制陶 原理

制陶 原理
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制陶 原理
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陶瓷的组成
在高熔陶瓷被制造商用来使用,几乎不用来制作个别陶瓷修复体.该材料含75%～85%长石,12%～22%石英和4%高岭土.长石形成玻璃相,作为石英的基质,石英在烧结后仍呈悬浮状.
石英（SiO2）在陶瓷中用做增强剂.在正常烧结温度下,它没有结构上的变化,起到在高温下稳定块体（mass）的作用.
牙科陶瓷中所用的长石系硅酸铝钾（K2O Al2O3 6SiO2）和钠长石（Na2O Al2O3 6SiO2）的混合物.天然长石绝无纯品,K2O和Na2O的比例各不相同.在大约1250至1500°C（2280～2370°F）,长石熔化变成带有游离晶体硅相的玻璃.
长石中的氧化钠可降低熔化温度,而氧化钾可增加熔化玻璃的粘度,减少烧结过程中陶瓷的热塑性流动（pyroplastic flow）.这是一个有用的性能,因为它能防止边缘变圆、牙齿形状的丧失以及表面印迹的消失,利于形成生动的外观.
高岭土系水合硅酸铝（Al2O3 2SiO2 2H2O）,起粘合剂的作用以提高未烧结陶瓷的成型能力.因其不透明,故含量极小.
尽管许多修复陶瓷含有石英的游离晶体相,但它们应被描述为玻璃；更确切的讲,高熔陶瓷可被称做“长石玻璃”.
在中熔和低熔陶瓷的生产中,制造商将各种成分混合起来将其熔化,然后在水中骤冷.骤冷导致内部应力,使整个玻璃产生大量的裂缝和断裂.这一过程叫玻璃料的加热处理,产品叫做玻璃料.如此形成的易碎结构很容易被碾成粉末,供上瓷师使用.
在陶瓷的预熔过程中,组分间发生热化学反应,并出现与此反应相关的收缩.在随后的技工室烧结过程中,粉末熔在一起形成修复体.熔化温度取决于玻璃的组成,必须小心控制以尽量减小热塑性流动.
钾碱（potash）和钠碱（soda）是以碳酸盐或天然矿物质（如长石）的形式被引入.在后一种情况下,加入一些二氧化硅和氧化铝.硼可以硼砂或硼酸的形式存在.石灰可以碳酸钙的形式加入,在玻璃料的加热处理（fritting）过程中,碳酸钙回复为氧化钙（CaO）.
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-- 作者：瓷痴
-- 发布时间：2005-3-22 22:45:00
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◇特殊类型的陶瓷
选择陶瓷作为修复材料的主要理由在于,可以获得半透明性、颜色和明暗度等方面匹配的高度美观性能.为了达到这一目的,需要各种特殊类型的陶瓷.
彩色玻璃料（Color frits） 为了获得模拟天然牙所需的各种色调,在牙用陶瓷中加入彩色玻璃料.这些色料是这样生产的：将金属氧化物与微细的玻璃和长石熔化在一起,然后在碾成粉末.这些粉末与不含色料的粉状玻璃料混合以形成合适的颜色.金属氧化物及其对应的颜色如下：铁或镍氧化物,褐色；铜氧化物,绿色；钛氧化物,黄褐色；锰氧化物,淡紫色；钴氧化物,兰色.不透明性可以通过加入锆、钛或锡的氧化物来获得.
着色剂（Stains） 其制造方法同彩色玻璃料.它们被用做表面染色剂（colorants）,或用以再现釉质裂纹线、钙化不全区域或陶瓷修复物体部的其它缺陷.着色剂常为低熔玻璃,其应用温度低于修复体的熟化温度.
上光剂或上釉剂（Overglazes） 一种瓷粉,应用与烧结后的陶瓷修复体.它在陶瓷修复体表面形成一透明的光泽层,其熟化温度低于体瓷.结果为一无孔的光泽或半光泽表面.
上釉剂的热膨胀系数应略低于陶瓷体部.如果上釉剂热膨胀系数高于体部,则其冷却时出现辐射状张力.所产生的应力可引起表面裂纹.应力越大,所产生的裂纹越细微.反之,如果上釉剂的热膨胀系数明显低于体部陶瓷,压缩应力可引起上釉层龟裂剥落.
在上述任何一种情况下,上釉层在口内均可发生损坏.陶瓷表面必须光滑以尽量减少菌斑附着和软组织反应.上釉层的丧失使粗糙有时是多孔的体瓷表面暴露出来.而且,强度也降低.
如果牙用陶瓷玻璃料中的所有组分完全熔化而形成一单相玻璃,这样的陶瓷可以进行“自身上釉”（self-glazed）.由于每一陶瓷（玻璃）粒子均在同一温度熔化,故自身上釉可以通过延长陶瓷的熟化时间来实现,这将在后面讨论.
◇在方面陶瓷的应用
陶瓷甲冠由数层陶瓷构成.每一层都必须过大以弥补烧结时的收缩.一般采用中熔或低熔陶瓷,在部分真空下烧结.
不论熔化温度如何,此种修复体的制作要使用三种陶瓷.遮色瓷用于遮盖粘固剂颜色,其中含有不透明成分如锆或钛的氧化物.体瓷或本质瓷是一种具有高色彩饱和度的长石玻璃,用于构成冠龈部或体部的主体.第三种是釉质瓷,也是一种长石玻璃,用于覆盖体瓷以形成天然端所固有的独特的半透明性.
铝瓷冠（aluminous porcelain crown）由体瓷或核瓷构成,这是一种含有40～50%氧化铝晶体的低熔玻璃.通常玻璃类型的体瓷再烧结于铝核上,还要应用釉质瓷.铝瓷冠的理论基础如下.
氧化铝粒子（Al2O3）具有较高的弹性模量,其强度比石英高得多,可以更有效地阻止折裂蔓延.选做基质的玻璃应具有与氧化铝相同的热膨胀系数.在这种情况下,裂纹通过氧化铝粒子蔓延.由于氧化铝粒子比玻璃更难以折断,故裂纹蔓延所需的能量就要大于单通过玻璃所需的能量.这样,氧化铝就承受了大部分负荷,而氧化铝-玻璃复合体的强度就随着氧化铝含量的增加而提高.50%重量比的氧化铝-玻璃其强度为单独玻璃相的两倍.
然而,如果两个相的热膨胀系数不同,则折裂在颗粒间蔓延,强度下降.
采用高纯度氧化铝（一般在97%以上）作为半透明陶瓷的衬底,修复体可获得更高强度.将通常的半透明牙用陶瓷作为罩面熔结于氧化铝表面.然而,氧化铝的熔化温度远高于通常的牙科技工设备所能达到的温度.因此,出现了预成铝土衬底.这种预成的高氧化铝增强物可用于制作桥体、桩冠或小的固定桥.
金属增强陶瓷冠即金瓷冠是目前应用最广泛的牙科陶瓷修复体.它由铸造金属底帽和其上烧结的瓷面所组成.
金属增强物使得陶瓷可用于固定桥制作和那些有张力和剪力的部位.这一类修复体将在本章后面详细讨论.
简言之,在这一技术中,遮色瓷熔附于铸件上以遮盖金属.遮色瓷含有大量金属氧化物不透明成分,应用厚度为0.1～0.2mm.由于遮色瓷具有反射性,故要获得适宜的美观,其上必须覆盖至少1mm厚度的瓷面.