口腔医学中应用的陶瓷，包括烤瓷、金属烤瓷、铸造陶瓷、种植陶瓷、陶瓷牙等。陶瓷在口腔医学中正式应用是1774年法国的Duchateau采用陶瓷作义齿开始的。
自从1900年以来，陶瓷已被用来制作牙冠。那时使用的是长石质烤瓷。氧化铝增强陶瓷是以后引入的，以改善力学性能。在过去的20年中，已引入许多制作全瓷修复体的新材料和技术。它们包括粉浆浇铸、切削及热压全瓷材料。这些新材料和技术拓宽了全瓷材料的应用范围，而且在某些情况下使得加工更容易。
作为后牙复合树脂替代物，瓷嵌体和高嵌体正在变得越来越受欢迎。它们比后牙复合树脂具有更好的耐磨性，因此更加耐久。然而，调和也更加困难，如果不充分抛光的话，能导致对颌牙磨损。瓷嵌体的边缘裂隙大于金嵌体或高嵌体。当预料有大咬力时，不要使用这些材料。
瓷美容贴面（贴面片）是黏结到预备牙齿唇面的一层烤瓷，以覆盖难看的部位。瓷贴面是定制的并在牙科技工室内制作。最初瓷贴面由长石质烤瓷制作并烧结。目前，大多数瓷贴面通过热压技术用白榴石增强陶瓷或二硅酸锂陶瓷制作。为获得充足的黏结，用磷酸酸蚀牙釉质，并用稀释的氢氟酸酸蚀瓷贴面的黏结面，然后用硅烷偶联剂处理，使用特别配制用于黏结的复合树脂来黏结贴面。
口腔陶瓷材料的性能、结构与分类
一、陶瓷材料的结构
1.相组成陶瓷材料的纤维结构由三种相组成，即晶相、玻璃相和气相。
晶相是陶瓷材料中最主要的组成相，陶瓷的物理、化学性质主要由晶相决定，其中立方、四方和六方晶系最为重要。
玻璃相是非晶态结构的低熔点固体。不同的陶瓷，其中的玻璃相含量不同。它的作用是充填晶粒间隙，黏结晶粒，提高陶瓷材料的致密程度、降低烧结温度、改善工艺、抑制晶粒长大等。
气相即气孔，在陶瓷材料中起着重要作用，是在加工过程中形成并保留下来的，有些可通过特殊工艺方法获得。陶瓷的许多性能随着气孔率、气孔尺寸分布的不同可在很大范围内变化。合理控制陶瓷中气孔的数量、形态和分布极为重要。
2.结合键包括离子键、共价键和离子键与共价键的混合键。
离子键以正、负离子间的静电作用力为结合力，离子键没有方向。离子晶体的强度较高，组成的陶瓷强度高、硬度高，但脆性也大。
共价键具有方向性和饱和性，因此共价晶体中原子的堆积密度较小。共价晶体键强度较高，且具有稳定的结构，所以这类陶瓷熔点高、硬度高、脆性大、热胀系数小。
口腔陶瓷材料多为混合键结合，既有离子键结合，又有共价键结合。
二、口腔陶瓷材料的性能
1.物理性能口腔陶瓷材料的密度为2.4g/cm3，其线收缩率13%～70%，体积收缩率35%～50%。口腔陶瓷材料表面光泽度高，有透明性和半透明性，能恢复牙体组织的天然色，美观性是口腔材料中最佳的。
2.机械性能口腔陶瓷的压缩强度、硬度及耐磨度都非常高，但它的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度较低。
3.化学性能口腔陶瓷材料的化学性能是口腔材料中最稳定的，可耐受许多化学物质的作用而不发生变化。陶瓷修复体长期在口腔环境中，对食物、饮料、唾液、体液、微生物及酶的作用，均不会产生变质、变性。
4.生物性能无论是植入人体还是在口腔内使用，均有优良的生物性能。
三、口腔陶瓷材料的分类
口腔陶瓷材料的分类按临床用途分为金属烤瓷、烧结全瓷、热压全瓷、铸造陶瓷、种植陶瓷及成品瓷牙等，按临床使用部位可分为植入体内和非植入体内的陶瓷。
金属烤瓷
一、对瓷-金属系统的要求
1.金属的熔化温度高。熔化温度必须充分地比瓷和用于连接桥体的焊接温度高（＞100℃）。
2.瓷的熔化温度低。熔化温度必须比用于全瓷修复的瓷核低，以保证基底核不发生变形。
3.当以粉浆应用时，应容易润湿合金，防止在界面形成气孔。一般接触角应为60°或更小。
4.瓷和金属间必须具有良好的结合，并通过瓷与金属表面的金属氧化物的相互作用和金属冠核的粗化形成结合。
5.瓷与金属的热膨胀系数应相容，以使在制作过程中瓷不开裂。
6.合金冠核具有充分的刚性和强度。对于固定桥和后牙冠来说，这一要求特别重要。合金的高刚性通过减少变形和应变而减小瓷中的应力。在固定桥的邻接区域，高强度是必须的。
7.必须具有较高的抗挠曲性。合金冠核相对较薄，在烧烤瓷的过程中不应发生变形，否则修复体的适合性将受到影响。
8.即使合金的熔化温度较高，也需要金属冠核铸件准确性好。
9.修复体的合理设计是关键。牙齿的预备应为合金预留适当的厚度，也应为瓷提供能形成适当厚度的足够空间，以便形成美观的修复体。在某些情况下，瓷-金属修复体具有超过全瓷修复体的优势，因为瓷-金属修复体为了获得合适的厚度需要切割较少的牙齿结构。然而，对于小而低的前牙，全瓷修复体具有美观方面的优点，因为对于瓷-金属修复体，很难去除足以为冠核和美观性瓷饰面层提供空间的牙齿结构。肩台的几何外形应为浅圆角形或者为一斜面，为瓷提供足够的体积并避免该部位断裂。如果修复体没有完全被瓷覆盖，则瓷-金属结合部位应尽可能远离与对牙接触的部位。
瓷和金属的结合强度也许是最重要的要求，因而应给予特别的关注。一般该结合是通过金属表面氧化物和瓷里的氧化物间扩散形成的化学吸附的结果。这些氧化物是瓷在金属表面润湿及瓷烧结过程中形成的。这些修复体最常见的力学破坏是瓷从金属上脱落。许多因素影响金-瓷结合，形成牢固的化学键、两材料间的机械嵌合及残余应力。此外，如前面提到的那样，瓷必须润湿并熔附到金属表面上，形成均匀无孔的界面。对于金属种植体表面的瓷涂层来说，这些因素也是重要的。
金瓷间有许多牢固化学键，并有能将两材料结合在一起的勾突固位作用，这样的金瓷界面能明显产生牢固的结合。然而，形成具有牢固化学键金瓷界面的方法尚未开发出来。但是已证明金属表面氧化物的形成促成了牢固结合的形成。
用于瓷熔附金属修复体的瓷必须满足5个要求：①必须模拟自然牙的外观；②必须在相对较低的温度下熔结；③必须具有与用于瓷-金属结合的合金相匹配的热膨胀系数；④必须耐受口腔环境；⑤必须不能过度磨耗对牙。
这些瓷由无定形玻璃基质和其中的晶相组成。它们主要含有SiO2、Al2O3、Na2O和K2O。瓷中也加有遮色剂（TiO2、ZrO2、SnO2）和各种热稳定颜料。为了与牙齿外观相匹配，可加入少量诸如稀土氧化物（CeO2）这样的荧光颜料。陶瓷的性质，连同它们的玻璃基质和晶体相，能产生很像牙齿那样的半透明性外观，而颜料和遮色剂控制着修复体的颜色和半透明性。通过加入氧化钾和称为白榴石（KAlSi2O6）的高膨胀相的形成，可以形成较高的膨胀。高膨胀相提高了瓷的热膨胀，这样它可与牙科合金匹配。玻璃基质中的氧化钠和氧化钾可将熔化温度降至930～980℃；低熔陶瓷具有羟基，而且更多的Na2O能将熔化温度降至低达660℃。这些陶瓷不会腐蚀，而且耐受口腔环境中的唾液。然而，由于它们的高硬度，它们可造成对牙磨损，如果由于不正确的制作而使瓷表面粗糙或在口腔环境中变粗糙，对牙的磨损更显著。更新型的产品对天然牙的磨损较少。这些新型陶瓷的压缩强度也较大，这允许它们用于修复体面。与金属结合的瓷的拉伸强度为35MPa，压缩强度为860MPa，剪切强度为120MPa，弯曲强度为60MPa。
二、烤瓷材料的基本原料组成
烤瓷材料主要由长石、石英、白陶土、助熔剂、着色剂、遮色剂等原料组成。
1.长石
长石是烤瓷材料的主要成分，主要采用天然钾长石（K2O·Al2O3·6SiO2）和钠长石（Na2O·A12O3·6SiO2）的混合物。长石融化后形成玻璃基质。不同金属氧化物与钾长石在高温（1250～1500℃）下烧结后，可生成白榴石（硅酸铝钾）结晶及玻璃相，使材料软化并产生流动。玻璃相的软化可使瓷粉颗粒结合在一起，并使石英和白陶土紧密结合。
2.石英
石英主要成分为二氧化硅，分子式SiO2，熔点约1800℃。它在烧结过程中不发生变化，呈细晶体颗粒悬浮在玻璃相（熔化的长石及白陶土）中，作为增强剂，增加材料的强度。因石英的折光率较大，在不连续的界面上产生光散射。故石英含量大时能降低烤瓷的透明度。
3.白陶土或高岭土
白陶土或高岭土为一种黏土，分子式A12O3·2SiO2·2H2O，易与长石结合，提高陶瓷的韧性和不透明性。本身有可塑性，使材料易于塑形，烧结后有一定强度，但不透明且失水后收缩率大。
4.助熔剂
助熔剂主要成分是碳酸钠、硼酸钠及碳酸钾，用以降低陶瓷的熔点。助熔剂用量越少，熔点越高，孔隙越多。
全瓷材料
一、烧结全瓷材料
烧结全瓷材料是采用烧结技术作全瓷修复体的材料，包括铝基瓷、白榴石增强长石质烤瓷及氧化镁基核烤瓷。
（一）氧化铝基烤瓷
氧化铝质烤瓷是在长石质烤瓷基础上发展起来的，这种瓷是在铂箔上烧制的。它是在玻璃质中含35%（体积分数），40%～50%重量以上氧化铝晶体的陶瓷。1965年，Mclean首先将铝瓷用于牙科，在传统长石质瓷中加入40%～50%粒径小于20pm的氧化铝晶体。
氧化铝质烤瓷是由外层材料（透明瓷）和高强度的内层材料也叫核心部材料或核瓷、底层瓷组成。氧化铝质烤瓷的外层材料，分为体瓷料和釉瓷料。一般烧结温度900℃～950℃。体瓷料、釉瓷料中含氧化铝结晶体，但含量少于核心部材料。在玻璃基质中分布的氧化铝晶体，成为陶瓷材料的骨架。由于Al2O3强度比长石质瓷中的SiO2晶体的强度大，且弹性模量大，弯曲强度为138MPa，故氧化铝晶体能更有效地预防裂纹扩展。氧化铝晶体的线胀系数与其玻璃基质相似，因此氧化铝晶体相与玻璃基质相结合非常好，因而其强度比白榴石陶瓷强度高。但透明性差，故只能用于制作全瓷冠的核部分（核瓷、底层）及烤瓷罩冠的内层，其外表面再烧结上强度较低但透明度较好的牙体瓷及釉质瓷。氧化铝质烤瓷的机械强度明显高于长石质烤瓷。
（二）白榴石增强长石质烤瓷
含有体积含量高达45%的四方晶系白榴石的长石质烤瓷可用于制作全瓷烧结修复体。较大含量的白榴石能产生较高的抗曲强度和压缩强度。材料中大量的白榴石也造成较大的热膨胀系数。较大的热收缩会使白榴石和玻璃基质间失去匹配，导致冷却时白榴石晶体周围的玻璃基质形成切线压应力。这些应力起到了裂纹挡板的作用，可提高脆弱玻璃相的抗裂纹扩展能力。
（三）氧化镁基核烤瓷
高膨胀氧化镁核材料与用于瓷金属修复体的牙本质瓷相符合。该材料的优点是可在技工室用更广泛易得的瓷-金属修复用烤瓷来对其饰面。上釉可显著增强氧化镁核材料，可将其表面置于残余压应力之下，断裂发生时必须先克服该应力。
烧结全瓷修复正逐渐被热压全瓷修复替代，后者简化了加工过程。
二、热压全瓷材料
热压全瓷材料又称注射成型玻璃陶瓷、注射成型牙科陶瓷或预压陶瓷，依靠在高温下施加外来压力（热压工艺），将陶瓷在高温下加压注入型腔，制作全瓷修复体的陶瓷。用于制作全瓷冠、嵌体、高嵌体、贴面。热压一般有助于避免形成大孔隙，并促进晶相在玻璃基质内充分分散。许多瓷系统的力学性能得到最优化，并具有高密度和小晶体尺寸。
（一）白榴石基
白榴石是作为增强相使用的，含量为35%～55%。瓷块有各种色泽，这些热压瓷最终纤维结构由分散于玻璃基质中的1～5μm大小的白榴石晶体组成。有两种技术可用：着色技术和涉及应用饰面烤瓷的分层技术。这两种技术所制的烤瓷修复结构可产生相当的平均弯曲强度值。这些陶瓷的弯曲强度（120MPa）大约是传统长石质烤瓷的两倍。主要缺点是设备的初次投资大，与其他全瓷系统相比，强度相对较低。
（二）二硅酸锂基
这种材料含有二硅酸锂作为主晶相，在890℃～920℃进行热压，设备与白榴石基瓷一样，然后在热压成型的修复体上涂上与热膨胀相匹配的玻璃层。这种瓷的优点是有优越的弯曲强度和断裂韧性，这些性能扩展了他们的应用。
热压瓷的优点包括：白榴石增强材料的良好美观性，二硅酸锂基材料的高强度以及能够使用熟悉的失蜡技术，该方法的加工时间较短，边缘准确性在可接受范围。
可切削陶瓷
可切削陶瓷是指能够用普通金属加工机械进行车、刨、铣、钻孔等工艺加工的特种陶瓷。陶瓷玻璃基质中所含的结晶相在陶瓷被加工时既允许裂纹切入，又能限制其任意扩展，表现出良好的可切削性，可借助特殊设备将可切削陶瓷加工切削成嵌体、高嵌体、贴面。主要有如下几种可切削陶瓷。
钾长石为主晶相的玻璃陶瓷：有好几种色泽，弯曲强度中等（105MPa）。
云母基玻璃陶瓷：由分散于玻璃基质中的云母晶体（50%～60%体积）组成。晶体为长形，随机排列，云母晶体被拉长并随即取向。由于云母的晶体结构，裂纹沿着晶体而被折向。这使此类玻璃陶瓷有良好的加工性能和230MPa的弯曲强度。
有几种系统用于可切削陶瓷的制作，一种系统是使用CAD/CAM（计算机辅助设计/计算机辅助制造）技术，可在一次就诊时间里制作修复体，边缘准确性差，设备昂贵；另一种系统是用靠模铣来制作嵌体、高嵌体及贴面等。先在传统的人造石代型上制作一个硬质树脂模型。然后使用原理类似于配钥匙机的缩放仪样设备，按照手工制作的模型的样子铣削瓷块。缺点是加工的修复体的边缘密合度差，设备也很昂贵。
（一）CAD/CAM 技术
CAD/CAM
概念首次引入口腔修复领域即固定修复领域是在1971年，第一台用CAD/CAM系统制作修复体的样机于1983年在法国问世。目前较成功的系统有美国的Rekow系统、瑞士的Cerec系统、法国的Duret系统等。
固定修复领域的CAD/CAM系统主要包括三大内容：①牙冠形状的三维测量及计算机绘图或视屏模型或数值模型的建立；②计算机辅助固定修复体的设计；③计算机辅助修复体的制作。
首先在备好的牙体进行扫描，取得牙预备体的光学“印模”（三维信息），之后计算机将光学信息数字化输入计算机中，得到牙预备体的立体影像（此步骤代替了人造石代型）。再在其上用计算机辅助设计修复体（此步骤代替蜡型制作）。最后经计算机控制的切削器具，对可切削陶瓷瓷块进行机械加工，切割制作成修复体（此步骤代替失蜡铸造技术）。采用此技术，可用于制作精确的贴面、冠、嵌体及高嵌体的组织面及固定桥等固定修复体。修复体核心部陶瓷内孔隙少。切削过程仅几分钟，不需取印模，省时，患者就诊一次即可完成。虽然方便，但CAD/CAM系统设备昂贵，且制作的修复体边缘精确性差，与牙体之间有约100～150μm的间隙。采用树脂基水门汀黏着修复体，可补偿边缘不密合的问题。有些系统需花费大量时间用于手工调磨修整胎面外形及抛光。
（二）复制切削技术
采用复制切削技术，将可切削陶瓷块制成嵌体、高嵌体及贴面。在传统人造石代型上制作硬树脂模型，之后以树脂修复体为模型，用类似配钥匙的缩放仪切削陶瓷块，制作出与树脂模型一致的瓷修复体。但修复体的边缘精确性仍是问题。与CAD/CAM技术相比，其缺点是需取印模，修复体不能一次就诊完成，且设备昂贵。用复制切削技术制作的修复体边缘准确性同传统的烤瓷烧结技术。
（三）技工室CAD/CAM技术
近年来，工业（技工室）CAD/CAM技术用于制作冠。技术人员将代型机械扫描，数据被输送到工作站，在那里用计算机控制切削机切削出一个放大的代型。目的是补偿烧结收缩。随后于代型上压实氧化铝粉，再次切削，最后于高温下烧结。缺点：不能一次就诊完成，设备昂贵，边缘精确度不高。另一缺点是除氧化铝基陶瓷外，此类陶瓷透明度差，强度也不能令人满意。
铸造陶瓷
齿科铸造陶瓷又叫玻璃陶瓷，是可用失蜡铸造工艺成型的陶瓷。它是一种结晶化玻璃，通过玻璃加热过程中进行控制晶化而制得的一种含有大量微晶体的多固体材料。先经铸造工艺以玻璃态成型，之后经热处理产生结晶相而瓷化，使材料获得足够的强度。1984年Coring公司和Dentsply公司推出商品Dicor铸造陶瓷用于口腔修复体的制作。目前商品铸造陶瓷多采用玻璃陶瓷作为铸造陶瓷材料。在最初熔化铸造成型时，它是一种非结晶结构体的玻璃态。铸造后，再将铸件置于特定温度下进行结晶化热处理使之瓷化。铸造陶瓷在高温熔化后具有良好的流动性，可浇铸成各种所需形状的修复体，由于在玻璃基质中含有一种或多种成核剂，因此热处理后通过控制玻璃中的成核及结晶生长，从而析出结晶相而瓷化，此时原玻璃态结构丧失，形成玻璃相与结晶相同时存在的玻璃陶瓷。其结晶颗粒可以呈针状或板状等，这些晶体可以防止裂纹的扩展，提高材料的强度，且色泽逼真。故修复体制作主要包括两大步骤，第一步将铸造陶瓷材料经失蜡铸造工艺成型，第二步是将铸造成型的玻璃态修复体进行结晶化热处理使之瓷化而成玻璃陶瓷修复体。铸造陶瓷可用于制作全冠、贴面、嵌体、高嵌体及固位桥等。
（刘党利；彭林红；程涛）
