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张建中[18]主张用粗细对等比例的纯石英包埋料,磷酸盐结合剂占20%,其中,微粒氧化镁为12%,磷酸二氢胺为8%。这种配方的包埋料,细小的石英颗粒充填到大颗粒的空隙,结合剂完全包裹石英,使铸模内模壁光滑平整,与熔钛的接触比较少,与熔钛的反应也相对减少。同时,氧化镁含量高于磷酸二氢胺,两者反应后氧化镁过剩,氧化镁耐高温,可充当耐火材料,避免了磷酸二氢胺过剩后与熔钛发生反应引起铸件表面的磷污染。佐藤秀树等[19]认为磷酸二氢胺可生成氨气,使钛表面发生氮化反应,从而使其表面粗糙,晶体结构发生改变。另外,张建中还主张室温下铸造以减少反应,通过提高硅溶胶溶液的浓度增加凝固膨胀,以弥补室温铸造时包埋料热膨胀的不足,提高铸件的精度。他发现用35%的硅溶胶溶液调拌自制的包埋料,凝固膨胀在2.09%左右,接近纯钛1.8~2.0%的冷收缩[9]。另一方面,Mori-T[20]等对两种石英系包埋料和一种新型的氧化铝/氧化镁包埋料的实验发现,对于传统的石英系包埋料,厂家建议的相对较低铸模温度(200℃或350℃)下,熔钛与铸模反应依然严重,所得冠修复体必须进行喷砂清理,从而影响冠的适合性,说明Si元素与钛有较大的亲和性。
磷酸盐包埋料具有良好的膨胀性和高抗压强度,耐高温,流动性良好,硬化时间适当,齿科精密铸造中包埋料的结合剂一般采用磷酸盐类,如NH4H2PO4和Mg(H2PO4)2 · 2H2O,或者两者联合采用,磷酸盐系以外的包埋料硬化时间较长,缺乏硬化膨胀,铸模抗压强度低[21]。但Tamaki等[22]对五种包埋料所得钛铸件的检测也发现,以磷酸盐为结合剂的包埋料,所得铸件表面粗糙度明显大于非磷酸盐类包埋料,而且含有硅、铝元素。Tamaki建议有必要开发出不含磷酸盐的包埋料,使钛铸件能达到与金铸件相媲美的表面光洁度。Watanabe等[23]用磷酸盐包埋料进行模拟的FPD修复体铸造,所得纯钛铸件的边缘精确度与传统的牙科合金者有显著差异。但A. M. Ferenczi等[24]最近结合XRS与SEM对磷酸盐包埋料铸钛进行研究,发现纯钛铸件的反应层较薄,元素分析并未见α层,他解释为铸件表面α层较薄,在SEM样品制备中已由喷砂去除掉了。
2. 氧化镁系包埋材料
氧化镁系是作为针对石英类包埋材料与熔钛反应大的特点而开发出来的一类包埋材料,其突出的优点就是铸件表面光洁,污染极小。Ida等[25,26]首先报道了钛铸件表面硬度的增高是由于吸收了氧所致,而且测得镁系包埋材料所铸的铸件硬度增高比磷酸盐系者低。这种包埋材料通常以高纯度电熔氧化镁为骨材,曾以磷酸盐或正硅酸乙酯为结合剂。现在多用氧化铝粘固剂作结合剂,用水混合,操作性能较好,硬化时间适宜,脱模良好。
Kazuo IDA等[27]比较传统的磷酸盐结合二氧化硅系包埋料和氧化镁系包埋料的铸钛性能,结果表明,氧化镁系包埋料所铸纯钛铸件的维氏显微硬度、表面粗糙度、铸件抗张强度、铸流率等各方面均比磷酸盐结合二氧化硅系包埋料好,氧化镁对纯钛铸件的表面性能影响很小。他认为氧化镁系包埋料比二氧化硅系包埋料更适合于钛的铸造,在铸模温度为800℃时氧化镁系包埋料的热膨胀率与二氧化硅系包埋料接近。Hung[28]也进行过类似的比较研究,结果表明氧化镁系包埋料所铸的纯钛铸件比石英系包埋料者更加精确致密。Okabe等[29]利用氧化镁包埋料对三种钛合金进行铸造,铸模温度为200℃,结果表明,铸件的抗张强度、屈服强度、延展率及弹性模量的测试结果令人满意。
Syverud等人[30]比较了四种包埋材料(Bellavest T, Rematitan Plus, Titavest CB和Titanium vest),应用氩气弧铸造机进行铸造,研究铸件的精度与包埋材料气体渗透性的关系。发现气体渗透性最差的Bellavest T包埋料铸造不完全,而渗透性最好的Titavest CB铸件完好、精确。Titavest CB为MgO系包埋料,其它三种均为石英系包埋料。在扫描电镜下观察发现Titavest CB包埋料中的MgO颗粒表现为高密集状态,较SiO2包埋料更易于凝聚,形成很多缝隙和小的球形孔,有利于铸模腔中的氩气通过包埋料排出,避免了过高压力使得气体回流而影响熔金的浇注。然而,Watanabe[23]的研究结果与此相反。他在实验中选用石英系和氧化镁系两种包埋料铸造模拟的三单位纯钛固定义齿,测量固定义齿的边缘浮升量,结果表明两种包埋料的纯钛铸造精度没有统计学差异。他认为用石英系包埋料铸造模拟纯钛固定桥可以达到常规要求的精度。
责任编辑:姚红祥 |