氧化锆的特性

     全瓷在美容修复中的作用越来越呈现出其优势，而随着新型全瓷材料氧化锆材料的出现，修复已经不在是局限于简单的美容修复。但国内对氧化锆材料的修复仍属于初级的探索阶段，其主要原因是我们的口腔临床医生对材料的相关知识和氧化锆的特性了解甚少，同时又缺少相关的文献，这使得氧化锆材料无法广泛应用于临床。在这里我们查阅了一些氧化锆的相关国内外文献及信息，并做了一下总结，其中有不当之处望加以指正。
     氧化锆的特性1，锆，富藏于碱性岩中，质纯的锆为透明色且坚硬，常被误认为钻石，我们现在临床修复中所使用的氧化锆属于合成锆类，其材料是以斜锆石和锆石英为主。合成类锆中又分为单斜向体聚晶型锆、四方向体聚晶型锆和立方体聚晶相锆。氧化锆的熔点在2710度，如果加入Mg、Y、Ca等氧化物，熔点温度可降低到2500度，在这种温度下可以将四方晶相锆有效的存在于常温下。这就是Y-TZP——即钇稳定四方体聚晶氧化锆，也就是我们临床常用的氧化锆的统称，而氧化锆优良的力学性能正是来源于这种四方向晶型的变化。四方晶相氧化锆在材料使用中，由于外力的诱导会向单斜晶相转变，以消耗部分能量缓解应力，同时相粒子的体积增大效应即抑制裂纹的扩展。值得说明的是Y-TZP也分为不同的种类，大体上分为两种，即HIP和CIP虽然它们的组成成分相同，但由于加工条件及粉末类型选择的差异，使得它们在强度和透光度性方面都会有不同表现。现有的氧化锆是依靠CAD/CAM系统进行加工，国内常见的CAD/CAM系统有：PROCERA、KAVO和CEREC等（CERCON必须增加EYE设备才能算的上CAD/CAM系统），用于CAD/CAM系统的切割的是由＂喷溅－干化＂（spary-dried）粉末成型的氧化锆瓷块，经过研磨后，在1150度～1500度的温度下进行无压力烧结，此时多孔状的预烧结氧化锆型胚会有20％的线性收缩，并开始体现出其强度和透光性的特性。这种技术我们称之为＂热等静压压缩＂——HIP，也就是现在国际上早期推广的HIP氧化锆。从工艺上讲热等静压是在高温下通过气体压力媒介形成的等静压压制技术，从而可激活扩散和蠕变现象的发生，而冷等静压是在室温下通过液体压力媒介形成的等静压压制技术。同时使用HIP工艺的氧化锆粉末量要比传统的CIP(冷等静压压缩)氧化锆多一些，其强度也提高了20％以上，目前国内的有不超过三种CAD/CAM系统能加工的HIP氧化锆，但只有Procera使用了HIP类氧化锆。
        氧化锆的特性2。虽然都属于钇稳定型氧化锆，但CIP和HIP强度上的区分很大。厂家从宣传角度上往往会夸大自己的产品，所以综合角度比较来看Girrbach(HIP)>KAVO(HIP)>Procera（HIP）>CEREC YZ-Cubes≥3M LAVA(CIP)>DCS（HIP）>CERCON（CIP），强度*高的接近1500Mpa(Girrbach)，强度*小的900Mpa（CERCON），目前国内无Girrbach的加工项目（在这需要说明的是由于测试条件及设备的原因，结果会有些出入，特别是3M与DCS的比较）。
       氧化锆的特性3.强度无论是900Mpa也好1200Mpa也好，理论上这种强度已经高于金属的强度了，但我们仍不能忽视影响氧化锆强度的因素。
疲劳期后的强度下降：任何材料在经过使用后会出现疲劳，而强度和韧性都会下降，全瓷也不例外。全瓷材料一般经过5年后的疲劳期，其强度会有50%以上的下降，之后其强度会一直稳定。
      氧化锆的特性4.线性收缩与桥横截面：一般氧化锆在烧结后都会出现20%~50%的收缩，通过钇氧化物的加入（增加强度）及致密度加工会将锆的收缩率控制在20%，但过长的桥体线性收缩加大仍会使强度下降。同时桥体的横截面大小也决定桥的强度，传统全瓷桥的横截面积为4X4（16）平方毫米，而氧化锆可以做到前（牙）8后（牙）９平方毫米大小的横截面，但超过两个桥体时需要设计为9-12-9。（注：CEREC和KAVO的氧化锆每个瓷块都经过了详细的计算，可以**到小数点后５位数，而Procera使用的是HIP氧化锆，不回再次收缩。另外HIP类氧化锆不会受线性收缩影响。）。
      喷砂与技工修改：喷沙以及使用较细粒度的研磨工具一般不会对氧化锆的强度产生影响，但是使用超过125~150um颗粒的砂石研磨或氧化铝喷砂压力超过3.5巴则会造成强度下降； 而研磨工具颗粒缺损严重，造成在修复体出现大量的表面缺陷，此时也将会降低了氧化锆修复体的总体强度。因此我们应尽量避免对内冠进行修改。
氧化锆的透光度：波特兰大学，得出的几种全瓷透光度的排名： InCeram Spinell > Empress2 > Procera(致密烧结氧化铝)>LAVA Zirconia> InCeram Alumina > InCeram Zirconia，从以上数据可以看到，通过工艺的改变氧化锆透光效果将会越来越好。
美观性比较：需要注意的是，氧化锆不具备自然牙所能体现的荧光性，所以必须要依靠饰面瓷来完成。如果按1.2mm的基牙预备量完成的冠来比较，****的是应该是Procera，我想国内见过NobelRondo瓷粉的毕竟是少数，见过的就会吃惊，即使再薄的饰面空间通过该瓷粉的修饰也会出现非常不错的效果（因为Procera氧化锆是国内**使用HIP类的）；其次就应该是KAVO了，KAVO的优势主要是因为氧化锆内冠可以染色，除５种染色剂外，再加上基本的乳白色，一共有６种颜色的内冠（指KAVO的CIP氧化锆）。
       放射性：氧化锆有一定的放射性，主要是锆物质中的氡会对人造成吸入辐射，并产生致癌作用，但这是一个氡含量的问题。而口腔临床使用的锆中远远达不到对人体有致病作用的这种放射量。(卡瓦氧化锆胚块是**通过ISI 10993-1生物认证的材料）
       氧化锆的分辨：高纯度的氧化锆全瓷价格应该在800到1500元(国内的价格)，在这里希望认清氧化锆的基本特征，高纯度的氧化锆表面光滑细致，由于全部采用CAD/CAM系统加工后结晶，内冠厚度十分均匀没有任何粗糙感，光照后会体现出较强的光亮感和半透明感。WOL-CERAM和IN-CERAM为30％氧化锆填加产品，更多的成分仍为氧化铝。其内冠表面粗糙质感差，且无半透明效果，而强度在５年后无法保证在600Mpa以上（WOL-CERAM和IN-CERAM强度５年后应该在200Mpa左右，但强度只有在400Mpa以上的才能应用于牙桥。）。
      通过以上的资料我们可以大致了解到氧化锆的特性及氧化锆在加工中的一些信息，不同的CAD/CAM系统所加工出的氧化锆在强度（致密度）及透光性上仍会有存在质的不同，因此正确地选择氧化锆类型，以及优化工艺流程（CAD/CAM）的选择是至关重要的，目前国内规模较大的义齿生产企业越来越多的使用高速五轴加工中心配合ZECHA钻石涂层氧化锆加工刀具以达到较高的生产水准。至于医生在临床，应熟练的掌握基牙的预备、适应症选择、大量临床经验和材料学的常识了解氧化锆的特性。