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包埋材料 Investment material (包埋材料分類 (石膏結合包埋粉 Gypsum-Bonded Investments…
包埋材料
Investment material
包埋材料的性質要求(略大部分)
多孔性
模具內氣體鑄造時能溢出
包埋材料的組成 :warning:
黏結材料
Binder Material
加入原因
耐火材料無法自行黏結成型
合金鑄造黏結材料
石膏(半水硫酸鈣)
鑄造用包埋材料的黏結劑
矽酸鈉 Sodium Silicate
矽酸乙酯 Ethyl Silicate
硫酸銨 Ammonium Sulfate
磷酸鈉 Sodium Phosphate
其他化學劑
Chemical Agent
磷酸鈉
硼酸
硫酸鉀
石墨(Graphite)
銅粉
氧化鎂
ex 硫酸鈣包埋粉 + 硼or鹽酸
增加熱膨脹效應
耐火材料
Refractory Material
二氧化矽&衍生物
鱗石英
Tridymite
白矽土
Cristobalite
石英
Quartz
包埋材料分類
概論：包埋材料
高溫
矽酸乙酯(矽土)
磷酸類
石膏
嵌體鑄造
熱膨脹
吸濕性膨脹
義齒製作
石膏結合包埋粉
Gypsum-Bonded Investments
性質
規範
美國牙醫學會第2號規範訂
牙科嵌體(Inlay)鑄造包埋粉性質
分類
第一型 熱膨脹式
嵌體鑄造用包埋粉
第二型
吸濕性
膨脹式
嵌體鑄造用包埋粉
第三型 熱膨脹式
局部義齒
鑄造用包埋粉
表格
表8-1 膨脹性質要求 P166
表8-2 一般性質要求 P167
溫度影響
(P167~169有講很多化學，但只先擷取重點)
圖8-3 P167
沒有一種耐所材料熱膨脹是均勻或者線性發生，往往加熱到某個溫度才出現明顯劇烈的膨脹變化
包埋材料熱處理時不低於370度
以免膨脹脫蠟不完全
不能高於700度
以免生成腐蝕性氣體
105度耐火材及出現膨脹
但含水硫酸鈣結晶也轉為無水，脫水結果形成收縮現象
脫蠟時，殘餘的碳化合物經化學反應
生成SO2 & CO2 氣體影響鑄造品質
成分
60~65% 石英or白矽土
30~35% 半水硫酸鈣
5% 化學變性劑 Modifiers
注意事項
材料耐熱能力不高，脫蠟(Burnout)時溫度<700度
若溫度至700~900度
矽土&硫酸鈣起化學反應生成三氧化硫氣體
造成金屬表面腐蝕
凝結相關
凝結時間
(美國牙2號規範)
凝結時間不短於5min
不能超過25min
正常凝結膨脹
矽土+半水石膏混和比單獨石膏有較大的凝結膨脹
美國牙2號規範
第一型包埋粉膨脹量最大可達0.6%
吸濕性凝結膨脹
將石膏置於水中or直接接觸水獲得較大的膨脹量
美國牙2號規範
第二型包埋粉膨脹量
最低1.2%
最高2.2%
影響吸濕性膨脹因子
水粉比例影響
水粉比例提高，吸濕性膨脹不明顯
調拌方式影響
混和時間短，膨脹不明顯
成分影響
矽土粒子越小，膨脹效果佳
半水硫酸鈣or熟石膏組合獲得效果理想
單純半水硫酸鈣膨脹量很低
和包埋粉內含矽土量成正比
最少含15%硫酸鈣or黏著材料，防止乾燥or加熱\出現瓦解或龜裂
包埋粉保存年限
存放越久，膨脹不明顯
浸泡水時間影響
初凝結及泡水，膨脹效果明顯
初凝結隔越久泡水，膨脹越不明顯
水浴溫度
水浴溫度影響不太明顯，而且屬於間接性 (因蠟型對水溫較包埋材料敏感)
水分影響
包在包埋材料表面的水分越多，膨脹明顯
熱影響
熱膨脹
石膏熱處理會出現早期收縮
石英成分60%以下無法代償
石英成分75%以上才會出現熱膨脹
白矽土低溫及熱膨脹，且比石英大
分類
第一型包埋粉依賴熱膨脹為主
膨脹量1.0%~1.6%
第二型包埋粉以吸濕性膨脹為主
500度時約0.6ㄓ
熱收縮
自700度冷卻下來，會伴隨冷卻收縮現象
若鑄造同時完成，金屬受冷卻收縮影響小，會造成包埋材料破裂
再次加熱：
受熱膨脹又出現，但水分子已經蒸散完全，包埋材料會出現龜裂&完整性被破壞 -> 不建議重複加熱處理
:warning:表8-3 對石膏結合包埋材料有關之操作因素 p172
強度&其他性質
包埋材料須具備承受
熔融金屬衝擊&維持模具空間表面完整性
以抗壓強度為指標
包埋材料的抗壓強度是石膏黏結劑的部分
影響因素
半水石膏強度比熟石膏強
化學變性劑有幫助
氯化鈉變性劑
加熱時明顯強度降低
水粉比例
水粉比例越高
抗壓強度越低
美國牙2號規範
嵌體鑄造用包埋材料
第2小時抗壓強度不低於2.41MPa
大的複雜構造(ex 義齒支架)
選強度較佳的第三型包埋材料
包埋粉末精細度 Fineness
影響
凝結時間
鑄造體表面粗糙度
粗細
細的矽土
有利於吸濕性膨脹
粗的粒子
包埋材料易造成鑄造體表面不平
磷酸結合包埋粉
Phosphate-Bonded Investment
成分
耐火填料+黏結劑
填料(佔80%)
矽土類
白矽土+石英 混和物
加入目的
提供高溫處理時
耐熱 & 膨脹
來源
黏結劑
氧化鎂 + 磷酸基質(以
磷酸銨
為主)
包裝方式
粉末 + 液體
液體
矽土 + 水 配成膠態矽土懸浮液(Colloidal silica Suspension)
凝結反應 & 作用(部分省略)
主要反應成分是黏結劑，生成物磷酸鎂是聚合體形式，鎂土(MgO)+矽土(耐火材料)被生成的膠態分子包圍凝結成固態物體
最高溫度為900度
超過1375度
包埋模具將崩裂，鑄造會失敗
凝結 & 熱膨脹
理論凝結為收縮，但其量到的是
凝結膨脹
熱收縮現象
因黏結劑分解，氨氣逸出
但收縮量比膨脹低，故最後結果為膨脹
熱膨脹量
膠態矽土液體調拌 約在 0.8~1.2%
工作 & 凝結時間
（一般操作時間2min左右）
溫度影響明顯
較高溫的調拌，凝結較快速
反應初期為放熱反應
會加速凝結
調拌方式&速度
對混和均勻性、平滑性、精確度都有影響
真空調拌
有較理想的效果 &較長的包埋時間
水粉比例
比例增加，延長工作時間
環境&液體先行冷凍降溫
有較長的工作時間
其他性質
:warning:
矽土膠態液體
+ 磷酸包埋粉
和用
水
調拌的比較
有較多的膨脹
有吸濕性膨脹(0.6~0.8%)
增加包埋粉的強度
矽酸乙酯結合包埋材料 (Ethyl Silicate-Bonded Investment)
矽土結合包埋材料 (Silica-Bonded Investment)
性質
調拌時
包埋粉中的氧化鎂可中和部分酸性物質
凝結反應
凝聚成凝膠體故有收縮現象
初期凝結副產物 乙醇 + 水
慢慢散發讓凝膠變硬
(凝膠反應作用速度通常較緩慢)
加速變硬：
加入氨類另水解 + 膠體反應 同時進行
高溫狀況下
主成分為高溫耐熱材質
黏結劑是矽土凝膠
高溫不易瓦解
凝結過程無膨脹
收縮量約 0.3~0.4%
膨脹效應(來自熱處理變化)
1.7~2.1%
260度有明顯熱膨脹
1150度膨脹量穩定
熱煉處理 Heat Soak Treatment
只能獲得0.1~0.2%的膨脹量
特性
優點
凝結時尺度變化低
鑄造能力
鑄造精細度
光滑品質
準確性
較磷酸 + 包埋粉好
矽酸乙酯的耐火材料成分高
滲透性需求
包埋材料凝結初期
將表面一層過多的凝膠&粒子表層去除
增加
包材料鑄造時的氣體逸出
缺點
調配複雜、保存期限短
高溫時石膏黏結材料成分低
強度較差
高溫熱膨脹效應要特別注意，以免破裂
成分
液體+粉末的混和方式
黏結劑
矽土凝膠(Silica Gel)
加熱處理後轉換為矽土(ex白矽土)
可在低酸鹼值或加入酸性鹽下
將矽酸鈣轉換為矽酸凝膠(Silicic Acid Gel)
:warning:常用方法：
矽酸乙酯
+ 鹽酸滴定進行水解形成
黏結劑主成分
替代方法
矽酸乙酯：較昂貴 + 易燃性
故用
矽酸鈉 + 膠態矽土
取代
膠態矽土 + 氯化銨
可加速形成膠體
應用
因步驟較繁雜 &費時
故目前只用於高溫基底金屬局部義齒支架
其他類型包埋材料(略)
P177