钴铬合金铸件表面研抛程序的评价
作者：潘新华 王贻宁 程祥荣
单位：武汉市(430079)湖北医科大学口腔医学院
关键词：钴铬合金；铸件；研磨和抛光；表面粗糙度
口腔医学纵横990311 摘要 目的：确定合理的钴铬合金铸件表面研抛程序。方法：通过测量90个钴铬合金试件的表面粗糙度，对8种常用的研抛程序进行评价。结果：钴铬合金试件表面最佳研抛程序为喷砂、绿色砂石、金刚砂橡皮轮或电解抛光、硬橡皮轮、擦有抛光绿的绒轮。结论：钴铬合金铸件表面按合乎逻辑的程序研抛才能获得较低的表面粗糙度。
中图分类号 R783.2
Evaluation of finishing and polishing procedures on
surface of chromium-cobalt castings.
, http://www.100md.com
Pan Xinhua, Wang Yining, Cheng Xiangrong. College of Stomatology, Hubei Medical University, Wuhan.430079
Abstract Objective： To determine an ideal finishing and polishing procedure on the surface of chromium-cobalt castings. Methods: Eight finishing and polishing procedures were evaluated by means of the measurement of 90 chromium-cobalt samples. Result: The best finishing and polishing procedure is obtained when sandblasting, green stone, brown diamond rubber wheel or electropolishing, hard rubber wheel,felt wheel with polishing green are used progressively. Conclusion： A lower surface roughness of chromium-cobalt castings is not obtained unless the surface was finished and polished according to a logical steps.
, http://www.100md.com
Key words chromium-cobalt alloy castings finishing and polishing surface roughness
修复铸件在戴入口腔之前，均应进行研磨和抛光。表面光滑的铸件不仅患者戴用舒适，而且能阻止细菌在其表面的吸附，有利于牙体牙周组织的健康。铸件表面的抛光层还能防止金属失去光泽，增强金属的抗腐蚀能力[1]。
钴铬合金是齿科常用的非贵金属合金，广泛用于可摘局部义齿支架和冠桥的铸造。由于铸件表面愈粗糙愈易形成菌斑，故钴铬合金铸件表面应尽可能光滑[2、3]。研抛钴铬合金铸件的方法有喷砂磨光法、打磨机磨光法和电解抛光法[4]，临床上一般将其中的两种或三种方法联合使用，并据此设计出多种研抛程序。本研究通过测量钴铬合金试件的表面粗糙度(surface roughness)，对几种常用的研抛程序进行比较、评估，旨在确定合理的研抛程序。
, http://www.100md.com
材料与方法
1. 钴铬合金试件的制备 制作8mm×8mm×1.5mm蜡片90个，将蜡片的实验面在玻璃板上压平，另一面安插铸道针。常规包埋、焙烧，钴铬合金(上海—贺利氏齿科有限公司)铸造。铸好的试件随机分成相等的9组，其中一组试件的实验面不做任何处理，其余各组试件的实验面按设定程序(见表1)研抛。全部程序由同一人完成。研抛工具的使用条件及工作时间见表2。研抛后的试件实验面用丙酮擦试和蒸馏水超声清洗 ，干燥待用。
表1 各组试件实验面的研抛程序 组 别
研 抛 程 序
0
未处理
1
A
, http://www.100md.com
2
A+B
3
A+B+C
4
A+B+D
5
A+B+C+E
6
A+B+D+E
7
A+B+C+E+F
8
, 百拇医药
A+B+D+E+F
A.喷砂 B.绿色砂石 C.棕色金刚砂橡皮轮
D.电解抛光 E.硬橡皮轮 F.擦有抛光绿的绒轮
2. 试件表面粗糙度的测量 将被测试件置于2201型轮廓仪(哈尔滨量具刃具厂)的载物台上，调整试件实验面至水平，在其上随机选取5个位置点，取样长度为0.8mm，5个位点的测量总长度为4mm。轮廓仪的传感器触针以1mm/s的速度从实验面上走过，测定其凸凹的高度。取5个位置点表面粗糙度的平均值作为实验面的平均表面粗糙度(average surface roughness,Ra)。
表2 各种研抛工具的使用条件和工作时间 研抛工具
使用条件
工作时间
, http://www.100md.com
(秒)
B01A4型喷砂机
120#Al2O3砂、0.2MPa
45
绿色砂石
7000rpm、轻压力
90
棕色金刚砂橡皮轮
4000rpm、轻压力
45
硬橡皮轮
4000rpm、轻压力
, http://www.100md.com
90
绒轮+抛光绿
2000rpm、微压力
45
HP-I型电解抛光机
极间距2cm、电流密度250mA/cm2
300
3. 统计学分析 1～8组试件实验面按设定程序研抛后，计算其Ra的均数和标准差，并通过方差分析和Student-Newman-Keuls[5]判断各研抛程序间有无显著性差异。结 果
表3 各组钴铬合金试件实验面按程序研抛后的Ra(μm) 组别
, 百拇医药
n
Ra
s
0
10
6.687
0.512
1
10
2.538
0.126
2
, 百拇医药
10
0.769
0.018
3
10
0.545
0.049
4
10
0.445
0.036
5
10
, 百拇医药
0.266
0.017
6
10
0.215
0.015
7
10
0.208
0.013
8
10
0.177
, http://www.100md.com
0.008
表4 1～8组试件经8种程序研抛后Ra的方差分析 变异来源
SS
ν
MS
F
P
总变异
42.280
79
研抛程序
38.017
7
, http://www.100md.com
5.431
98.745
<0.01
试件
0.825
9
0.092
1.673
>0.05
误差
3.438
63
0.055
, 百拇医药
表5 1～8组试件实验面Ra均数间的两两比较 组别-0.177-0.208-0.215-0.266-0.445-0.545-0.769
1
, 百拇医药
2.538
2.361**
2.330**
2.323**
2.272**
2.093**
1.993**
1.769**
.
.
(0.317)
, http://www.100md.com
(0.314)
(0.309)
(0.306)
(0.299)
(0.291)
(0.279)
2
0.769
0.592**
0.561**
0.554**
0.503**
, 百拇医药
0.324**
0.224*...
.
(0.314)
(0.309)
(0.306)
(0.299)
(0.291)
(0.209)
3
0.545
0.368**
, 百拇医药
0.337**
0.330**
0.279*
0.100
.
.
.
(0.309)
(0.306)
(0.299)
(0.220)
(0.209)
, 百拇医药
.
4
0.445
0.268*
0.237*
0.230*
0.179
.
.
.
(0.232)
(0.228)
, 百拇医药
(0.220)
(0.209)
.
5
0.266
0.089
0.058
0.051
.
.
.
(0.228)
(0.220)
, 百拇医药
(0.209)
.
6
0.215
0.042
0.007
.
.
.
(0.220)
(0.209)
.
7
, http://www.100md.com
0.208
0.031....
(0.209)
.
8
0.177
.
注：①*表示P<0.05，**表示P<0.01；②括号内为P=0.05或P=0.01时Q.S值
各组试件实验面Ra的测量结果见表3。
1～8组试件实验面按设定程序研抛后，其Ra的方差分析结果见表4。从表中数据可看出，8种研抛程序之间有高度显著性差异(P<0.01)。其中每两种之间的差异有无统计学意义可由Student-Newman-Keuls法来确定，结果见表5。
, 百拇医药
讨 论
粗糙的表面是菌斑形成的一个重要条件[6]。Shafagh[7]证实，表面光滑的铸件上的菌斑数远远少于表面粗糙者。故暴露于口腔的铸件表面应高度抛光，以阻止菌斑附着于其上。钴铬合金硬度大，抗磨耗性强，不易磨平和抛光。因此，对钴铬合金铸件表面必须用有效的研抛工具按合理的程序进行研抛，使其表面粗糙度尽可能地小。
喷砂往往是研抛钴铬合金铸件的第一步，它利用压缩空气将金刚砂粒高速喷射到铸件表面，以清除粘附于铸件上的残余包埋料和氧化膜。但喷砂无法使铸件表面光滑，在本研究设定的8种研抛程序中，仅有喷砂程序的第1组Ra最大，且与其他各组的差异呈高度显著，说明钴铬合金铸件表面仅靠喷砂磨光是很不够的。绿色砂石能把铸件表面高点处的材料切成碎屑，并藉此快速平整铸件表面较大的凸凹。采用喷砂+绿色砂石研抛程序的第2组试件，其表面Ra显著小于第1组，表明该程序可大大降低钴铬合金铸件表面的粗糙度。棕色金刚砂橡皮轮可通过弹性切削来改善铸件表面的粗糙状况，经第3种程序研抛的试件表面Ra显著低于第2组，研抛效果明显且肯定。电解抛光是利用金属表面凸起部分的溶解速度比凹陷部分快这一特点，使高低不平的金属表面得到调整而变得平整光滑。电解抛光适用于各种硬度和强度的金属材料，但对于象钴铬合金这样的两相或多相合金，在其表面凸起部分溶解之前，会因固相的差异而引起选择性溶解，致使合金表面难以平滑。按第4种研抛程序处理的试件，其表面Ra虽显著低于第2组，但与第3组间的差异无统计学意义(P>0.05)，提示电解抛光对钴铬合金铸件并非不可或缺，这一观点与Aydin[8]近似。硬橡皮轮抛磨不仅不会在铸件表面形成沟痕，反而挤压铸件表面使其产生微量塑性变形，以填平铸件表面的微小坑洼。硬橡皮轮研抛后的第5组和第6组试件，其表面Ra比研抛前小，且差异显著，提示硬橡皮轮抛磨是钴铬合金铸件表面研抛程序中不可或缺的一环。第7、8两种研抛程序中的最后一步是使用擦有抛光绿的绒轮。由表3、5可知，第8组试件表面Ra值最小，第7组次之；第5、6、7、8四种研抛程序间的差异无显著性，表明擦有抛光绿的绒轮在降低铸件表面Ra方面作用不明显。抛光绿的主要成份是Cr2O3，将其擦在绒轮上可平整铸件表面的微细条纹并增加光泽度。
, 百拇医药
本研究对钴铬合金铸件表面的8种研抛程序进行了比较和评估。结果显示，研抛程序的改变对铸件表面粗糙度的影响有统计学意义。在设定的8种研抛程序中，第7、8两种程序研抛效果最好。考虑到冠桥牙 合面的牙尖高度等可能因电解作用而降低，故冠桥铸件宜采用第7种研抛程序，即依次使用喷砂、绿色砂石、棕色金刚砂橡皮轮、硬橡皮轮、擦有抛光绿的绒轮。可摘局部义齿支架采用第7、8两种研抛程序中的任一种均可，因电解抛光效率较高，故大型支架选用第8种抛程序效果最佳，其步骤依次为喷砂、绿色砂石、电解抛光、硬橡皮轮、擦有抛光绿的绒轮。总之，研抛钴铬合金铸件表面应根据不同的铸件类型而选用相应的、合乎逻辑的研抛程序，唯有此，才能获得最光滑的表面。 参考文献
1 Phillips RW. Skinner's science of dental materials. 9th ed. Philadelphia: WB Saunder Co.，1991，559～567
2 Sorensen JA. A rational for comparison of plaque-retaining properties of crown systems. J Prosthet Dent, 1989，62:264～269
, http://www.100md.com
3 罗渌萍，张春元，胡咏大，等. 高熔合金可摘铸件表面缺陷的原因分析及对策. 口腔医学纵横，1996，12(4)：251～252
4 徐君伍主编. 口腔修复学. 第3版. 北京：人民卫生出版社，1994，219～220
5 金丕焕主编. 医用统计方法. 上海：上海医科大学出版社. 1993，56
6 Quirynen M, Marechal M, Busscher HJ, et al. The influence of surface free energy and surface roughness on early plaque formation: an in vivo study in man. J Clin Periodontol, 1990,17:138～144
7 Shafage I. Plaque accumulation on cast gold complete crowns. J Prosthet Dent, 1986,55:339～342
8 Aydin AK. Evaluation of finishing and polishing techniques on surface roughness of chromium-cobalt castings. J Prosthet Dent, 1991，65:763～767
[收稿：1999-05-21], 百拇医药
单位：武汉市(430079)湖北医科大学口腔医学院
关键词：钴铬合金；铸件；研磨和抛光；表面粗糙度
口腔医学纵横990311 摘要 目的：确定合理的钴铬合金铸件表面研抛程序。方法：通过测量90个钴铬合金试件的表面粗糙度，对8种常用的研抛程序进行评价。结果：钴铬合金试件表面最佳研抛程序为喷砂、绿色砂石、金刚砂橡皮轮或电解抛光、硬橡皮轮、擦有抛光绿的绒轮。结论：钴铬合金铸件表面按合乎逻辑的程序研抛才能获得较低的表面粗糙度。
中图分类号 R783.2
Evaluation of finishing and polishing procedures on
surface of chromium-cobalt castings.
, http://www.100md.com
Pan Xinhua, Wang Yining, Cheng Xiangrong. College of Stomatology, Hubei Medical University, Wuhan.430079
Abstract Objective： To determine an ideal finishing and polishing procedure on the surface of chromium-cobalt castings. Methods: Eight finishing and polishing procedures were evaluated by means of the measurement of 90 chromium-cobalt samples. Result: The best finishing and polishing procedure is obtained when sandblasting, green stone, brown diamond rubber wheel or electropolishing, hard rubber wheel,felt wheel with polishing green are used progressively. Conclusion： A lower surface roughness of chromium-cobalt castings is not obtained unless the surface was finished and polished according to a logical steps.
, http://www.100md.com
Key words chromium-cobalt alloy castings finishing and polishing surface roughness
修复铸件在戴入口腔之前，均应进行研磨和抛光。表面光滑的铸件不仅患者戴用舒适，而且能阻止细菌在其表面的吸附，有利于牙体牙周组织的健康。铸件表面的抛光层还能防止金属失去光泽，增强金属的抗腐蚀能力[1]。
钴铬合金是齿科常用的非贵金属合金，广泛用于可摘局部义齿支架和冠桥的铸造。由于铸件表面愈粗糙愈易形成菌斑，故钴铬合金铸件表面应尽可能光滑[2、3]。研抛钴铬合金铸件的方法有喷砂磨光法、打磨机磨光法和电解抛光法[4]，临床上一般将其中的两种或三种方法联合使用，并据此设计出多种研抛程序。本研究通过测量钴铬合金试件的表面粗糙度(surface roughness)，对几种常用的研抛程序进行比较、评估，旨在确定合理的研抛程序。
, http://www.100md.com
材料与方法
1. 钴铬合金试件的制备 制作8mm×8mm×1.5mm蜡片90个，将蜡片的实验面在玻璃板上压平，另一面安插铸道针。常规包埋、焙烧，钴铬合金(上海—贺利氏齿科有限公司)铸造。铸好的试件随机分成相等的9组，其中一组试件的实验面不做任何处理，其余各组试件的实验面按设定程序(见表1)研抛。全部程序由同一人完成。研抛工具的使用条件及工作时间见表2。研抛后的试件实验面用丙酮擦试和蒸馏水超声清洗 ，干燥待用。
表1 各组试件实验面的研抛程序 组 别
研 抛 程 序
0
未处理
1
A
, http://www.100md.com
2
A+B
3
A+B+C
4
A+B+D
5
A+B+C+E
6
A+B+D+E
7
A+B+C+E+F
8
, 百拇医药
A+B+D+E+F
A.喷砂 B.绿色砂石 C.棕色金刚砂橡皮轮
D.电解抛光 E.硬橡皮轮 F.擦有抛光绿的绒轮
2. 试件表面粗糙度的测量 将被测试件置于2201型轮廓仪(哈尔滨量具刃具厂)的载物台上，调整试件实验面至水平，在其上随机选取5个位置点，取样长度为0.8mm，5个位点的测量总长度为4mm。轮廓仪的传感器触针以1mm/s的速度从实验面上走过，测定其凸凹的高度。取5个位置点表面粗糙度的平均值作为实验面的平均表面粗糙度(average surface roughness,Ra)。
表2 各种研抛工具的使用条件和工作时间 研抛工具
使用条件
工作时间
, http://www.100md.com
(秒)
B01A4型喷砂机
120#Al2O3砂、0.2MPa
45
绿色砂石
7000rpm、轻压力
90
棕色金刚砂橡皮轮
4000rpm、轻压力
45
硬橡皮轮
4000rpm、轻压力
, http://www.100md.com
90
绒轮+抛光绿
2000rpm、微压力
45
HP-I型电解抛光机
极间距2cm、电流密度250mA/cm2
300
3. 统计学分析 1～8组试件实验面按设定程序研抛后，计算其Ra的均数和标准差，并通过方差分析和Student-Newman-Keuls[5]判断各研抛程序间有无显著性差异。结 果
表3 各组钴铬合金试件实验面按程序研抛后的Ra(μm) 组别
, 百拇医药
n
Ra
s
0
10
6.687
0.512
1
10
2.538
0.126
2
, 百拇医药
10
0.769
0.018
3
10
0.545
0.049
4
10
0.445
0.036
5
10
, 百拇医药
0.266
0.017
6
10
0.215
0.015
7
10
0.208
0.013
8
10
0.177
, http://www.100md.com
0.008
表4 1～8组试件经8种程序研抛后Ra的方差分析 变异来源
SS
ν
MS
F
P
总变异
42.280
79
研抛程序
38.017
7
, http://www.100md.com
5.431
98.745
<0.01
试件
0.825
9
0.092
1.673
>0.05
误差
3.438
63
0.055
, 百拇医药
表5 1～8组试件实验面Ra均数间的两两比较 组别
-0.177-0.208-0.215-0.266-0.445-0.545-0.7691
, 百拇医药
2.538
2.361**
2.330**
2.323**
2.272**
2.093**
1.993**
1.769**
.
.
(0.317)
, http://www.100md.com
(0.314)
(0.309)
(0.306)
(0.299)
(0.291)
(0.279)
2
0.769
0.592**
0.561**
0.554**
0.503**
, 百拇医药
0.324**
0.224*...
.
(0.314)
(0.309)
(0.306)
(0.299)
(0.291)
(0.209)
3
0.545
0.368**
, 百拇医药
0.337**
0.330**
0.279*
0.100
.
.
.
(0.309)
(0.306)
(0.299)
(0.220)
(0.209)
, 百拇医药
.
4
0.445
0.268*
0.237*
0.230*
0.179
.
.
.
(0.232)
(0.228)
, 百拇医药
(0.220)
(0.209)
.
5
0.266
0.089
0.058
0.051
.
.
.
(0.228)
(0.220)
, 百拇医药
(0.209)
.
6
0.215
0.042
0.007
.
.
.
(0.220)
(0.209)
.
7
, http://www.100md.com
0.208
0.031....
(0.209)
.
8
0.177
.
注：①*表示P<0.05，**表示P<0.01；②括号内为P=0.05或P=0.01时Q.S
值各组试件实验面Ra的测量结果见表3。
1～8组试件实验面按设定程序研抛后，其Ra的方差分析结果见表4。从表中数据可看出，8种研抛程序之间有高度显著性差异(P<0.01)。其中每两种之间的差异有无统计学意义可由Student-Newman-Keuls法来确定，结果见表5。
, 百拇医药
讨 论
粗糙的表面是菌斑形成的一个重要条件[6]。Shafagh[7]证实，表面光滑的铸件上的菌斑数远远少于表面粗糙者。故暴露于口腔的铸件表面应高度抛光，以阻止菌斑附着于其上。钴铬合金硬度大，抗磨耗性强，不易磨平和抛光。因此，对钴铬合金铸件表面必须用有效的研抛工具按合理的程序进行研抛，使其表面粗糙度尽可能地小。
喷砂往往是研抛钴铬合金铸件的第一步，它利用压缩空气将金刚砂粒高速喷射到铸件表面，以清除粘附于铸件上的残余包埋料和氧化膜。但喷砂无法使铸件表面光滑，在本研究设定的8种研抛程序中，仅有喷砂程序的第1组Ra最大，且与其他各组的差异呈高度显著，说明钴铬合金铸件表面仅靠喷砂磨光是很不够的。绿色砂石能把铸件表面高点处的材料切成碎屑，并藉此快速平整铸件表面较大的凸凹。采用喷砂+绿色砂石研抛程序的第2组试件，其表面Ra显著小于第1组，表明该程序可大大降低钴铬合金铸件表面的粗糙度。棕色金刚砂橡皮轮可通过弹性切削来改善铸件表面的粗糙状况，经第3种程序研抛的试件表面Ra显著低于第2组，研抛效果明显且肯定。电解抛光是利用金属表面凸起部分的溶解速度比凹陷部分快这一特点，使高低不平的金属表面得到调整而变得平整光滑。电解抛光适用于各种硬度和强度的金属材料，但对于象钴铬合金这样的两相或多相合金，在其表面凸起部分溶解之前，会因固相的差异而引起选择性溶解，致使合金表面难以平滑。按第4种研抛程序处理的试件，其表面Ra虽显著低于第2组，但与第3组间的差异无统计学意义(P>0.05)，提示电解抛光对钴铬合金铸件并非不可或缺，这一观点与Aydin[8]近似。硬橡皮轮抛磨不仅不会在铸件表面形成沟痕，反而挤压铸件表面使其产生微量塑性变形，以填平铸件表面的微小坑洼。硬橡皮轮研抛后的第5组和第6组试件，其表面Ra比研抛前小，且差异显著，提示硬橡皮轮抛磨是钴铬合金铸件表面研抛程序中不可或缺的一环。第7、8两种研抛程序中的最后一步是使用擦有抛光绿的绒轮。由表3、5可知，第8组试件表面Ra值最小，第7组次之；第5、6、7、8四种研抛程序间的差异无显著性，表明擦有抛光绿的绒轮在降低铸件表面Ra方面作用不明显。抛光绿的主要成份是Cr2O3，将其擦在绒轮上可平整铸件表面的微细条纹并增加光泽度。
, 百拇医药
本研究对钴铬合金铸件表面的8种研抛程序进行了比较和评估。结果显示，研抛程序的改变对铸件表面粗糙度的影响有统计学意义。在设定的8种研抛程序中，第7、8两种程序研抛效果最好。考虑到冠桥牙 合面的牙尖高度等可能因电解作用而降低，故冠桥铸件宜采用第7种研抛程序，即依次使用喷砂、绿色砂石、棕色金刚砂橡皮轮、硬橡皮轮、擦有抛光绿的绒轮。可摘局部义齿支架采用第7、8两种研抛程序中的任一种均可，因电解抛光效率较高，故大型支架选用第8种抛程序效果最佳，其步骤依次为喷砂、绿色砂石、电解抛光、硬橡皮轮、擦有抛光绿的绒轮。总之，研抛钴铬合金铸件表面应根据不同的铸件类型而选用相应的、合乎逻辑的研抛程序，唯有此，才能获得最光滑的表面。 参考文献
1 Phillips RW. Skinner's science of dental materials. 9th ed. Philadelphia: WB Saunder Co.，1991，559～567
2 Sorensen JA. A rational for comparison of plaque-retaining properties of crown systems. J Prosthet Dent, 1989，62:264～269
, http://www.100md.com
3 罗渌萍，张春元，胡咏大，等. 高熔合金可摘铸件表面缺陷的原因分析及对策. 口腔医学纵横，1996，12(4)：251～252
4 徐君伍主编. 口腔修复学. 第3版. 北京：人民卫生出版社，1994，219～220
5 金丕焕主编. 医用统计方法. 上海：上海医科大学出版社. 1993，56
6 Quirynen M, Marechal M, Busscher HJ, et al. The influence of surface free energy and surface roughness on early plaque formation: an in vivo study in man. J Clin Periodontol, 1990,17:138～144
7 Shafage I. Plaque accumulation on cast gold complete crowns. J Prosthet Dent, 1986,55:339～342
8 Aydin AK. Evaluation of finishing and polishing techniques on surface roughness of chromium-cobalt castings. J Prosthet Dent, 1991，65:763～767
[收稿：1999-05-21], 百拇医药