随着时代的发展，人们对于牙科修复体美观与功能的需求越来越高，金属基底的应用导致传统的金属烤瓷冠始终存在色彩不佳及龈染色等问题，而牙科陶瓷的应用较好的解决了上述问题。在牙科陶瓷中，氧化锆陶瓷具有较佳的物理性能及力学性能，Y₂O₃稳定的氧化锆陶瓷(Y- TZP)弯曲强度可达900~1400MPa，断裂韧性可达5~10MPam^1/2，远高于传统的玻璃陶瓷，因此可用于三单位及以上的全瓷修复体。然而，氧化锆烤瓷冠是以氧化锆为内冠在其表面烤制饰瓷的全瓷修复体，和传统的金属烤瓷冠相比，内外结构类似，但是其远期修复效果却不如金属烤瓷冠。通常，氧化锆烤瓷冠的绷瓷率要高于金属烤瓷冠。由此可见，锆-瓷结合强度还不能满足临床要求，需针对其存在的问题，对氧化锆进行表面处理，来增强氧化锆与饰瓷、树脂等材料的结合强度。

金属烤瓷冠

氧化锆烤瓷冠

氧化锆内冠与表面烤制饰瓷结合的问题

在氧化锆烤瓷冠制备过程中，提升锆-瓷结合步骤的结合性至关重要。所谓的锆-瓷结合即氧化锆与饰瓷之间的机械嵌合与压缩应力结合，其对氧化锆修复体的长期疗效十分重要，影响锆-瓷结合的因素较多且存在争议，主要包括饰瓷对氧化锆内冠的润湿性差、两者的热膨胀系数不协调、两者之间很难形成化学结合、两者之间的断裂韧性和弹性模量失配、氧化锆内冠导热性差等；并且，氧化锆陶瓷与树脂的粘接效果也不甚理想，由于氧化锆表面惰性强，且不含玻璃相，酸蚀后效果较差，二者之间很难形成化学结合。

锆-瓷结合性不够导致崩瓷

牙科用氧化锆陶瓷表面处理工艺

1.喷砂

喷砂是一种成熟的表面处理工艺，以压缩空气为动力，将喷料高速喷射到物体表面，增加物体表面的粗糙度和清洁度。在金属烤瓷冠的时代，通常采用氧化铝喷砂来粗化金属基底冠，以获得更大的表面积，有利于形成更多的化学结合，而且熔融的瓷流入表面的凹坑内，能够形成牢固的机械嵌合力。进入氧化锆陶瓷修复体的时代，氧化铝喷砂依然是生产端最常用的表面处理方式。

常见喷砂机原理图

目前，处理氧化锆陶瓷修复体使用的喷砂参数不尽相同，大多使用50~100μm的氧化铝颗粒，喷砂压力0. 1~0. 5MPa，喷砂时间10~30s。

一般认为，喷砂后氧化锆表面变得更加粗糙，结合层饰瓷可流入喷砂产生的孔隙中，产生较好的机械嵌合作用，在随后的烤瓷过程中，由于饰瓷粉与结合层饰瓷化学成分相同，故二者之间可产生较好的化学结合。不过，超过一定强度的喷砂压力会导致氧化锆表面产生单斜晶相和微裂纹，使其弯曲强度明显降低。而且上述方式依赖于结合层的媒介作用，而氧化锆与饰瓷之间是否存在较强的化学结合还需深入研究。

2.热酸蚀

氧化锆的化学惰性较高，在常温下很难酸蚀，通过加热可以使氧化锆与多种强酸发生反应，强酸可腐蚀氧化锆外围不规则的高能原子，并在氧化锆表面形成粗糙面，增加表面积。目前常用的热酸蚀方案包括HCL与Fe₂Cl₃混合液，HF与HNO₃混合液，H₂SO₄、HF及HNO₃混合液、H₂SO₄与(NH₄)₂SO₄混合液等等。

热酸蚀表面处理

热酸蚀处理同样也可增强氧化锆与树脂的粘接强度。与喷砂相比，热酸蚀可避免微裂纹的产生，且相较于喷砂可以获得更明显的表面粗糙度，不过随着热酸蚀的时间延长，氧化锆的表面粗糙度不再有明显提高。并且，热酸蚀也会引起晶相转变，晶相转变导致的过度体积膨胀会影响氧化锆陶瓷的抗折强度。另外，热酸蚀虽可以增强氧化锆与饰瓷、树脂的结合强度，但是在处理过程中会用到甲醇、盐酸等危险工业品，实验和生产的安全性要求高，工艺复杂，目前尚无成熟可靠的热酸蚀处理设备，这限制了热酸蚀在生产端的推广。

3.激光

目前，激光较为广泛地用于口腔医学领域，主要包括牙齿漂白、牙本质脱敏、治疗牙周病等，并且应用激光处理氧化锆也成为研究热点。目前，常用于处理氧化锆的激光主要有Er: YAG激光、Nd: YAG激光、CO₂激光、飞秒激光。

YAG激光

首先，激光增强氧化锆粘接作用的原理与喷砂、热酸蚀相同，都是对氧化锆进行表面粗化；其次，激光处理对于氧化锆晶相无明显影响，多个研究证实飞秒激光处理后氧化锆表面无明显晶相转变。

4.硅涂层

氧化锆陶瓷表面缺乏玻璃相，不含或极少含有氧化硅成分，很难与饰瓷层发生化学反应。通过各种方法在氧化锆陶瓷表面制备硅涂层，使其表面化学成分与玻璃基饰瓷相近，二者之间更容易发生化学反应，从而增加锆-瓷结合强度。

硅涂层处理可明显提高氧化锆陶瓷表面自由能、亲水性、润湿性、粗糙度，甚至其表面粗化作用比喷砂更加明显，相较于喷砂、激光、烧结衬里，硅涂层是增

强锆-瓷结合最稳定、最优秀的表面处理方式。常用的制备硅涂层的方法有摩擦化学法、热硅化、组织面涂层技术、等离子体沉积、溶胶-凝胶法。

溶胶-凝胶法制备涂层成膜机制

目前，硅涂层的研究主要集中在增强氧化锆-树脂结合方面，关于增强锆-瓷结合强度的研究相对较少。目前尚未找到最佳的硅涂层厚度；并且当前的硅涂层技术较多，实验样本的制备和实验指标的检测缺乏统一标准，不同研究之间的可比性差；同时，一些用于制备硅涂层的设备尚处于实验室阶段，加之硅涂层技术工艺复杂，尚不能用于大规模生产。

5.低温等离子体

低温等离子体富含高能电子及激发态的离子、原子、分子、自由基等诸多活性粒子，在与物质的相互作用中可以产生许多特殊的物理和化学效应，因此被广泛用于医学、工业、农业、军事、能源等领域，具有重要的应用价值。低温等离子体的产生方式主要包括：低频交流放电、大气压等离子体射频、电晕放电、直流辉光放电、介质阻挡放电等等。发生器产生的等离子体经过借助空气流喷射到材料表面，在材料表面发生多种物理变化和化学反应，影响材料的表面形貌，引入新的活性基团，改善了材料的润湿性，亲水性、生物相容性等。

等离子表面处理机应用

目前，应用低温等离子体增强氧化锆与饰瓷、树脂结合强度的研究相对较少。其增强效果及应用可行性有待进一步研究。

总结

目前氧化锆的表面处理方法较多，研究深度各不相同。喷砂、热酸蚀及激光处理均是通过增加氧化锆表面粗糙度来发挥作用，喷砂和热酸蚀在表面粗化的同时也会导致相变，降低氧化锆弯曲强度，因此采用合适的处理参数十分必要，而激光处理可避免发生晶相转变。今后很长一段时间内，喷砂将仍是氧化锆陶瓷表面处理的重要方式。热酸蚀的处理效果与喷砂类似，但是工艺复杂、实验及生产安全性低，加之目前尚无成熟可靠的热酸蚀处理设备，限制了热酸蚀工艺的推广。激光的种类复杂，研究者使用的处理参数各不相同，各研究结果之间的可比性稍差，其应用参数有待进一步研究。硅涂层有一定的表面粗化作用，在增强锆-瓷结合方面有待深入探索，继续寻找最佳的硅涂层厚度，研发适用于大规模生产的硅涂层制备设备。低温等离子体处理氧化锆的研究尚在初级阶段，距离生产应用还有很长的路要走。总的来说，目前常用的处理方式尚不能满足临床需求，探寻经济且有效的氧化锆表面处理方法依然是口腔修复领域亟待解决的问题。

参考来源：

1.牙科用氧化锆陶瓷的表面处理方法及其研究进展，李健、李锋、柏娜（中华老年口腔医学杂志）；

2.牙科陶瓷材料及修复体制作技术的新进展，骆小平（口腔材料器械杂志）；

3.提高氧化锆饰瓷结合性能的研究进展，田萧羽、田敏、王富（牙体牙髓牙周病学杂志）。

粉体圈小吉

本文为粉体圈原创作品，未经许可，不得转载，也不得歪曲、篡改或复制本文内容，否则本公司将依法追究法律责任。