3.瓷与钛自身氧化层的结合。钛与瓷属于化学结合，其结合力有赖于瓷与氧化层及氧化层与金属的结合力。目前尚无法测定瓷与钛自身氧化层的结合力，有实验发现钛瓷之间的断裂绝大多数发生在氧化层与金属间的界面［14］；也有实验发现钛瓷之间的断裂全部发生在氧化层内，说明瓷与氧化层的结合力至少大于氧化物与金属的结合力及氧化膜自身的强度［11］。Kononen［15］研究发现钛氧化膜与瓷在烤瓷温度下发生的化学反应对钛瓷结合有重要影响。他采用热力学计算法得出Ti-Si-O在1 023K时的反应平衡相，基于热力学计算和双向扩散实验得出该系统最可能的扩散途径是：SiO2-Ti5Si3(O)-Ti(O),即反应层由钛的氧固溶层和含氧的硅化物层(富硅层)组成，硅化物可能是Ti5Si3(O)。这一结果也得到反应区化学成份分析结果的支持并发现钛的氧固溶层比硅化物层厚得多。可以认为，以SiO2为基质的牙科陶瓷材料与纯钛在给定的时间和烧烤温度(720℃～750℃)下接触时，钛自身氧化膜和瓷层中的氧化物都将发生分解，分解的元素溶入钛中并与钛元素发生化学反应，所形成的反应层（氧固溶层和富硅层）在热应力下容易折断是钛瓷结合力低的重要原因。建议在钛瓷修复体制作过程中合理控制钛瓷间的化学反应。

　　综上所述，氧化膜是钛瓷结合的薄弱层，钛在高于800℃时形成的多孔、粘附性差的氧化膜是钛瓷结合失败的主要原因。所以，控制钛在高温时的氧化反应是决定钛瓷修复成败的重要因素，具体方法有：①降低烤瓷温度，以710℃为最理想；②降低高温时烤瓷炉的氧分压；③对钛表面进行处理以防止氧化，如钛表面喷涂或电镀Cr及使用粘结剂等。

　　二、残余热应力对钛-瓷结合力的影响

　　金-瓷系统在高于瓷熔点的温度时，瓷为熔融状态，金-瓷界面间不存在应力。当温度从熔点下降时，由于热膨胀系数不同，界面间产生的应力称为瞬时热应力，瞬时热应力会导致瓷裂的发生。若冷却过程中未发生瓷裂，瞬时热应力则残留于系统内部被称为残余热应力，导致迟发性瓷裂。金-瓷系统热膨胀系数差（Δα）可为正数（α金＞α瓷）或负数（α金＜α瓷）。当Δα＞0时，修复体冷却时金属收缩大于瓷收缩，在瓷中形成压应力，由于瓷具有较强的抗压能力，该压应力不会引起瓷裂，反而对金瓷结合有利。相反，当Δα＜0时，修复体冷却时金属收缩小于瓷收缩，在瓷中形成张应力，由于瓷的抗张强度低，该张应力则易导致瓷裂发生。对于大多数金属，在低于熔点的任何温度范围其热膨胀系数变化均很小；而瓷的膨胀则不同，瓷在不同的温度下膨胀系数不同，因此瓷与金属的热膨胀系数不可能严格匹配。调节金属和瓷的热力学行为，以保证在修复体冷却过程中形成的瞬时热应力和残余热应力足够小且具有适当的方向，对于避免发生即刻或迟发性瓷裂是非常重要的。在完成的修复体中瓷受轻微的压应力最为理想，将金-瓷系统的热膨胀系数差（Δα）控制在1×10-6/℃以内且为正值，即可达到这一目标［16］。

　　钛的热膨胀系数为(9.41～10.03)×10-6/℃。从理论上讲,调节低熔瓷的热膨胀系数使其低于前者,在修复体冷却过程中即可在瓷中形成有利的压应力。Kimura等［17］检测了纯钛与2种低熔瓷及一种高熔瓷的热相容性，发现钛与瓷之间不存在严格的匹配关系。Yilmaz和Dincer［11］测定了纯Ti与Vita tian瓷的热相容性，在20℃～500℃温度区间Ti与Vita tian遮色瓷的Δα为+1.3， Ti与Vita tian体瓷的Δα为+2.9，在瓷中形成压应力。但该值高于Δα的建议值，说明两者之间不存在理想的匹配关系。事实上，残余热应力除热胀系数的差异以外，尚决定于瓷的玻璃相转化温度和样本的形状以及材料的弹性模量。此外，残余热应力还受其他一些可变因素的影响，如冷却速度和烧结次数。已有研究证实，多次烧结会在瓷内形成热膨胀系数大的白榴石晶体，从而使瓷的热膨胀系数增大。从理论上讲，这将引起金瓷间的热力学行为不匹配，从而降低金瓷结合力。然而，Stannard等［18］发现1、3、5、7、9次烧结对遮色瓷和与之匹配的合金间的结合力并无明显影响。Iok-Chao Pang等［19］发现4、5、6、7、8次烧结对瓷与钛的结合力亦无显著影响。其原因可能是多次烧结所造成瓷的热膨胀系数的变化尚不足以影响金瓷间的匹配关系。但多次烧结可使Ti表面反应层增厚，因而对结合力有不利影响。Coffey和Anusavice［20］研究发现，冷却速度可明显改变金瓷样本的抗弯曲强度，正性热膨胀差的样本，慢速冷却后的抗弯曲强度比快速冷却者大。虽然目前尚未见到有关冷却速度对钛瓷结合力影响的报道，也缺乏计算金瓷残余热应力的数学模型,但残余热应力对钛瓷系统结合力的影响是确实存在的。