三种不同合金在人工唾液中耐腐蚀性能的研究

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随着冶金术的发展,金属材料在口腔医学中的应用日趋广泛,成为口腔材料的基础材料。由于金属及合金材料具有良好的物理机械性能和一定的生物相容性能,目前已经将其广泛用于口腔修复、正畸、充填和种植等领域。Ni-Cr合金、Au-Pt合金为目前口腔修复中制作金属烤瓷修复体的主要合金。其中Au-Pt合金属贵金属烤瓷合金,Ni-Cr合金属非贵金属烤瓷合金。金属的腐蚀到处可见,若用于口腔临床的金属材料被腐蚀,不但使机械性能下降,还可能给身体带来损害。因此了解金属的腐蚀性能非常重要。金属受周围介质化学作用而引起的腐蚀,一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。电化学腐蚀即为金属与电解质溶液相接触,形成原电池而发生的腐蚀损坏现象。口腔内合金的腐蚀主要是电化学腐蚀。用电化学方法测试金属的腐蚀性,具有灵敏、快速的优点,并可用于现场监控,因而得到人们的普遍重视。稳态电位反映腐蚀倾向,极化电阻反映腐蚀速度,极化曲线反映耐腐蚀性能。其中,动电位极化法(极化曲线),可在短期内得到定量资料(如:开路电位、破坏电位、钝化区范围等)是目前在体外实验中评价牙科合金腐蚀性能比较可靠的方法。本研究的目的在于利用电化学方法在模拟口腔环境中,<WP=47>从定量角度探讨Ni-Cr合金、Ti-6Al-4V合金、Au-Pt合金的耐腐蚀性能,用以指导临床实践。本研究首先制备三种合金材料的试样,其中Ti-6Al-4V和Au-Pt试件自板材截取,Ni-Cr合金试件按齿科常规包埋铸造后切除铸道,去除表面包埋料,喷砂处理。所有试件规格为10mm的薄片状,每组3片。每个试样的测试面经碳化硅水砂纸逐级磨光至1000目。实验前24小时,试件经无水乙醇超声清洁、蒸馏水冲洗后吹干备用。每个试件连接一导线,暴露测试面积为0.25cm2,其余部分以指甲油密封。首先将三种不同合金试件分别浸泡于37。C人工唾液中,使表面趋于稳定。24小时后测试试样的稳态电位,至电位上下波动幅度不超过2mV有效,并以此作为初始扫描电位。其次进行动电位极化曲线测量:在CHI660A电化学测试系统中采用动电位扫描法测试试件在37。C人工唾液中的极化曲线。饱和甘汞电极作为参比电极 ,铂电极作辅助电极,扫描速度为1mV/S,最终扫描电位约为2V.每种材料重复三个试样,3种试样共得出9条极化曲线。通过微机控制系统从每种材料的3条极化曲线中取一条极化曲线,并将它们进行叠加,以比较不同材料间的极化曲线形状。然后用扫描电子显微镜观察经阳极极化试验的每个试样测试面的形态,并照相。用X-射线衍射仪分析表面生成物的物相. 自腐蚀电位(又称稳态电位)是腐蚀体系在不受外加电压的影响下测得的稳定电位,是反映金<WP=48>属腐蚀倾向的重要指标。根据电化学理论,稳态电位(Ecorr)越负,合金的腐蚀倾向越大;Ecorr值越正,腐蚀倾向越小。实验结果所表示的三种合金的自腐蚀电位,顺序由正到负依次为:Au-Pt、Ti-6Al-4V、Ni-Cr。表明Au-Pt合金的腐蚀倾向最小,Ni-Cr合金的腐蚀倾向相比之下最大,Ti-6Al-4V居两者之间。口腔环境电位一般不超过600mV,从极化曲线可看出,在600mV以下,金铂合金和钛合金的电流密度均接近0,镍铬合金在此电位的电流密度为2mA/cm2.显然镍铬合金的耐腐蚀性比其他两种合金为差。由极化曲线可知,阳极扫描开始后,随着电位的增加电流亦增加。电位在0.4V-0.5V之间,电流急剧增大,这是Ni-Cr合金的孔蚀阶段。这是由于形成了可溶性的高价金属离子,引起钝化膜的破坏,发生孔蚀。此时电流急剧上升,即金属开始腐蚀了。而Au-Pt合金和Ti-6Al-4V合金当电位进一步升到1.2V时,仍处于钝化区而无过钝化现象。这说明虽然Ni-Cr合金表面有钝化膜形成,但不如Au-Pt合金和Ti-6Al-4V合金的钝化膜稳定。根据电化学理论,合金的过钝化电位越正,钝化区愈宽,则合金愈耐腐蚀。由极化曲线可知,Au-Pt合金和Ti-6Al-4V合金当电位升到大于1.2V时仍未出现过钝化区,而Au-Pt合金和Ti-6Al-4V合金的钝化区明显宽于Ni-Cr合金。说明Ni-Cr合金的耐腐蚀性能远不如其他两种合金 。三种材料经动电位扫描的阳极极化后,从肉眼观察和SEM<WP=49>观察均表明Ni-Cr合金试件表面发生了明显的腐蚀,而Au-Pt合金和Ti-6Al-4V合金无明显改变。且Ni-Cr合金试件发生的腐蚀为全面腐蚀和局部点蚀。X-射线衍射法测得Ni-Cr合金表面生成物以Cr2O3为主,Au-Pt合金表面无化合物生成,Ti-6Al-4V合金表面生成物以TiO2为主 。通过稳态电位测定和极化曲线分析,结合SEM观察与X-射线衍射图谱分析得出结论:在人工唾液中,Au-Pt合金与Ti-6Al-4V合金有较好的耐腐蚀性,Ni-Cr合金的耐腐蚀性相对为差。建议如果患者经济条件允许,尽可能选择贵金属修复体。针对我国当前的状况,由于金合金价格高,多数牙科患者经济能力有限,而价格低廉的镍铬合金等存在着腐蚀、致敏等不足。因此,开发新型牙科金属材料非常必要。牙科合金的发展方向应该是降低成本、提高生物相容性、改善性能,使其适合口腔医学的不同需求。
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