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本文针对Ni-Cr合金烤瓷修复体存在夹杂、缩孔、气孔和裂纹等缺陷,界面结合强度低及生物相容性等问题,通过对收集到的45个Ni-Cr合金烤瓷修复体临床失败病例进行分析,研究了烤瓷工艺参数对Ni-Cr合金与陶瓷界面组织和力学性能的影响。结果表明,当烤瓷温度T=990℃,烤瓷时间t=2.5min时,Ni-Cr合金与陶瓷界面结合致密,无裂纹、孔隙等缺陷,形成一连续反应层,此反应层具有金属与陶瓷的双重性,在Ni-Cr合金和陶瓷之间起到了过渡层的作用,减少了界面缺陷,提高了Ni-Cr合金与陶瓷的界面结合强度。通过调整烤瓷工艺参数不能从根本上解决界面结合强度低及生物相容性差等技术难题。综合考虑材料的热膨胀系数以及生物相容性等,在获得适当的烤瓷工艺参数烤瓷温度T=990℃,烤瓷时间t=2.5min的研究基础上,采用磁控溅射技术,在Ni-Cr合金表面分别溅射生物性良好的Ti、Zr、Au和TiN中间层,对Ni-Cr合金与陶瓷连接进行了系统的研究。结果表明,采用Ti中间层时,Ni-Cr/Ti/瓷界面结合致密,界面无裂纹、孔隙等缺陷。Ni-Cr/Ti/瓷界面反应非常复杂,界面形成的新物相有SnCr0.14OX、NiCr2O4、Cr2O3、TiO2和Ti2Ni等。当烤瓷温度T=990℃,烤瓷时间t=2.5min,Ti中间层厚度为3μm时,Ni-Cr/Ti/瓷界面结合强度可达到48.4MPa,与Ni-Cr/瓷界面的结合强度比较提高了20.4%。应用热力学和键参数理论,揭示了Ni-Cr/Ti/瓷界面的反应机制。高温烤瓷过程中,Ti与Ni以稳定的化合物Ti2Ni形式结合,同时Ti与陶瓷中Al2O3反应生成AlTi3化合物,与SnO2和SiO2发生置换反应生成TiO2,TiO2与陶瓷中氧化物结合,更好的实现了Ni-Cr合金与陶瓷的连接。Ni-Cr合金表面溅射Ti中间层后本身对离子析出具有一定的屏蔽作用;Ti与Ni形成稳定的化合物进一步阻碍离子析出;Ti与瓷界面反应生成的TiO2层具有较好的耐腐蚀性能,并且TiO2层破损后具有很好的自修复能力,对抑制Ni-Cr合金的离子析出具有持续性。采用大型有限元分析软件ALGOR建立三维有限元模型,分析了Ni-Cr合金与陶瓷界面连接残余应力的大小和分布,对修复体结构进一步优化。将上述研究融于一体,在提高金/瓷界面结合强度、降低界面残余应力和提高Ni-Cr合金的耐腐蚀性三个关键性的技术瓶颈实现了突破,为提高Ni-Cr合金烤瓷修复体质量提供了可靠而详实的试验依据。