钇稳定氧化锆陶瓷(Y-TZP)由于其在应力作用下能够发生马氏体相变而具有极佳的室温力学特性,加之良好的耐磨性能、抗腐蚀性、生物安全性和低的热传导率,使其成为理想的牙科修复用陶瓷材料,与其它牙科陶瓷材料比较,它具有最高的力学性能。目前未着色牙科氧化锆多呈白色到象牙色,具有一定的半透明性,虽然能够较容易的模拟自然牙颜色,但并不能满足临床对修复体颜色的要求,其表面往往需要遮色,这会使材料丧失一部分透明性,而如果氧化锆本身颜色被调整到与拟修复牙齿的明度和饱和度接近,将会使牙齿配色变得简单易行,同时可以节省临床基牙预备空间,获得良好的质感。通常着色可以有两种方法,一种是将预烧结氧化锆浸入含有金属离子的染色液中渗透,然后烧结;另一种方法可以在氧化锆粉体中添加着色氧化物。渗透染色液的方法操作简单,但容易产生着色不均匀的情况,受操作的影响较大,同时并不能常规应用于其它品牌的氧化锆陶瓷,而氧化锆材料在生产中加入着色氧化物,可以控制颜色准确均一,对材料的半透明性影响较小,是一种比较理想的颜色解决方案。Y-TZP陶瓷是牙科全瓷修复的核心瓷材料,具有一定的半透明性,为了获得美观逼真的自然牙形态,氧化锆基底需要构筑饰面瓷,这样就形成了双层瓷结构,将核心瓷着色到什么程度恰好与其上的饰面瓷材料达到良好的颜色匹配是其再现自然牙颜色的关键,其中可能的影响因素有核心瓷的半透明性、明度、饱和度、饰面瓷材料的半透明性或遮色性等。稳定的四方相氧化锆还可以在低温下自然发生向单斜相的相变,尤其是在有水和潮湿的环境中,所引起的强度降低,这一现象被称为低温时效效应(Low-temperature degradation,LTD),氧化锆陶瓷的低温时效效应会导致材料力学性能的下降,对材料在口腔环境中的应力腐蚀可能产生强化作用。本研究的目的是选取适合的着色氧化物对市售的(3Y-TZP)氧化锆粉体进行着色,系统地研究了着色氧化物及其组合着色对氧化锆最终颜色和力学性能的影响,参考VITA-3D Master的明度空间初步制定了5个明度等级的颜色配方,对颜色进行测定,以期获得临床上既常用又通用的着色氧化锆配色方案,考察了着色氧化锆材料与饰面瓷的结合性能和断裂方式,并对市售的多种品牌氧化锆材料和自制产品进行了低温时效性能的研究。结果如下:1.添加单一氧化物对氧化锆颜色的影响:①添加氧化铈后材料的明度为85左右,对a值略有降低,偏绿色品,总体波动范围不大,在-5～-4之间,b值提高,材料的颜色调向黄绿色相偏移,随氧化铈含量的提高,颜色的饱和度增加较大而明度则变化不大。②添加氧化铒后材料的明度略有降低,但仍然偏高(>80),对a值则有明显的提高,b值则降低,随氧化铒含量的提高,材料的颜色调向红兰色相偏移,含量多的略呈紫色,颜色的饱和度比较低。③添加氧化铁后材料的明度呈逐渐下降趋势,变动范围75.27-83.85,添加量超过0.06wt%后对a值则有明显的提高,b值同时增大,材料的颜色调向黄红色相偏移,明度下降的同时饱和度逐渐增大。④添加氧化铋后材料的明度范围83.31～85.24,a值范围1.5～2.15,b值范围7.37～9.19,波动范围不大,总体颜色呈淡橙黄色。2.复合添加剂的影响:①氧化铈、氧化铒复合着色后,随氧化铈和氧化铒含量的增加,对材料明度的影响并不大,范围83.99～86.99,仍然在较高的水平上,单独氧化铈着色使氧化锆呈黄绿色相,a值随氧化铈变化不大,但随氧化铒含量的增加而迅速增大,使材料的着色从黄绿色相向黄红色相偏移,b值随氧化铈含量的增加而增大,但随氧化铒的增加略有降低。②氧化铁和氧化铋复合着色后,与未添加氧化铋而单独添加氧化铁的曲线相比较,添加氧化铋后可以使材料的整体明度进一步降低,使a值增大,其中氧化铁含量在0.06wt%～0.12wt%这一范围比较明显,b值也进一步增大,说明材料颜色的明度变暗,饱和度加深。3.在本研究所选择的颜色添加剂范围内,单独添加氧化铁后,材料的抗弯强度先呈下降趋势,添加量达到0.15%时强度没有再继续下降,而且整体强度保持在988Mpa以上;单独添加氧化铈后,材料的抗弯强度亦呈先下降趋势,添加量达到4%时强度没有再继续下降,整体强度仍保持在965Mpa以上,这两种着色剂添加后对材料抗弯强度的影响较小,在颜色调控的范围内是可以接受的。单独添加氧化铒后,材料的抗弯强度呈下降趋势,最低强度在426Mpa,对材料机械性能的影响较大。4.本研究通过对氧化锆粉体进行着色处理,配置出具有一定颜色梯度和半透明性的本体着色氧化锆材料,颜色空间范围是L:67.76～77.78:a:-2.19～3.80;b:12.13～25.01。颜色空间与Vita In-Ceram Yz染色液比色板近似,与中国人自然牙色空间基本重合,适宜用于临床上与饰面瓷颜色匹配。5.采用一定组分的着色氧化物对氧化锆粉体进行着色,与末着色氧化锆相比,力学性能没有受到明显的影响,晶相结构为四方相。与饰面瓷结合后双层瓷结构的断裂模式为核心瓷的张应力失败同时,发生饰面瓷的破碎和瓷层剥脱。着色和未着色氧化锆材料与VITA VM9饰面瓷具有良好的物理匹配性。6.低温时效研究结果表明:除Cercon Smart氧化锆陶瓷外,Tz-3Ys、Kavo、Vita和IVoclar氧化锆在体外时效条件下均观察到了m相含量随时效时间的延长而增加,其中以Tz-3YS时效相变量最大,Kavo次之,vita和IVoclar相近;力学测试结果显示Tz-3YS氧化锆在时效前后三点弯曲强度没有衰减;即使是在XRD未检测出m相的Cercon Smart氧化锆陶瓷样品表面,用原子力显微镜仍观察到晶核的生成和相变区的生长,Tz-3YS陶瓷表面相变晶粒没有引起明显的微裂纹,提示材料表面存在压应力层。