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研究生: 蔡尚元
Tsai, Shang-Yuan
論文名稱: 合金粉末球磨時間及添加比例對單一成份汞齊合金性質與微結構之影響
Effect of ball-milling time and addition of alloy powder on properties and microstructure of a single composition type amalgam
指導教授: 陳瑾惠
Chern Lin, Jiin-Huey
朱建平
Ju, Chien-Ping
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 材料科學及工程學系
Department of Materials Science and Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 116
中文關鍵詞: 球磨汞釋出汞齊
外文關鍵詞: Mercury release, amalgam
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  • 汞齊合金廣泛地被大眾所使用的牙科材料,在日常生活中,用於臼齒蛀齒洞的填補,優點在於成本低廉,機械性質優異,微滲漏情形少,易於操作填補,同時具較長的使用年限。為了消除大眾對填補汞齊合金之恐懼,因為汞齊合金具良好機械性質,近來汞齊合金開發除了維持其優異性質外,著重於降低汞蒸氣釋出與改善其操作性。
    本實驗研究在單成份球形汞齊合金中,加入經過不同球磨處理時間的合金粉末,處理時間5 min、10 min、15 min、20 min,並改變添加在球形合金粉末中的比例,5 %、10 %、20 %,壓製成12種條件的汞齊合金,來探究球磨處理時間與添加比例對汞蒸氣釋出,機械性質,潛變性質與腐蝕性質的影響。
    結果發現,添加球磨合金粉末後,在汞齊合金的性質上扮演重要角色。添加球磨合金後,汞蒸氣釋出大幅降低,且較長的球磨處理時間會有較低的汞蒸氣釋出;添加適當比例經適當球磨處理的汞齊合金的抗壓性質與球形汞齊合金相當;添加球磨合金粉末的汞齊合金,有較高的徑向拉伸強度,顯示添加球磨合金粉末對徑向拉伸強度有提昇效果;當球磨合金粉末添加比例越高,潛變量越大;添加低比例的球磨合金粉末,有助於改善腐蝕性質,研究結果更發現,添加球磨合金粉末的汞齊合金腐蝕性質優於球形汞齊合金。

    Amalgam is one kind of dental material that is used generally by people. It’s used for filling cavities in teeth. The advantage of using dental amalgam are low cost, good mechanical properties, good micro-leakage, handy in filling and can used for a long time.
    The dental amalgams are a mercury-based dental filling. In order to clear the air for the vaporization of mercury, our research is lay stress on reducing the release of mercury and keeping the excellent mechanical behavior of amalgams.
    The arm of this study was to determine the initial mercury release rate, mechanical behavior, corrosion properties by changing the ball-milling time and addition of alloy powder in a single composition type amalgam.
    There are four different periods to mill alloy powder.(5 minutes,10 minutes,15 minutes ,20 minutes) and three different adding percentage (5 wt%,10wt%,20wt%) in our experiment.
    The result indicate that the addition of irregular alloy powder could reduce the vaporization of mercury in amalgam. The lower rate of mercury vapor emission was observed by more content of irregular alloy powder. We found that the compressive stress of adding suitable weight percentage of irregular alloy powder in a single type amalgam as well as a single sphericital dental amalgam. The amalgam which added irregular alloy powder have the batter diametrial tensile strength and corrosion properties, but the creep rate is more large than the single sphericital amalgam .

    總目錄 摘要 i abstract ii 誌謝 iv 總目錄 v 圖目錄 ix 表目錄 xv 第一章 前言 1 第二章 文獻回顧與理論基礎 3 2-1添加不規則形合金粉末之汞齊合金發展沿革 3 2-2 汞齊合金之汞齊化反應及結構 5 2-2-1 傳統低銅汞齊合金 5 2-2-2 分散型高銅汞齊合金 7 2-2-3 單成份型高銅汞齊合金 8 2-3 汞齊合金之成分與分類 9 2-3-1 挫屑形合金粉末 10 2-3-2 球形合金粉末 10 2-3-3 混合型合金粉末 10 2-4 合金元素對汞齊合金之影響 11 2-4-1 鈀(Palladium,Pd) 11 2-4-2 錫(Tin,Sn)) 11 2-4-3 鋅(Zinc,Zn) 12 2-4-4 銦(Indium,In) 12 2-5 汞齊合金的機械強度性質 12 2-6 汞齊合金的潛變性質 13 2-7 汞齊合金之汞釋出 14 2-7-1汞齊合金之汞蒸氣釋出 14 2-7-2汞齊合金之汞釋出機制 14 2-8 汞的安全性 15 2-8-1汞的認識及特性 15 2-8-2 汞的安全性相關報導 16 第三章 材料與實驗方法 19 3-1 實驗架構與流程 19 3-2合金粉末之製造與處理 20 3-2-1合金粉末之製造 20 3-2-2不規則粉末之製造 21 3-3 合金粉末之真空封管熱處理 22 3-4 合金粉末的熱處理 24 3-5 合金粉末之酸洗與烘乾 25 3-6 合金粉末觀察與分析 25 3-6-1合金粉末之XRD繞射分析 26 3-6-2合金粉末之SEM觀察與EDS成份分析 27 3-6-3合金粉末之粒徑分佈計算 27 3-7 汞齊合金試片之製作 27 3-7-1 汞齊合金圓盤狀試片製作 31 3-7-2 汞齊合金圓柱狀試片製作 32 3-8 汞齊合金之觀察與分析 33 3-8-1汞齊合金之XRD繞射分析 33 3-8-2汞齊合金之SEM觀察與EDS分析 34 3-9汞齊合金試片之初始汞蒸氣釋出速率量測 36 3-10 汞齊合金抗壓及徑向拉伸強度測試 37 3-11汞齊合金潛變量測試 38 3-12汞齊合金電化學測試 40 第四章 結果與討論 42 4-1 材料取樣與條件 42 4-2 操作性測試 42 4-3 汞釋出測試 46 4-4 合金粉末XRD相分析 48 4-5 合金粉末SEM觀察 49 4-6 汞齊合金試片抗壓強度量測 53 4-7 汞齊合金試片徑向拉伸強度量測 57 4-8 汞齊合金試片潛變率量測 61 4-9 汞齊合金試片XRD相分析 63 4-10 汞齊合金試片SEM觀察與EDS成份分析 76 4-11 汞齊合金之腐蝕性質 96 第五章 結論 110 第六章 參考文獻 113 圖目錄 圖2-7-1 汞齊合金之汞蒸氣釋出的溶解/蒸發之主要過程 18 圖3-1-1 實驗流程 19 圖3-2-1氣體噴霧法意識圖 20 圖3-3-1 玻璃封管裝置圖 23 圖3-4-1 粉末熱處理過程示意圖 24 圖 3-6-1 X-Ray 粉晶繞射儀 26 圖3-7-1 汞齊合金試片製作流程圖 30 圖3-7-2圓盤試片製作示意圖 31 圖3-7-3圓柱狀試片製作及模具圖 33 圖3-8-1 XRD分析用之試片座示意圖 35 圖3-10-1抗壓強度測試示意圖 38 圖3-10-2徑向拉伸強度測試示意圖 39 圖3-11-1潛變測試機示意圖 39 圖3-12-1腐蝕測試意識圖 41 圖4-3-1 Tytin商用合金、與不同球磨時間處理合金粉末之汞齊合金之初始汞蒸氣釋出速率 47 圖4-4-1不規則形狀合金粉末,300℃熱處理、2天之XRD相分析 48 圖4-5-1 球磨處理5 min、10 min之合金粉末SEM - 500倍顆粒觀察與粒徑分佈統計 50 圖4-5-2 球磨處理15 min、20 min之SEM –500倍 顆粒表面觀察與粒徑分佈統計 51 圖4-5-3 球磨處理5 min、10min、15min、20min之合金粉末SEM –5000倍 顆粒表面觀察 52 圖4-6-1 添加5%,經過不同時間球磨處理之合金粉末之汞齊合金,水浴時效1小時、24小時與7天後之抗壓強度 55 圖4-6-2 添加10% ,經過不同時間球磨處理之合金粉末之汞齊合金,水浴時效1小時、24小時與7天後之抗壓強度 55 圖4-6-3 添加20% ,經過不同時間球磨處理之合金粉末之汞齊合金,水浴時效1小時、24小時與7天後之抗壓強度 56 圖4-7-1 添加5%,經過不同時間球磨處理之合金粉末之汞齊合金,水浴時效1小時、24小時與7天後之徑向拉伸強度 59 圖4-7-2 添加10%,經過不同時間球磨處理之合金粉末之汞齊合金,水浴時效1小時、24小時與7天後之徑向拉伸強度 59 圖4-7-3 添加20%,經過不同時間球磨處理之合金粉末之汞齊合金,水浴時效1小時、24小時與7天後之徑向拉伸強度 60 圖4-8-1 各球磨條件汞齊合金之潛變率 62 圖4-9-1 添加5%、球磨處理5 min之合金粉末,其汞齊合金試片XRD相分析 64 圖4-9-2 添加5%、球磨處理10 min之合金粉末,其汞齊合金試片XRD相分析 65 圖4-9-3 添加5%、球磨處理15 min之合金粉末,其汞齊合金試片XRD相分析 66 圖4-9-4 添加5%、球磨處理20 min之合金粉末,其汞齊合金試片XRD相分析 67 圖4-9-5 添加10%、球磨處理5 min之合金粉末,其汞齊合金試片XRD相分析 68 圖4-9-6 添加10%、球磨處理10 min之合金粉末,其汞齊合金試片XRD相分析 69 圖4-9-7 添加10%、球磨處理15 min之合金粉末,其汞齊合金試片XRD相分析 70 圖4-9-8 添加10%、球磨處理20 min之合金粉末,其汞齊合金試片XRD相分析 71 圖4-9-9 添加20%、球磨處理5 min之合金粉末,其汞齊合金試片XRD相分析 72 圖4-9-10 添加20%、球磨處理10 min之合金粉末,其汞齊合金試片XRD相分析 73 圖4-9-11 添加20%、球磨處理15 min之合金粉末,其汞齊合金試片XRD相分析 74 圖4-9-12 添加20%、球磨處理20 min之合金粉末,其汞齊合金試片XRD相分析 75 圖4-10-1 添加5 %,球磨處理5 min、10 min、15 min、20 min合金粉末之汞齊合金試片,背向式電子(BSE)顯微圖,500倍 78 圖4-10-2 添加10 %,球磨處理5 min、10 min、15 min、20 min合金粉末之汞齊合金試片,背向式電子(BSE)顯微圖,500倍 79 圖4-10-3 添加20 %,球磨處理5 min、10 min、15 min、20 min合金粉末之汞齊合金試片,背向式電子(BSE)顯微圖,500倍 80 圖4-10-4 添加5 %,球磨處理5 min、10 min、15 min、20 min合金粉末之汞齊合金試片,背向式電子(BSE)顯微圖,5000倍 81 圖4-10-5 添加10 %,球磨處理5 min、10 min、15 min、20 min合金粉末之汞齊合金試片,背向式電子(BSE)顯微圖,5000倍 82 圖4-10-6 添加20 %,球磨處理5 min、10 min、15 min、20 min合金粉末之汞齊合金試片,背向式電子(BSE)顯微圖,5000倍 83 圖4-10-7 添加5 %、球磨處理5 min合金粉末之汞齊合金成份分析 84 圖4-10-8 添加5 %、球磨處理10 min合金粉末之汞齊合金成份分析 85 圖4-10-9添加5 %、球磨處理15 min合金粉末之汞齊合金成份分析 86 圖4-10-10 添加5 %、球磨處理20 min合金粉末之汞齊合金成份分析 87 圖4-10-11 添加10 %、球磨處理5 min合金粉末之汞齊合金成份分析 88 圖4-10-12 添加10 %、球磨處理10 min合金粉末之汞齊合金成份分析 89 圖4-10-13 添加10 %、球磨處理15 min合金粉末之汞齊合金成份分析 90 圖4-10-14 添加10 %、球磨處理20 min合金粉末之汞齊合金成份分析 91 圖4-10-15 添加20 %、球磨處理5 min合金粉末之汞齊合金成份分析 92 圖4-10-16 添加20 %、球磨處理10 min合金粉末之汞齊合金成份分析 93 圖4-10-17 添加20 %、球磨處理5 min合金粉末之汞齊合金成份分析 94 圖4-10-18 添加20 %、球磨處理5 min合金粉末之汞齊合金成份分析 95 圖4-11-1 添加5 % 球磨粉末之汞齊合金,一天水浴後,在人工唾液中之極化曲線 100 圖4-11-2 添加10 % 球磨粉末之汞齊合金,一天水浴後,在人工唾液中之極化曲線 101 圖4-11-3 添加20 % 球磨粉末之汞齊合金,一天水浴後,在人工唾液中之極化曲線 102 圖4-11-4 不添加球磨粉末之汞齊合金與商用Tytin,一天水浴後,在人工唾液中之極化曲線 103 圖4-11-5 各腐蝕性質較優異之汞齊合金,一天水浴後之極化曲線比較 104 圖4-11-6 添加5 % 球磨粉末之汞齊合金,七天水浴後,在人工唾液中之極化曲線 105 圖4-11-7 添加10 % 球磨粉末之汞齊合金,七天水浴後,在人工唾液中之極化曲線 106 圖4-11-8 添加20 % 球磨粉末之汞齊合金,七天水浴後,在人工唾液中之極化曲線 107 圖4-11-9 不添加球磨粉末之汞齊合金與商用Tytin,七天水浴後,在人工唾液中之極化曲線 108 圖4-11-10 各腐蝕性質優異之汞齊合金極化曲線比較 109 表目錄 表2-1-1 球磨處理對汞齊合金影響之歷年研究 3 表3-2-1 合金成分代號 27 表3-2-1 合金成分代號 28 表3-7-1不規則粉末添加百分比之代號 35 表3-7-2 汞齊合金試片製作之成份表 36 表3-7-3 汞齊合金圓柱狀試片製作步驟表 38 表3-12-1 人工唾液成份表 40 表4-2-1 添加5% 球磨合金粉末之汞齊合金於相同混汞條件下之操作性 43 表4-2-2 添加10% 球磨合金粉末之汞齊合金於相同混汞條件下之操作性 44 表4-2-3 添加20% 球磨合金粉末之汞齊合金於相同混汞條件下之操作性 45 表4-11-1 添加5 % 球磨粉末之汞齊合金,一天水浴之腐蝕電位與腐蝕電流 100 表4-11-2 添加10 % 球磨粉末之汞齊合金,一天水浴之腐蝕電位與腐蝕電流 101 表4-11-3 添加20 % 球磨粉末之汞齊合金,一天水浴之腐蝕電位與腐蝕電流 102 表4-11-4 不添加球磨粉末之汞齊合金與商用Tytin,一天水浴之腐蝕電位與腐蝕電流 103 表4-11-5 各腐蝕性質較優異之汞齊合金,腐蝕電位與腐蝕電流比較 104 表4-11-6 添加5 % 球磨粉末之汞齊合金,七天水浴之腐蝕電位與腐蝕電流 105 表4-11-7 添加10 % 球磨粉末之汞齊合金,七天水浴之腐蝕電位與腐蝕電流 106 表4-11-8 添加20 % 球磨粉末之汞齊合金,七天水浴之腐蝕電位與腐蝕電流 107 表4-11-9 不添加球磨粉末之汞齊合金與商用Tytin,七天水浴之腐蝕電位與腐蝕電流 108 表4-11-10各腐蝕性質優異之汞齊合金腐蝕電位與腐蝕電流比較 109

    第六章 參考文獻
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