钛及钛合金在口腔科应用的研究方向
作者：张玉梅
单位：(第四军医大学 口腔医学院，西安 710032)
关键词：新型钛合金；表面处理；腐蚀；加工
生物医学工程学杂志000222 张玉梅 综述 郭天文 李佐臣 审校
摘要 指出钛合金目前在口腔科应用过程中存在的 问题及研究方向。着重介绍了新合金的研制、钛及钛合金表面处理、口内腐蚀性以及钛及钛 合金加工工艺等领域的研究重点和发展趋势。
The Researches on Titanium and Titanium Alloy in Dental Use
Zhang Yumei Guo Tianwen
, 百拇医药 (Stomatological College, The Fourth Military Medical University, Xi'an 710032)
Li Zhuochen
(North West Institute for Nonferrous Metal Research,Xi'an 710016)
Abstract Although titanium and titanium alloy have been used in dental field for several years because of their excellent biocompatibili ty, corrosion resistance and mechanical properties, many practical problems rema in to be solved. This review focuses on the practical problems and the prospects of the researches on titanium, including the development of new titanium alloy, the surface treating, the corrosion in oral, and the processability.
, 百拇医药
Key words New titanium alloy Surface treating Corr osion Processability
钛及钛合金以其极佳的生物相容性，优异的耐腐蚀性能，已被作为生 物材料在人体内应用。随着口腔种植学、钛的精密铸造技术、焊接、粘结和烤瓷技术的发展 ，钛已广泛地运用到口腔医学领域的各个分支学科，成为一种格外引人注目的生物金属材料 。我们认为钛合金目前在口腔科应用研究方向有以下几方面：
1 研制和开发生物体用的新型钛合金
虽然钛及其合金是进入医用金属材料领域较晚的一类生物医用材料，但以其优异的性能，已 成为最有发展前景的医用材料之一。有学者提出钛及钛合金作为生物材料已进入第三个时代 ，即研 制与开发具有更好生物相容性和力学相容性的新型医用钛合金的时代。第一个时代医用钛合 金以纯钛、Ti6Al 4V为代表，第二个时代医用钛合金以Ti5Al 2。5Fe、Ti5Al 2。5Sn为代表 。
, 百拇医药
钛及钛合金在口腔科应用存在着品种太少的问题。口腔修复体的种类很多，对修复材料的性 能要求不尽相同，研制和开发多种类形钛合金，以适应各种口腔修复的不同需要已成为必然 趋势。目前生物体常用的钛合金为Ti-6Al-4V合金，其强度及加工性能优于纯钛，但其含 有Al、V元素。V被认为是对生物体有毒的元素，其在生物体内聚集在骨、肾、肝、脾等器官 ，其毒性效应与磷酸盐生化代谢相关，通过影响Na+、K+、Ca2+和H+的ATP酶发 生作用，其毒性超过Ni和Cr[1，2]。Al对生物体的危害是通过铝盐在体内的蓄积， 而导致器官的损伤，文献报道Al可引起骨软化、贫血、神经系统功能紊乱等症[3] 。因此许多国家正着手研制生物相容性好，力学性能更适合各类修复体需要的新型钛合金。 例如对种植体材料，纯钛强度不能满足骨种植体的需求，且纯钛的弹性模量高于骨组织，钛 种植体与骨组织之间易出现机械不适应性。为此国外学者提出了生物相容性好，弹性模量低 的新型医用钛合金(见表1)[4]，以适应种植材料的需求。
, 百拇医药
为了扩大此类合金在牙科的应用，许多学者对上述部分 合金还进行了牙科铸造后化学性能及机械性能等方面的研究[5～7]。因此研制 和开发多种类型的生物体用钛合金，以满足口腔各类修复体的需求，是未来口腔生物用金属 材料研究的重要内容之一。
表1 国内外新型医用合金性能比较
Table 1 Comparison of the new titanium alloys in the world Country
Composition
%wt
σb
MPa
σ0.2
, 百拇医药
MPa
δ
%
Ψ
%
σ
MPa
KIC
MPa
E
GPa
Japan
Ti15Mo5Zr3Al
, 百拇医药
1312
1248
11
43
75～ 85
Japan
Ti15Zr4Nb2Ta0.2Pd
726
671
23
54
Japan
Ti15Sn4Nb2Ta0.2Pd
, http://www.100md.com
990
833
14
49
Germany
Ti5Al2.5Fe
1033
914
15
39
110
Switzerland
Ti6Al7Nb
, 百拇医药
1024
921
14
42
110
Germany
Ti-30Ta
60～ 80
America
Ti13Nb13Zr
1030
900
15
, http://www.100md.com
45
53
50～ 79
America
Ti12Mo6Zr2Fe
1100
1060
18
64
418
88
74～ 85
America
, http://www.100md.com
Timet21SRx
1034
1000
14
79～ 83
Ti15Mo3Nb
America
Ti35Zr10Nb
1050
1020
14
80～100
, http://www.100md.com India
Ti5A11.5B
950
900
15
60～ 80
China
TiAMZ
730
630
15
50
93
, 百拇医药
105
σb:Ultimate tensile strength;σ0.2:Yield strength;δ:Elongation;Ψ:Redu ction of area at fracture;KIC:Fracture toughness;E:Young's modulus
对义齿修复材料的钛合金的研究也已开展。有的学者针对钛的熔点高，不利于铸造的缺 点，研究低熔点钛合金如：TiCo、TiCu、TiNi、TiPd[8～10]。这些合金的熔点在11 00 ℃左右，比钛及钛合金的熔点降低了约600 ℃，但是由于钛含量的减少影响了合金的耐 蚀 性，同时Co、Ni等毒副作用也影响了这些合金的发展，有些学者建议用Ti6Al4V合金做为义 齿修复材料，并对其牙科铸造性能进行了研究[11]，但做为有前途的牙科修复材料 必须考虑到Al、V的毒副作用，因此日本学者提出了TiZr合金的应用[12，13]，利 用Zr元素具有生物相容性好，可强化钛的力学性能等特点，对Zr不同比例含量的钛合金的性 能进行了研究，提出TiZr合金是一种很有前途的牙用钛合金。因此研制适合义齿修复的新型 钛合金将成为钛及钛合金在口腔修复应用的重要内容。
, 百拇医药
2 钛及钛合金表面处理的研究
钛及钛合金表面处理的目的是提高其耐腐蚀性，改善其表面的机械性能(耐磨性能、疲劳断 裂性能)，以及改善钛及钛合金种植体的生物学性能。钛及钛合金的表面处理在种植体方面 应用比较多。我们知道钛及钛合金具有较好的强度，韧性及优良的加工性，是理想的植入材 料，而且钛及钛合金的弹性模量与其它金属材料比是与骨组织最接近的，但仍与骨组织之间 相差较大，因此钛种植体与骨组织之间易出现机械不适应，同时钛的化学成份与天然骨组织 截然不同，研究发现钛与骨组织之间仅为机械性骨整合，而无强有力的化学性结合[14 ]，因此钛表面的生物活性材料的涂层的研究越来越引人注目，代表牙科种植体的一个重 要研究方向。
钛及钛合金表面处理的方法主要有以下几种[15]：
(1)等离子喷涂(Plasma spray)：该工艺是利用等离子强产生直流电弧将 涂层材料加热熔融后 高速喷射到金属表面，形成涂层，此种方法是钛表面处理最常用的方法。钛芯表面喷涂羟基 磷灰石种植牙目前在临床上广泛应用，效果较好，研究表明此种植牙与骨组织之间可产生化 学性结合[16]。
, 百拇医药
目前对该种处理方法研究的方向为：①开发新的涂层材料，使其热膨胀系 数与钛及钛合金的相匹配。②喷涂工艺的改进，使其对涂层材料的生物学 性能及力学性能无不良影响[17]。③涂层与钛基体之间过渡层材 料的研究。④涂层种植体复合骨诱导性物质的研究。
(2)离子注入(Ion implantation)：离子注入包括从气体、气化物或溅射的表面产生离子化原子，在真空中提取这些原子并将其 向要处理的材料表面加速。通过不同的能量改变离子注入的深度。通过离子注入可以改善 钛及钛合金表面的性能，增加它们的耐磨性、耐蚀性，减少金属离子的释放，对于钛及钛合 金在人体内长期行使功能具有重要意义。
离子注入包括氮离子注入、钙离子注入及铱离子注入等。其中通过氮离子注入形成的氮化 钛表面的钛及钛合金其耐磨性、耐蚀性，疲劳强度，以及生物学性能均有所改善[18， 19]。
, 百拇医药 (3)其它表面处理方法：钛表面处理的方法还有烧结(Sintering)，电沉积(Electrodeposition)，离子镀(Ionplatin g)，氧化及钝化(Oxidation and passivation)。
3 钛及钛合金口内腐蚀性的研究
医用金属材料在生物环境中的腐蚀机制比较复杂，研究难度较大，这主要是由于人体内环境 比较复杂；而金属在体内的腐蚀速度一般要求比工业中常遇到腐蚀速度低2～3个数量级以上 。生物医学金属材料在人体生理环境下的腐蚀有8种类型，即均匀腐蚀(Fretting)、点蚀(Pi tting corrosion)、电偶腐蚀(Galvanic corrosion)、缝隙腐蚀(Grevice corrosion)、晶 间腐蚀、磨蚀(Wearing corrosion)、应力或疲劳腐蚀(Stress or fatigue corrosion)。
钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性是因其表面能形成一层稳定而致密的氧化膜，使金属离子不 能释放出来。但口腔环境中pH值变化范围很大，而且钛及钛合金做为修复材料在口腔环境内 行使功能，可能产生各种类型的腐蚀。在负载情况下，钛及钛合金表面的氧化膜受到擦伤或 磨擦 ，而使表面氧化膜脱落，导致金属离子释放，产生腐蚀[20]。另外也有研究表明口 腔预防制剂中含有NaF，其中F-对钛的耐蚀性也产生不利影响[21]。因此了解钛 及钛合金在口腔环境内腐蚀的特点，提高钛及钛合金的耐蚀性、寻找预防腐蚀的措施，对钛 及钛合金在口腔内的应用具有重要意义。
, 百拇医药
4 钛及钛合金加工工艺的研究
(1)磨光：虽然钛及钛合金的硬度较低，质地较软，但其表面氧化层硬度 很高，尤其是铸造 后，磨光及抛光均有一定的难度。目前临床应用的磨头在磨光时易与钛沾粘，因此研制专门 研磨钛铸件的磨头及磨光器械，以减少工作强度，提高工作效率，减少环境污染均具有重要 临床意义[22，23]。
(2)焊接：可摘义齿的腭、舌杆要求强度高，而卡环臂则要求弹性好，同 一种钛合金无法满 足上述2种要求，需要用二种材料分别制作，然后焊接在一起；多单位的固定义齿也常需要 分别制作后再焊成一个整体，有的还要考虑在口内就位后再焊接；种植义齿、颌面赝复体 的上部结构较为复杂，也需要分别制作后焊接成一个整体；磁性固位体的周边需要加焊封闭 ，以防止磁体的腐蚀。
激光焊接的热点集中，强度、时间易控制，热影响范围小，焊后质量可靠，焊件性能不受影 响，明显优于氩弧焊等[24，25]。
, 百拇医药
(3)钛义齿的CAD/CAM系统：钛义齿的CAD/CAM系统是自动采集光学模型、 设计、机械加工制作义齿的一种高科技方法。同机械加工与铸造方法相比有如下优点：①避免了蜡型制作和包埋过程中产生的变形，适应性更好；②避免了钛熔化、冷却过程中产生的表面污染层、氧化层；③不会产生内 部气孔；④有利于钛件与瓷的结合；⑤制作时间短。
钛及钛合金具有许多优越性，对牙科医生及患者产生了极大的吸引力，但是将钛材广泛用于 口腔修复临床，还需大量的研究工作及临床试验。尽管如此，钛及钛合金在未来牙科的应用 中仍具有广阔的前景。
郭天文(第四军医大学 口腔医学院，西安 710032)
李佐臣(西北有色金属研究院，西安 710016)
参考文献
1，Boyd DW, Kustin K， Vanadium. A versatile biochemical ef fector with an elusive biological function. Adv Inorg Biochem 1984;6∶321
, 百拇医药
2，Jandhyala BS, Hom GJ. Physiological and pharmacological propertie s of vanadium. Life Sci, 1983;33∶1325
3，Perl DP, Brody AR. Alzheimer's disease:X-ray spectrometric evide nce of aluminum accumulation in neuorfibrillary tangle-bearing neurons. Science ，1980;208∶297
4，张玉梅.牙科用TiZr合金的研制及应用基础研究.第四军医大学博士学位论 文，1998
5，Cai Z, Watanabe I, Watanabe E et al.An electrochemical study of cast Ti and Ti alloys. J Dent Res， 1998;77∶476(Abst)
, 百拇医药
6，Okabe T, Watanabe I,Watanabe E et al.Dental casting of comme rcial titanium alloys. J Dent Res， 1998;77∶478(Abst)
7，小林郁夫，土居寿，高桥正史等.齿科铸造した生体用Ti6Al7Nb合金の铸 造性と力学的性质，齿科材料.器械，1995；14(4)∶406
8，Chern Lin JH, Morser JB, Taira M et al.Cu-Ti,Co-Ti, and Ni -Ti systems： corrosin and microhardness. J Oral Rehabilitation， 1990;17∶383
9，Taira M, Morser JB, Greener EH. Studies of Ti alloys for dental c asting. Dent Mater,1989;5∶45
, 百拇医药
10，Chern Lin JH, Lo CP, Ju CP. Biocorrosion study of titanium-coba lt alloy. J Oral Rehabilitation， 1995;22∶331
11，Syverud M, Okabe T, Hero H. Casting of Ti6Al4V alloy compared wi th pure Ti in an Ar-arc casting machine. Eur J Oral Sci， 1995;103∶327
12，Kobayashi E, Matsumoto S, Doi H et al.Mechanical properties of the binary titanium-zirconium alloys and their potential for biomedical mat erials. J Biomed Mater Res， 1995;29∶943
, http://www.100md.com
13，小林郁夫，土居寿.米山隆之等.齿科铸造したチタン-ジルコニウム基 合金の力学特性，齿科材料.器械，1995；14(3)∶321
14，Keketer G. Scanning electron microscopic study of the reaction o f human bone to a titanium implant. Int J Oral Surg,1985;14∶447
15，杨连甲，金 岩，胡蕴玉主编.口腔和骨科的生物活性材料.西安：陕西科 学技术出版社，1993；197-202
16，William B. Effect of HA on bone formation around exposed head of titanium implants in rabbits. J Oral Maxilloface Surg， 1990;48∶1196
, 百拇医药
17，王银元.种植牙骨整合研究的新进展.口腔材料器械杂志，1995；4(4) ∶172
18，Buchanan RA, Rigey ED, Williams JM. Ion implantation of surgical Ti6Al4V for improved resistance to wear-accelerated corrosion. J Biomed Mater Res,1987;21∶367
19，陈治清.口腔种植界面，生物医学工程杂志，1989；6∶312
20，Lucas LC, Lemons JE. Biodegradation of restorative metallic syst ems. Adv Dent Res,1992;6∶32
21，Kononer MO, Lavonius ET, Kivilahti JK. SEM observation on stress corrosion cracking of commercially pure titanium in a topical fluoride solution . Dental Materials, 1995;11∶269
, http://www.100md.com
22，Karvell BW. Contamination of titanium castings by aluminium oxid e blasting. J Dent,1995;23∶319
23，Ohkubo C, Watanabe I, Ford JR et al.Machinability of castin g Ti and Ti6Al4V alloy. J Dent Res,1998;477(Abst)
24，Bergendal B, Palmquist S. Laser-welded titanium frameworks for fixed prostheses supported by osseointegrated implants: A 2-year multicenter st udy report. Int J Oral Maxillofac Implants, 1995;10∶199
25，Wang RR, Welsch GE. Joining titanium materials with tungsten ine rt gas welding, laser welding and infrared brazing. J Posthet Dent,1995;74∶521
(收稿：1998-11-10 修回：1999-03-05), http://www.100md.com
单位：(第四军医大学 口腔医学院，西安 710032)
关键词：新型钛合金；表面处理；腐蚀；加工
生物医学工程学杂志000222 张玉梅 综述 郭天文 李佐臣 审校
摘要 指出钛合金目前在口腔科应用过程中存在的 问题及研究方向。着重介绍了新合金的研制、钛及钛合金表面处理、口内腐蚀性以及钛及钛 合金加工工艺等领域的研究重点和发展趋势。
The Researches on Titanium and Titanium Alloy in Dental Use
Zhang Yumei Guo Tianwen
, 百拇医药 (Stomatological College, The Fourth Military Medical University, Xi'an 710032)
Li Zhuochen
(North West Institute for Nonferrous Metal Research,Xi'an 710016)
Abstract Although titanium and titanium alloy have been used in dental field for several years because of their excellent biocompatibili ty, corrosion resistance and mechanical properties, many practical problems rema in to be solved. This review focuses on the practical problems and the prospects of the researches on titanium, including the development of new titanium alloy, the surface treating, the corrosion in oral, and the processability.
, 百拇医药
Key words New titanium alloy Surface treating Corr osion Processability
钛及钛合金以其极佳的生物相容性，优异的耐腐蚀性能，已被作为生 物材料在人体内应用。随着口腔种植学、钛的精密铸造技术、焊接、粘结和烤瓷技术的发展 ，钛已广泛地运用到口腔医学领域的各个分支学科，成为一种格外引人注目的生物金属材料 。我们认为钛合金目前在口腔科应用研究方向有以下几方面：
1 研制和开发生物体用的新型钛合金
虽然钛及其合金是进入医用金属材料领域较晚的一类生物医用材料，但以其优异的性能，已 成为最有发展前景的医用材料之一。有学者提出钛及钛合金作为生物材料已进入第三个时代 ，即研 制与开发具有更好生物相容性和力学相容性的新型医用钛合金的时代。第一个时代医用钛合 金以纯钛、Ti6Al 4V为代表，第二个时代医用钛合金以Ti5Al 2。5Fe、Ti5Al 2。5Sn为代表 。
, 百拇医药
钛及钛合金在口腔科应用存在着品种太少的问题。口腔修复体的种类很多，对修复材料的性 能要求不尽相同，研制和开发多种类形钛合金，以适应各种口腔修复的不同需要已成为必然 趋势。目前生物体常用的钛合金为Ti-6Al-4V合金，其强度及加工性能优于纯钛，但其含 有Al、V元素。V被认为是对生物体有毒的元素，其在生物体内聚集在骨、肾、肝、脾等器官 ，其毒性效应与磷酸盐生化代谢相关，通过影响Na+、K+、Ca2+和H+的ATP酶发 生作用，其毒性超过Ni和Cr[1，2]。Al对生物体的危害是通过铝盐在体内的蓄积， 而导致器官的损伤，文献报道Al可引起骨软化、贫血、神经系统功能紊乱等症[3] 。因此许多国家正着手研制生物相容性好，力学性能更适合各类修复体需要的新型钛合金。 例如对种植体材料，纯钛强度不能满足骨种植体的需求，且纯钛的弹性模量高于骨组织，钛 种植体与骨组织之间易出现机械不适应性。为此国外学者提出了生物相容性好，弹性模量低 的新型医用钛合金(见表1)[4]，以适应种植材料的需求。
, 百拇医药
为了扩大此类合金在牙科的应用，许多学者对上述部分 合金还进行了牙科铸造后化学性能及机械性能等方面的研究[5～7]。因此研制 和开发多种类型的生物体用钛合金，以满足口腔各类修复体的需求，是未来口腔生物用金属 材料研究的重要内容之一。
表1 国内外新型医用合金性能比较
Table 1 Comparison of the new titanium alloys in the world Country
Composition
%wt
σb
MPa
σ0.2
, 百拇医药
MPa
δ
%
Ψ
%
σ
MPa
KIC
MPa
E
GPa
Japan
Ti15Mo5Zr3Al
, 百拇医药
1312
1248
11
43
75～ 85
Japan
Ti15Zr4Nb2Ta0.2Pd
726
671
23
54
Japan
Ti15Sn4Nb2Ta0.2Pd
, http://www.100md.com
990
833
14
49
Germany
Ti5Al2.5Fe
1033
914
15
39
110
Switzerland
Ti6Al7Nb
, 百拇医药
1024
921
14
42
110
Germany
Ti-30Ta
60～ 80
America
Ti13Nb13Zr
1030
900
15
, http://www.100md.com
45
53
50～ 79
America
Ti12Mo6Zr2Fe
1100
1060
18
64
418
88
74～ 85
America
, http://www.100md.com
Timet21SRx
1034
1000
14
79～ 83
Ti15Mo3Nb
America
Ti35Zr10Nb
1050
1020
14
80～100
, http://www.100md.com India
Ti5A11.5B
950
900
15
60～ 80
China
TiAMZ
730
630
15
50
93
, 百拇医药
105
σb:Ultimate tensile strength;σ0.2:Yield strength;δ:Elongation;Ψ:Redu ction of area at fracture;KIC:Fracture toughness;E:Young's modulus
对义齿修复材料的钛合金的研究也已开展。有的学者针对钛的熔点高，不利于铸造的缺 点，研究低熔点钛合金如：TiCo、TiCu、TiNi、TiPd[8～10]。这些合金的熔点在11 00 ℃左右，比钛及钛合金的熔点降低了约600 ℃，但是由于钛含量的减少影响了合金的耐 蚀 性，同时Co、Ni等毒副作用也影响了这些合金的发展，有些学者建议用Ti6Al4V合金做为义 齿修复材料，并对其牙科铸造性能进行了研究[11]，但做为有前途的牙科修复材料 必须考虑到Al、V的毒副作用，因此日本学者提出了TiZr合金的应用[12，13]，利 用Zr元素具有生物相容性好，可强化钛的力学性能等特点，对Zr不同比例含量的钛合金的性 能进行了研究，提出TiZr合金是一种很有前途的牙用钛合金。因此研制适合义齿修复的新型 钛合金将成为钛及钛合金在口腔修复应用的重要内容。
, 百拇医药
2 钛及钛合金表面处理的研究
钛及钛合金表面处理的目的是提高其耐腐蚀性，改善其表面的机械性能(耐磨性能、疲劳断 裂性能)，以及改善钛及钛合金种植体的生物学性能。钛及钛合金的表面处理在种植体方面 应用比较多。我们知道钛及钛合金具有较好的强度，韧性及优良的加工性，是理想的植入材 料，而且钛及钛合金的弹性模量与其它金属材料比是与骨组织最接近的，但仍与骨组织之间 相差较大，因此钛种植体与骨组织之间易出现机械不适应，同时钛的化学成份与天然骨组织 截然不同，研究发现钛与骨组织之间仅为机械性骨整合，而无强有力的化学性结合[14 ]，因此钛表面的生物活性材料的涂层的研究越来越引人注目，代表牙科种植体的一个重 要研究方向。
钛及钛合金表面处理的方法主要有以下几种[15]：
(1)等离子喷涂(Plasma spray)：该工艺是利用等离子强产生直流电弧将 涂层材料加热熔融后 高速喷射到金属表面，形成涂层，此种方法是钛表面处理最常用的方法。钛芯表面喷涂羟基 磷灰石种植牙目前在临床上广泛应用，效果较好，研究表明此种植牙与骨组织之间可产生化 学性结合[16]。
, 百拇医药
目前对该种处理方法研究的方向为：①开发新的涂层材料，使其热膨胀系 数与钛及钛合金的相匹配。②喷涂工艺的改进，使其对涂层材料的生物学 性能及力学性能无不良影响[17]。③涂层与钛基体之间过渡层材 料的研究。④涂层种植体复合骨诱导性物质的研究。
(2)离子注入(Ion implantation)：离子注入包括从气体、气化物或溅射的表面产生离子化原子，在真空中提取这些原子并将其 向要处理的材料表面加速。通过不同的能量改变离子注入的深度。通过离子注入可以改善 钛及钛合金表面的性能，增加它们的耐磨性、耐蚀性，减少金属离子的释放，对于钛及钛合 金在人体内长期行使功能具有重要意义。
离子注入包括氮离子注入、钙离子注入及铱离子注入等。其中通过氮离子注入形成的氮化 钛表面的钛及钛合金其耐磨性、耐蚀性，疲劳强度，以及生物学性能均有所改善[18， 19]。
, 百拇医药 (3)其它表面处理方法：钛表面处理的方法还有烧结(Sintering)，电沉积(Electrodeposition)，离子镀(Ionplatin g)，氧化及钝化(Oxidation and passivation)。
3 钛及钛合金口内腐蚀性的研究
医用金属材料在生物环境中的腐蚀机制比较复杂，研究难度较大，这主要是由于人体内环境 比较复杂；而金属在体内的腐蚀速度一般要求比工业中常遇到腐蚀速度低2～3个数量级以上 。生物医学金属材料在人体生理环境下的腐蚀有8种类型，即均匀腐蚀(Fretting)、点蚀(Pi tting corrosion)、电偶腐蚀(Galvanic corrosion)、缝隙腐蚀(Grevice corrosion)、晶 间腐蚀、磨蚀(Wearing corrosion)、应力或疲劳腐蚀(Stress or fatigue corrosion)。
钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性是因其表面能形成一层稳定而致密的氧化膜，使金属离子不 能释放出来。但口腔环境中pH值变化范围很大，而且钛及钛合金做为修复材料在口腔环境内 行使功能，可能产生各种类型的腐蚀。在负载情况下，钛及钛合金表面的氧化膜受到擦伤或 磨擦 ，而使表面氧化膜脱落，导致金属离子释放，产生腐蚀[20]。另外也有研究表明口 腔预防制剂中含有NaF，其中F-对钛的耐蚀性也产生不利影响[21]。因此了解钛 及钛合金在口腔环境内腐蚀的特点，提高钛及钛合金的耐蚀性、寻找预防腐蚀的措施，对钛 及钛合金在口腔内的应用具有重要意义。
, 百拇医药
4 钛及钛合金加工工艺的研究
(1)磨光：虽然钛及钛合金的硬度较低，质地较软，但其表面氧化层硬度 很高，尤其是铸造 后，磨光及抛光均有一定的难度。目前临床应用的磨头在磨光时易与钛沾粘，因此研制专门 研磨钛铸件的磨头及磨光器械，以减少工作强度，提高工作效率，减少环境污染均具有重要 临床意义[22，23]。
(2)焊接：可摘义齿的腭、舌杆要求强度高，而卡环臂则要求弹性好，同 一种钛合金无法满 足上述2种要求，需要用二种材料分别制作，然后焊接在一起；多单位的固定义齿也常需要 分别制作后再焊成一个整体，有的还要考虑在口内就位后再焊接；种植义齿、颌面赝复体 的上部结构较为复杂，也需要分别制作后焊接成一个整体；磁性固位体的周边需要加焊封闭 ，以防止磁体的腐蚀。
激光焊接的热点集中，强度、时间易控制，热影响范围小，焊后质量可靠，焊件性能不受影 响，明显优于氩弧焊等[24，25]。
, 百拇医药
(3)钛义齿的CAD/CAM系统：钛义齿的CAD/CAM系统是自动采集光学模型、 设计、机械加工制作义齿的一种高科技方法。同机械加工与铸造方法相比有如下优点：①避免了蜡型制作和包埋过程中产生的变形，适应性更好；②避免了钛熔化、冷却过程中产生的表面污染层、氧化层；③不会产生内 部气孔；④有利于钛件与瓷的结合；⑤制作时间短。
钛及钛合金具有许多优越性，对牙科医生及患者产生了极大的吸引力，但是将钛材广泛用于 口腔修复临床，还需大量的研究工作及临床试验。尽管如此，钛及钛合金在未来牙科的应用 中仍具有广阔的前景。
郭天文(第四军医大学 口腔医学院，西安 710032)
李佐臣(西北有色金属研究院，西安 710016)
参考文献
1，Boyd DW, Kustin K， Vanadium. A versatile biochemical ef fector with an elusive biological function. Adv Inorg Biochem 1984;6∶321
, 百拇医药
2，Jandhyala BS, Hom GJ. Physiological and pharmacological propertie s of vanadium. Life Sci, 1983;33∶1325
3，Perl DP, Brody AR. Alzheimer's disease:X-ray spectrometric evide nce of aluminum accumulation in neuorfibrillary tangle-bearing neurons. Science ，1980;208∶297
4，张玉梅.牙科用TiZr合金的研制及应用基础研究.第四军医大学博士学位论 文，1998
5，Cai Z, Watanabe I, Watanabe E et al.An electrochemical study of cast Ti and Ti alloys. J Dent Res， 1998;77∶476(Abst)
, 百拇医药
6，Okabe T, Watanabe I,Watanabe E et al.Dental casting of comme rcial titanium alloys. J Dent Res， 1998;77∶478(Abst)
7，小林郁夫，土居寿，高桥正史等.齿科铸造した生体用Ti6Al7Nb合金の铸 造性と力学的性质，齿科材料.器械，1995；14(4)∶406
8，Chern Lin JH, Morser JB, Taira M et al.Cu-Ti,Co-Ti, and Ni -Ti systems： corrosin and microhardness. J Oral Rehabilitation， 1990;17∶383
9，Taira M, Morser JB, Greener EH. Studies of Ti alloys for dental c asting. Dent Mater,1989;5∶45
, 百拇医药
10，Chern Lin JH, Lo CP, Ju CP. Biocorrosion study of titanium-coba lt alloy. J Oral Rehabilitation， 1995;22∶331
11，Syverud M, Okabe T, Hero H. Casting of Ti6Al4V alloy compared wi th pure Ti in an Ar-arc casting machine. Eur J Oral Sci， 1995;103∶327
12，Kobayashi E, Matsumoto S, Doi H et al.Mechanical properties of the binary titanium-zirconium alloys and their potential for biomedical mat erials. J Biomed Mater Res， 1995;29∶943
, http://www.100md.com
13，小林郁夫，土居寿.米山隆之等.齿科铸造したチタン-ジルコニウム基 合金の力学特性，齿科材料.器械，1995；14(3)∶321
14，Keketer G. Scanning electron microscopic study of the reaction o f human bone to a titanium implant. Int J Oral Surg,1985;14∶447
15，杨连甲，金 岩，胡蕴玉主编.口腔和骨科的生物活性材料.西安：陕西科 学技术出版社，1993；197-202
16，William B. Effect of HA on bone formation around exposed head of titanium implants in rabbits. J Oral Maxilloface Surg， 1990;48∶1196
, 百拇医药
17，王银元.种植牙骨整合研究的新进展.口腔材料器械杂志，1995；4(4) ∶172
18，Buchanan RA, Rigey ED, Williams JM. Ion implantation of surgical Ti6Al4V for improved resistance to wear-accelerated corrosion. J Biomed Mater Res,1987;21∶367
19，陈治清.口腔种植界面，生物医学工程杂志，1989；6∶312
20，Lucas LC, Lemons JE. Biodegradation of restorative metallic syst ems. Adv Dent Res,1992;6∶32
21，Kononer MO, Lavonius ET, Kivilahti JK. SEM observation on stress corrosion cracking of commercially pure titanium in a topical fluoride solution . Dental Materials, 1995;11∶269
, http://www.100md.com
22，Karvell BW. Contamination of titanium castings by aluminium oxid e blasting. J Dent,1995;23∶319
23，Ohkubo C, Watanabe I, Ford JR et al.Machinability of castin g Ti and Ti6Al4V alloy. J Dent Res,1998;477(Abst)
24，Bergendal B, Palmquist S. Laser-welded titanium frameworks for fixed prostheses supported by osseointegrated implants: A 2-year multicenter st udy report. Int J Oral Maxillofac Implants, 1995;10∶199
25，Wang RR, Welsch GE. Joining titanium materials with tungsten ine rt gas welding, laser welding and infrared brazing. J Posthet Dent,1995;74∶521
(收稿：1998-11-10 修回：1999-03-05), http://www.100md.com