还可加入其它金属离子。结果是Si-O键越来越少,熔融体的粘滞度降低,而且熟化温度也降低。如果过多的四面体被破坏,玻璃可出现结晶化或反玻璃化。然而,这种现象在牙科陶瓷不可能发生,因为在大多数情况下,硅含量远超过总体的一半。
◇机械性能(Mechanical Behavior)
因其结构缘故,玻璃在玻璃化后完全没有可塑性(nonductile)。不会出现位错(dislocation)和滑行(slip)。破坏时出现碎裂。压缩强度高,理论上讲抗张强度也高。剪切强度低。玻璃纤维的抗张强度可达约1,000,000 psi。
然而,在实际中,陶瓷的抗张强度非常低,因为表面不规则。而玻璃纤维是在高温下由粘滞态玻璃拉伸而成,其表面结构相当均匀一致。在一般的陶瓷体表面都有一些缺陷如细小裂纹、孔隙和不平等。
裂缝或表面不规则有可能极为细微。表面不规则可使裂缝偏离直线。此种裂缝导致应力集中。在金属,这些应力可以通过塑性变形而释放,但因为玻璃不具可塑性,故应力释放是不可能的。如果处于张应力作用下,集中的应力可以很容易超过瓷体的强度,而致裂缝加深。裂缝越深,应力集中越大,很快出现碎裂。该理论可解释经常发生的瓷体爆发性折裂。另一方面,在压缩应力作用下,裂缝不会自我蔓延,应力被成功地抵抗。
据信,裂缝是在陶瓷熟化后的冷却过程中形成的。不论冷却速度如何,表层冷却快于内部。结果,表层处于压缩状态下,而内部却含有张应力,因为其热收缩部分地被已固化的刚硬表层所阻止。当相反的应力在这一区域试图互相抵消时,尺寸变化上的这种差异有可能使表面破裂而出现细微裂缝。
这一现象可被利用,即通过一个叫做“回火”(tempering)(该术语用词不当;例如,钢的回火是一种不同类型的热处理。)的过程而有意增加表层的厚度。在这一过程中,玻璃被加热致可使应力张弛的温度,然后迅速冷却。经过这种处理后,表层达到足够厚度,内部张应力不足以克服表面的压缩应力,裂缝不会产生。结果,玻璃的整体强度提高。该步骤可用于牙科陶瓷结构,但它用于平坦表面会更有效,如玻璃门以及无支架支持的类似结构。
使玻璃表面变弱的重要临床因素是潮湿污染的影响。在玻璃的静态疲劳中,水起极其重要的作用,使强度随时间而降低。这是由于玻璃中的碱性离子被氢离子取代,水分子被吸引入原先由碱性成分占据的空间。
在玻璃变弱过程中,水(唾液)可起一种结构调节剂(network modifier)的作用。完好的玻璃在潮湿贮存下会变弱且当在潮湿条件下加以恒定载荷时会出现延迟折裂(delayed fracture)。极有可能牙科陶瓷在口内也会出现表面变弱。而且,一旦出现静态疲劳,加于咬合面上的在正常情况下不会使材料折裂的负荷就有可能超出有缺陷体系的应力限度。
这可解释为什么金属结合的陶瓷要强得多,因为陶瓷界面被保护而不受微缝和水中静态疲劳(static fatigue)的影响。在这种增强方面,金属厚度也起主要作用,但金属结合(metal bonding)可能是铂结合氧化铝冠强度改善的原因。
◇增强牙科陶瓷的方法
为了增强牙科陶瓷,必须有一种防止裂缝在低张力下蔓延的机制。就金瓷冠而言,有几种方法可以做到这一点。内表面可以用金属或高强度陶瓷增强,或者,通过离子交换处理改善陶瓷表面强度。
一旦采用强度较高的材料作为陶瓷冠的内表面,则只有当这一较强材料变形或破裂时裂缝才会发展。当然,前提是陶瓷与起增强作用的底层牢固结合。
◇影响颜色的因素
选择陶瓷作为修复材料的主要理由是它在半透明性、颜色和明暗度方面与邻牙匹配的美观性能。完全的匹配即使有可能也是极其困难的。牙齿的结构将影响其颜色。牙本质较釉质不透明,会发射光线。牙釉质是牙本质外的晶体层,由细小的棱柱体构成,这些棱柱体通过有机物质结合在一起。棱柱体和有机物质的折射指数不同。结果,光线因反射和折射而被分散,当散射光线到达眼睛时即产生半透明效果和深度感。当光线接触牙齿表面时,一部分被反射,剩下的进入釉质被分散。到达牙本质的任何光线要么被吸收,要么被反射回来在牙釉质中再次被分散。如果没有牙釉质,如切牙切端,则一部分光线被黑暗的口腔吸收。结果,该部位比近龈部位更为透明。