纯钛表面电子束蒸镀钴铬合金涂层对钛瓷结合强度影响的研究

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目的:应用电子束蒸镀的方法于纯钛表面沉积不同厚度钴铬合金涂层以研究其对钛瓷结合强度的影响。方法:将60片切削钛片(25mm×5mm×0.5mm)随机分成5组,钛片均经过喷砂处理。其中4组为实验组,通过电子束蒸镀的方式于表面形成不同厚度的钴铬合金涂层,其厚度分别为20nm(A组)、40nm(B组)、60nm(C组)、80nm(D组),E组为对照组,仅喷砂处理。钴铬合金涂层制备完成后,每组随机选取3个试件进行涂层表面的扫描电镜(SEM)观察及能谱分析(EDS),试件进行烤瓷后通过三点弯曲力学试验检测钛瓷结合强度,对测得的数据进行统计学分析。瓷剥脱后,利用扫描电镜(SEM)观察瓷剥脱后钛表面形貌,能谱分析(EDS)观察其元素种类。每组选择烤瓷后的钛片两片,环氧树脂包埋,打磨抛光暴露钛-瓷结合界面后,利用扫描电镜(SEM)和线性分析对钛-瓷横断截面进行观察和分析。结果:扫描电镜下观察镀膜后试件表面形貌,涂层厚度的改变导致钛片的表面结构发生变化,E组(喷砂对照组)钛片表面呈凹凸不平锐利状结构,凸起间可见孔洞。各实验组钛片表面电镜下呈凹凸状结构,未见明显孔洞结构,孔洞得到良好的覆盖,其中B组钛片试件表面凹凸状结构的边缘变得圆钝,未见明显尖锐结构。EDS分析结果:实验组各组钛片表面均检测出钴、铬元素,随着涂层厚度的增加,钴、铬元素的含量相应增高,各实验组间钴、铬的含量差异具有统计学意义(P<0.05)。对照组试件表面未检测出钴、铬元素。三点弯曲实验结果:A、B、C、D、E五组钛瓷结合强度分别为:(36.11±1.17)MPa、(43.33±1.17)MPa、(39.95±2.22)MPa、(38.85±1.10)MPa和(30.23±1.94)MPa。实验组钛瓷结合强度均高于喷砂对照组(P<0.05),且高于ISO 9693规定的临床标准,其中B组(40nm)的钛瓷结合强度高于其它各组(P<0.05)。E组瓷剥脱界面未见瓷粉残留并伴有孔洞结构形成,B组钛片瓷剥脱后表面瓷粉残留较多且高于其它实验组。对各组钛瓷横断界面的微观形貌进行观察可见:B组钛瓷结合界面结合紧密无孔洞及裂隙等缺陷,A,C,D三组钛瓷结合较紧密但结合界面仍可见少量孔洞,E组钛瓷结合最为疏松,结合界面裂隙十分明显,钛瓷结合处可见大量孔洞。钛瓷结合界面线性分析结果示:B组试件控氧效果最佳,强于其它各组。结论:通过电子束蒸镀的方式于纯钛表面形成适宜厚度的钴铬合金涂层可提高钛瓷结合强度。
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