低温等离子体处理微弧氧化后钛片对钛瓷结合强度影响的研究

作者：陈芳兵; 柏娜; 谈飞; 王英; 王丽喆; 王少磊; 刘杰^*

来源：口腔颌面修复学杂志, 2021, 22(01): 9-15.

DOI：10.19748/j.cn.kqxf.1009-3761.2021.01.002

• 钛瓷结合
• 低温等离子体
• 微弧氧化

目的:研究不同种类低温等离子体处理钛片对钛瓷结合强度的影响,以期用一种高效、低耗的方法提高钛瓷结合力。方法:将55片规格为25mm×3mm×0.5mm的纯钛片喷砂后,再选择20g/L Na2SiO3电解液,对钛试件进行微弧氧化处理,将所有钛片平均分成5组,A组为对照组,其余4组(B、C、D、E组)用氧气低温等离子体,95%氩气+5%氧气等离子体,氮气等离子体,氩气等离子体分别处理。处理结束后每组随机选取2个试件通过扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)观察处理面表面形态,并用X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析处理面元素组成,再每组随机选取3个试件测量钛试件的接触角,剩余试件进行烤瓷,结束后每组选取4片钛片进行三点弯曲实验测试钛瓷结合强度并进行统计学分析,并用SEM观察瓷剥脱面形态及X射线能谱仪(energy dispersive spectroscopy,EDS)分析瓷剥脱面元素,剩余的2个试件用环氧树脂包埋,SEM观察钛瓷结合横截面。结果:A-E组钛瓷结合强度如下:A组为39.57±0.61MPa,B组为49.17±1.03MPa,C组为51.97±2.84MPa,D组为49.20±1.31MPa,E组为47.90±2.34MPa。B-E组的钛瓷结合强度均大于A组(P<0.05)。扫描电镜示各组钛片表面均呈现较均匀的多孔状结构,经等离子体处理后,孔径大小、形状未出现明显改变。XPS结果显示实验组C元素含量明显降低,O、Si元素含量升高。接触角测量结果为实验组较对照组接触角明显降低,经等离子体处理后各组钛片都表现出超亲水性。将瓷层从钛表面剥脱,通过EDS测得B-E组钛片表面Si、F、Na、K等瓷粉特征元素比A组显著增高,B-E组钛瓷结合界面的裂隙、孔洞较A组明显减少。结论:低温等离子体可以在不改变试件表面形貌的前提下提高钛瓷之间的化学结合力,这可能与低温等离子体能够在钛表面引入新的官能团,清洁钛片污染的表面,从而增加试件表面润湿性和表面能有关。

• 单位
  青岛大学附属医院; 青岛大学