以有氧化硅之外的耐化材被开发研究。包括有MgO、CaO、ZrO2、Al2O3等,使用这些氧化物作为耐火材主要是考虑与融熔的钛反应性低。
牙科用的金属材料在口腔中存在有腐蚀与离子释出问题,有些离子已经被证实对人体有害,可利用电解沉积的方法,将氧化锆陶瓷镀在钴铬合金表面上,减少金属离子释出与增加抗蚀性。
纯钛具有优良的抗蚀性,但是在含氟溶液中抗蚀性将变差,因此也可同样利用电解沉积的方法,将氧化锆或氧化铝陶瓷镀在纯钛表面上,增加其抗蚀性。 wgcui (站内联系TA)
软组织置换 (Soft Tissue Replacement)