Классификация и применение металлов в стоматологии современности

Конструкционные материалы изучает стоматологическое материаловедение. Наука постоянно ведет поиск новых веществ, композитов, сплавов, которые позволят создавать более эффективные, эстетичные и качественные протезы.

Выделяют два основных типа материалов:— основные или конструкционные;- вспомогательные.

Рассмотрим первую группу, в которую входит все, непосредственно используемое для создания протезов.

Общие особенности

В группу основных входят следующие материалы:— металлы и сплавы;- пластики;- фарфор;- ситаллы.

При реставрации дефектов зубов и челюстей необходимо добиться от протеза сочетания противоречивых качеств: прочности, эстетики природных единиц, безопасность.

Металлические изделия обладают высокой прочностью, используемые сплавы отлично сопротивляются изгибающим нагрузкам, сжимающим, истиранию. Конкретные значения зависят от типа металла, наилучшим является титан. Используют его повсеместно, в том числе для изготовления крепежа, как винты клинические.

Эстетику передать сплавы не могут, так как совершенно непрозрачны, даже если снаружи покрываются облицовкой, реставрация выглядит далекой от совершенства. Металлы так же просвещаются через менее плотные поверхности, как десна, потому имплантаты из металла будут заметны при пристальном взгляде или некоторых углах обзора.

Безопасность гарантируется использованием строго определенных марок и сплавов, которые не вызывают аллергических реакций, не выделяют потенциально опасные соединения.

Применяемые материалы так же обладают следующим набором параметров:— коррозийная стойкость. Во влажной среде, под действием активных веществ слюны и пищи, ферментов, материалы сохраняют свою структуру и свойства;- приживаемость. Контакт с живой тканью не вызывает отторжений, за исключением индивидуальной непереносимости клиента;- простота обработки. Обычно подбираются вещества, которые проще и дешевле обработать, что упрощает изготовление компонентов конструкций. Однако, не все металлы легко поддаются воздействиям, например, титан требует наличия мощного оснащения (фрезерные станки) и установки определенных режимов резания.

Металлы

Металлы представляют собой группу элементов, которые отличаются от прочих групп веществ.

Они обладают такими переменными, как:— высокая электропроводность;- ковкость;- высокая теплопроводность;- блеск поверхности при соответствующей обработке;- полная непрозрачность;- пластичность.

Данные аспекты свойственны и черным, и цветным металлам, которые используются в стоматологии. Черные имеют темно-серый окрас, твердость, температура плавления и плотность у них высокие.

Цветные светлые (красные, желтые, белые), пластичнее черных, менее твердые, температуры плавления обычно ниже.

Цветные принадлежат к одной из групп:— легкие;- тяжелые.

В первый класс входит литий, барий, бериллий, калий, натрий, магний, кальций, алюминий. Они отличаются малой плотностью в диапазоне 0,53-3,5. К группе тяжелых причисляют цинк, олово, медь, никель, свинец. Плотность этих металлов составляет от 7,14 до 11,34. Титан входит в группу легких, его плотность выше – 4,5.

Отдельно из цветных выделяют редкоземельные и благородные.

Эти металлы делят на три класса по структуре кристаллической решетки:— наиболее распространена кубическая объемно-центрированная (ванадий, хром, молибден);- кубическая гранецентрированная (свинец, медь, никель);- гексагональная плотноупакованная (цинк и титан).

Сплавы

Для получения сочетания необходимых характеристик, которые не способен дать один металл, создают сплав из нескольких. Существуют не только металлические сплавы, но и неметаллические. Первые обязательно включают металл или несколько, либо неметалл и металл, вторые состоят из таких веществ, как ситаллы, стекло и фарфор.

В зависимости от числа компонентов, разделяют сплавы на следующие группы:— бинарный, если в состав входит 2 элемента;- тройной – если 3.

И так далее по аналогичному принципу.

Взаимодействие атомов в сплаве может проходить по нескольким сценариям. Некоторые составляющие при сплавлении сохраняют вид и характеристики зерен структуры – это механические смеси. Если частицы растворились друг в друге, то это твердые растворы. К последней группе относится большинство стоматологических сплавов, в том числе золотых.

Еще одним методом классификации является разделение по температуре плавления:— легкоплавкие – до 300 градусов;- тугоплавкие благородные – до 1100;- тугоплавкие неблагородные – более 1200.

Благородные

К данной группе, согласно стандарту ИСО 8891-98, принадлежат сплавы с содержанием золота или платины в пределах 25-75%. Помимо платины может использоваться осмий, рутений, иридий, родий, палладий. Эти сплавы востребованы благодаря высокой устойчивости к коррозии.

Для создания протезов используют:— 900-916 проба, в котором 91% золота. Этот вариант используется для литья коронок и мостов, температура плавления его 1050 градусов;- 750 проба с 75% золота. На основе этого материала выпускаются базисы съемных систем и плакировка для фарфоровых коронок. Температура плавления аналогична предыдущему сплаву;- при наличии платины в составе создаются сплавы с 75 или 60% золота. Это основа для каркасов бюгельных протезов, замков съемных систем, полукоронок, вкладок;- 750 проба с температурой плавления 800 градусов включает около 75% золота. Полученный материал используют в качестве припоя.

Существует разграничение золотых сплавов на 4 группы по прочности: низкой, средней, высокой и сверхвысокой. Первые подходят для создания одноповерхностных вкладок. Высокопрочные подходят для выпуска литых штифтов, мостов небольшой длины, коронок, вкладок и накладок. Сверхпрочные актуально использовать для создания штифтов, культей, мостов, кламмеров и съемных систем.

Платина используется для создания коронок и штифтов, крампонов, а фольга из металла задействуется в процессе создания вкладок, коронок.

Серебро применяют для вкладок, коронок и мостов.

Неблагородные

Стоматологи используют в качестве основы для сплавов несколько видов неблагородных металлов:— железо;- тантал;- хром;- ниобий;- кобальт;- алюминий;- никель;- титан;- медь.

При протезировании в России часто используют хромоникелевую нержавеющую сталь.

Однако, никель в составе не является биосовместимым, так как часто выступает в качестве аллергена. Тем не менее, материал подходит для выпуска литых компонентов конструкций, кламмеров, мостов, коронок и различных ортодонтических аппаратов.

Наиболее распространена марка 1Х18Н9Т.

Часто применяются кобальтохромовые (углеродосодержащие) стали и кобальтхромомолибденовые (не содержащие углерод) сплавы. Это обширная группа, которая часто задействуется для выпуска мостов, коронок, базисов съемных структур и их замков. Основное преимущество этого материала в том, что он прекрасно льется, имеет минимальную усадку, что позволяет получить высокую точность готовых компонентов.

Титан используется в двух формах: либо чистый металл, либо в составе сплава (6% алюминия, 4% ванадия).

Подходит вещество для выпуска имплантатов, коронок, мостов, базисов бюгельных систем. Так же из металла часто изготавливается инвентарь и инструмент для техников, в этом случае используются марки ВТ6Л, ВТ5Л, ВТ1Л.

Для создания протезов применяют другие марки:— никелид титана;- ВТ1-00;- ВТ1-010;- ВТ1Л;- ВТ5Л;- Ti-6AG-4V;- 6ЛВТ3-1.

Еще один вариант применения – это добавление в пластики и лаки, которые используют стоматологи. Для этого задействуется белый порошок двуокиси титана.

Выпуск изделий путем литья из титана – это сложный процесс, так как металл имеет температуру плавления около 1670 градусов. Из-за этого проявляется значительная усадка, что сокращает точность готовых реставраций. Добиться приемлемых показателей позволяет литье в вакууме, либо в среде инертных газов.

Еще один недостаток титана в том, что в расплавленном состоянии он часто вступает в реакции с формой для литья. Это приводит к появлению на участке перехода «расплав-форма» слоя окалины на отливке.

Из-за данной проблемы ухудшается прилегание компонента, кроме того, часто отливки имеют пористую структуру.

Современные методики позволяют эффективно работать с любым веществом, но процессы и выбор компонентов постоянно расширяется.

Источник: https://abatmenty.ru/spravochnik/konstrucionye-mat

Лекция металлы и сплавы применяемые в ортопедической стоматологии

ПД-150. 14, 5% палладия, 84, 1% серебра. Форма выпуска: пластинки, полосы толщиной 0, 25 и 0, 32 мм. ПД-140. 13, 5% палладия, 53, 9% серебра, легирующие элементы. Форма выпуска: выпускается в виде проволоки диаметром 1, 2; 1, 4; 2, 0 мм.

Железо Металл синеватосеребристого цвета. Плотность — 7, 86. Температура плавления -1535° С. Твердость по Бринеллю – 65 кгс/мм², мягкий, пластичный материал.

Хром Белый с синеватым оттенком металл. Плотность — 7, 2 г/см³. Температура плавления -1910° С. Твердость по Бринеллю — 450 кгс/мм².

Никель Серебристо-белый металл. Плотность — 8, 9 г/см³. Температура плавления -1455° С. Твердость по Бринеллю — 70 кгс/мм².

Кобальт Белый с красноватым оттенком металл. Плотность — 8, 8 г/см³. Температура плавления — 1490° С, твердость по Бринеллю – 124 кгс/мм².

Молибден Светло-серый металл. Плотность- 10, 2. Температура плавления -2620° С (самая высокая из всех металлов, применяемых для зуботехнических целей). Твердость по Бринеллю — 155 кгс/мм².

Нержавеющая сталь. Все сплавы железа с углеродом, которые в результате первичной кристаллизации в равновесных условиях приобретают однофазную структуру, называют сталями. В промышленности виды стали принято обозначать марками.

Компоненты, входящие в состав сплава, обозначают буквами: кремний-С, хром-X, никель-Н, титан. T. Цифрами обозначают процент содержания компонента в сплаве. Первая цифра марки обозначает содержание углерода в десятых долях процента.

Марки стали применяемые в ортопедической стоматологии: 1 Х 18 Н 9 Т 20 Х 18 Н 9 Т 25 Х 18 Н 102 С

Формы выпуска:

Никель-хромовые сплавы (НХС) Никель-хромовые сплавы широко применятся при изготовлении каркасов металлокерамических зубных протезов. К основным элементам относят: никель (60 -65%), хром (23 -26%), молибден (6 -11%) и кремний 1, 5 -2%).

Кобальтохромовые сплавы (КХС) Сплав КХС не коррозируется, легче золотоплатинового сплава в 2, 5 раза и тверже хромоникелевой стали примерно в 1, 5 раза. Температура плавления 1458 О.

Легкоплавкие сплавы должны обладать рядом свойств: легкоплавкость, облегчающая отливку индивидуальных штампов и моделей, отделение штампов от изделий; относительная твердость, обеспечивающая устойчивость штампа в процессе штамповки; минимальная усадка при охлаждении, гарантирующая точность штампованных изделий.

Висмут Серебристо-белый металл, встречающийся в самородном виде и в виде руд. Температура плавления 271°С. Плотность 9, 80 г/см³; температура плавление 271, 3°С; температура кипения 1560°С.

Олово Относится к группе лёгких металлов. Пластичный, ковкий и легкоплавкий блестящий металл серебристо-белого цвета. Плотность 7, 3 г/см³. Температура плавления 231, 9°С; температура кипения 2600°С. Твердость по Бринеллю 50 МПа.

Кадмий Мягкий ковкий тягучий переходный металл серебристобелого цвета. Плотность 8, 65 г/см³, температура плавления 320, 9°С, температура кипения 767°C, твердость по Бринеллю 275 МПа.

Паяние — процесс получения неразъемного соединения путем нагрева места паяния и заполнения зазора между соединяемыми деталями расплавленным припоем с его последующей кристаллизацией.

Припой— металл или сплав, заполняющий зазор между соединяемыми деталями при паянии.

Физико-механические свойства припоя (цвет, узкий температурный интервал плавления, стойкость против коррозии) должны максимально соответствовать таковым у сплава, из которого изготовлены требующие соединения элементы каркаса протеза.

Флюс — химическое вещество (бура, борная кислота, хлористые и фтористые соли), служащее для растворения окислов, образующихся на спаиваемых поверхностях металлов при паянии. Наибольшее распространение в качестве флюса получила бура, белое кристаллическое вещество (Na 2 B 4 О 7 * 10 H 2 О).

Ее добывают из природных месторождений или получают из борной кислоты взаимодействием с кристаллической содой. При нагревании она постепенно теряет воду, и температура ее плавления достигает 741° С.

Кроме того, бура поглощает кислород, препятствуя тем самым образованию на поверхности металла окислов, и способствует лучшему растеканию припоя.

Отбеливание металлических протезов производится растворами неорганических кислот: 1 — соляной кислоты -44%; серной — 22 %; воды — 34%; 2 — соляной кислоты — 47%; азотной — 6%; воды -47%; 3 — соляной кислоты — 5%; азотной 10%; воды — 85%; Серебряно- палладиевые сплавы отбеливаются в 10 15% растворе соляной кислоты. Сплавы на основе золота отбеливаются в 30% растворе соляной кислоты.

Процесс литья состоит из следующих этапов: Штифтование; Обезжиривание; Формовка; Прокалка; Отливка; Пескоструение.

Усадочные муфты (для создания депо металла у объемных элементов протеза).

Восковая композиция на огнеупорной модели верхней челюсти Восковая композиция на огнеупорной модели нижней челюсти (питающая система построена через цоколь модели)

Обезжиривание восковой конструкции.

Опоки для не модельного и модельного литья с подопочными конусами.

Вакуумный смеситель для замешивания формовочной массы.

Формовка восковой композиции.

Опоку с восковой композицией устанавливается в муфельную печь.

После тигель и опока устанавливаются в литейный аппарат (центробежный литейный аппарат)

Вакуумный литейный аппарат.

Удаление остатков опоки в пескоструйном аппарате.

Обрезание литников.

Обработка каркаса.

Шлифовка каркаса протеза.

Полировка.

Источник: https://present5.com/lekciya-metally-i-splavy-primenyaemye-v-ortopedicheskoj-stomatologii/

Классификация стоматологических фарфоров

Существует множество керамических материалов, используемых в стоматологии для различного клинического применения.

Поэтому важно иметь общее представление о стоматологической керамике, а также уметь классифицировать различные системы. Было предложено целых восемь способов классификации стоматологических фарфоров.

Понимание тонких различий между продуктами в этих категориях улучшает понимание того, какое место металлокерамика сохраняет в стоматологии.

Лабораторный этап изготовления цельнолитой коронки проводится с определенными условиями, которые меняются в зависимости от состава смеси.

В этом тексте основное внимание уделяется четырем основным методам классификации:

•  температура плавления (т. е. диапазон плавления),
•  метод изготовления,
• кристаллическая фаза (т. е. химический состав) и
•  клиническое применение.

В данной группе материалов множество альтернатив, которые появились недавно, но обладают отличным набором характеристик, например, на их бызе выпускают абатменты из диоксида циркония и прочие компоненты.

Температура плавления фактически означает температурный диапазон, в котором плавится керамический материал и частицы порошка спекаются вместе, потому что процесс плавления не происходит при какой-то строго определенной температуре. Напротив, смешанные ингредиенты постепенно входят в пиропластическое состояние (также известное как моллирование) в диапазоне нескольких сотен градусов.

Температура, при которой стоматологические керамические массы начинают физически подвергаться превращению из твердого состояния в жидкое стекло (т.е. переохлажденную жидкость), называется температурой стеклования или температурой стекла. При этой температуре в процессе нагревания наблюдается значительное увеличение коэффициента теплового расширения керамики.

На самом деле, использование температуры плавления для классификации различных видов фарфора восходит к 1940-м годам, когда количество вариантов применения керамики в стоматологии было гораздо более ограниченным, чем сегодня.

Каждый из этих трех типов фарфора обладает уникальными свойствами, но тугоплавкие и среднеплавкие фарфоры одинаковы как по составу, так и по микроструктуре.

С точки зрения фактического применения, стоматологические конструкции изготавливаются из тугоплавких масс, в то время как среднеплавкие массы чаще всего используются для заготовок фабричного изготовления мостовидных протезов (исторически известных как “trupontics”). С другой стороны, массы для металлокерамики, полученные из традиционных низкоплавких стоматологических фарфоров, разработаны для прикрепления к металлу — для создания металлокерамической реставрации.

Только в 1950-х годах начались работы Brecker по соединению фарфора со сплавами на основе золота и в 1962 году появилась формула Weinstein, в результате чего низкоплавкие фарфоры, содержащие лейцит, стали термически совместимыми со сплавами для изготовления металлокерамики. Новые стоматологические фарфоры с низкой температурой плавления смогли приспособиться к относительно высокому расширению (и сжатию) сплавов и, следовательно, больше отличались по составу и физическим свойствам от фарфоров с высокой и средней температурой плавления.

Если проводится изготовление коронки из металлокерамики, то конечный результат напрямую зависит от характеристик вещества.

Новая группа — фарфоры со сверхнизкой температурой плавления — была добавлена ​​к традиционной системе классификации фарфоров с низкой, средней и высокой температурой плавления.

В некоторых учебниках по стоматологическому материаловедению описываются четыре категории стоматологического фарфора по температуре плавления (см. Таблицу 2-2 и Вставку 2-1).

Как правило, фарфоры с низкой температурой плавления имеют диапазон температур плавления от 850 ° C (1562 ° F) и до 1100 ° C (2 012 ° F) . Но эта четвертая категория сверхнизкоплавких фарфоров включает массы, спекаемые при температуре ниже 850 ° C (1562 ° F).

Однако существование четырех групп не общепризнанно, и в некоторых книгах по-прежнему перечисляются только три традиционные категории фарфоровых масс — тугоплавкие, среднеплавкие и низкоплавкие, с нижним пределом диапазона температур плавления, установленным на 660 ° C (1220 ° F), а не на 850 ° C (1562 ° F). Другими словами, продукты, которые один источник определяет как сверхнизкоплавкий фарфор, могут быть описаны как низкоплавкий фарфор, несмотря на более низкую начальную температуру (660 ° C) диапазона плавления (см. Таблицу 2-2).

Например, существуют некоторые сверхнизкоплавкие фарфоры на основе кварца, а не полевого шпата, которые были разработаны для облицовывания металлического основания, но спекаются при начальной температуре ниже 850 ° C (1562 ° F). Эти продукты были описаны как синтетические материалы.

При чтении литературы, прилагаемой к наборам с керамикой, становится очевидным, что производители также приняли более современный подход к классификации керамики, традиционно определяемой как низкоплавкие или сверхнизкоплавкие фарфоры (см. Вставку 2-1).

Важно понимать различия между классификацией продуктов с использованием традиционных категорий (тугоплавкие, среднеплавкие и низкоплавкие массы) и современных подкатегорий в низкоплавком фарфоре (с высокой, средней и низкой температурой плавления), как показано во Вставке 2-1.

Это лучше всего описать как современную классификацию внутри прежней классификации, для использования в промышленности. Следует повторить, что эти подкатегории низкоплавкого фарфора могут отсутствовать в учебниках по стоматологическим материалам или даже не упоминаться в описаниях продуктов или стоматологических журналах.

Как правило, стоматологические керамические системы в этих подгруппах низкоплавких масс определяются более высокой температурой в диапазоне плавления.

По эстетике с данным вариантом может сравниться безметалловая коронка на основе диоксида циркония.

Три современные подкатегории низкоплавкого фарфора различаются на основе температуры обжига следующим образом: (1) высокая температура плавления (выше 900 ° C), (2) средняя температура плавления (от 850 ° C до 900 ° C) и (3) фарфоры с низкой температурой плавления (ниже 850 ° C) (Таблица 2-3).

Тем не менее, важно отметить, что традиционный низкоплавкий фарфор в одной публикации может упоминаться как тугоплавкий или среднеплавкий фарфор в современной системе классификации, хотя все они на самом деле являются низкоплавкими (см. Вставка 2-1). И сверхнизкоплавкий фарфор в соответствии с традиционной классификацией по современной классификации является низкоплавким фарфором в соответствующей подкатегории.

Таким образом, подкатегория тугоплавких масс (среди низкоплавких) содержит массы, спекаемые при температуре выше примерно 900 ° C.

Фарфоры, попадающие в подкатегорию среднеплавких — это те, которые спекаются при температуре от 850 ° С до 900 ° С, а подкатегория низкоплавких масс включает в себя более новые, описанные Anusavice, продукты со сверхнизкой теплотой плавления, которые спекаются при температуре ниже 850 ° С (см. Таблицу 2- 3 с примерами продукции).

В эти подкатегории с высокой и средней температурой плавления, вероятно, попадает больше низкоплавких масс, которые спекаются при температуре выше 850 ° C, чем при температуре ниже 850 ° C.

Таким образом, утверждения о тугоплавких массах для металлокерамики в литературе, сопутствующей продуктам, вероятно, относятся к тому, что некоторые учебники могут классифицировать как низкоплавкий фарфор (спеченный между 850 и 1100 ° C).

Поэтому важно не путать эту подкатегорию тугоплавких масс с традиционной тугоплавкой керамикой, используемой для изготовления керамических стоматологических реставраций.

В настоящее время керамические реставрации производятся с использованием технологий термического прессования, фрезеровки, литья и автоматизированного проектирования/автоматизированного производства (CAD / CAM), а также спекания.э Методики изготовления подразделяются на двухслойные (каркас и облицовка) или монолитные (один материал, составляющий цельную реставрацию).

При использовании технологии двухслойного изготовления каркас создается с помощью различных способов изготовления, в то время как основное тело реставрации формируется на этом каркасе с использованием обычных этапов изготовления металлокерамики (то есть укладка керамики, моделирование и многократный обжиг с последующим нанесением глазури).

Конструкционные материалы применяемые в ортопедической стоматологии в первую очередь должны соответствовать требованиям безопасности.

С помощью традиционных методов изготовления металлокерамики, порошки керамической массы (в том числе опаковые, дентинные, эмалевые и для создания эффектов) смешивают с водой или специальной жидкостью для моделирования и постепенно наносят на металлическое основание двухслойной реставрации.

Керамист выбирает материалы и продумывает объем дентина и эмали, процесс наслоения, оценивает воссоздание длины, формы, контуров, цвета и текстуры поверхности, а также необходимых характеризаций зуба, подлежащего восстановлению. Параметры для каждого цикла обжига также выбираются и корректируются керамистом на основе протокола обжига, чтобы добиться наилучшего результата каждого этапа.

Овладение навыками, необходимыми для изготовления металлокерамических реставраций, поможет тем, кто впоследствии захочет освоить изготовление цельнокерамических реставраций. Помимо технологий CAD / CAM, некоторые системы изготовления цельнокерамических реставраций требуют проведения процедур, все еще используемых для металлокерамики — от восковой моделировки до нанесения глазури.

Потребность пациентов в более эстетических реставрациях постепенно увеличивается, что приводит к более широкому использованию высокопрочных безметалловых материалов каркаса. К этим эстетическим материалам относятся оксид алюминия, диоксид циркония, оксид алюминия, упрочненный диоксидом циркония, керамика из алюмомагниевой шпинели и дисиликат лития. После изготовления каркаса техник использует облицовочную массу для создания окончательной эстетической реставрации. В случае монолитных цельнокерамических реставраций для завершения реставрации требуется текстурирование поверхности, создание характеризаций и глазурирование, как и при изготовлении металлокерамики. Таким образом, процесс спекания также позволяет классифицировать керамические материалы, применяемые в стоматологии.

Классификация на основе кристаллической фазы

Также стоматологические фарфоры можно классифицировать в зависимости от физических различий в микроструктуре. Например, низкоплавкие фарфоры для изготовления металлокерамики имеют две основные фазы: (1) некристаллическая полевошпатная стеклянная матрица, которая окружает дисперсные кристаллические частицы (2).

Первичная фаза микроструктуры состоит из стеклянной матрицы, которую можно представить как клей, который связывает массу вместе. Различные кристаллические компоненты составляют вторичную фазу, содержащую структурные элементы, которые придают стоматологическому фарфору его физические свойства: прочность, прозрачность, цвет.

Кристаллические компоненты также отвечают за достаточное увеличение коэффициента теплового расширения для обеспечения термической совместимости с металлом. Чтобы добиться этой совместимости и поддерживать ее, коэффициент теплового расширения металлического каркаса должен быть больше, чем у керамической облицовки, так, чтобы фарфор подвергался сжатию, а не растяжению.

Свойства кристаллической фазы также связаны с эстетическими параметрами керамики — например, чем больше объем стеклянной матрицы, тем выше прозрачность спеченного фарфора – однако, это всегда компромисс.

Больший объем стеклянной матрицы и повышенная прозрачность привродят к ослаблению структуры керамики и уменьшению кристаллической фазы.

Хотя дентинные, эмалевые и прозрачные массы имеют в основе одинаковый химический состав, каждый из этих материалов имеет различия в соотношении объема стеклянной матрицы к объему кристаллов.

Например, дентинная керамическая масса обычно содержит больше кристаллической фазы, больше оксидов металлов (для цвета) и меньше стеклянной матрицы, чем эмалевая. Напротив, эмалевая масса требует большего объема стеклянной матрицы (для большей прозрачности) и небольшого количества оксидов металлов (для цвета), чем подлежащая дентинная масса.

Большинство современных цельнокерамических систем отличается по химическому составу от тугоплавкого, среднеплавкого, низкоплавкого и сверхнизкоплавкого полевошпатного фарфора. Их кристаллические фазы могут содержать большие объемы глинозема, фторапатита, лейцита, дисиликата лития, фосфата лития, слюды, шпинели и циркона (диоксида циркония).

Как объяснялось ранее, стоматологические керамические материалы также могут быть классифицированы на три большие группы, в зависимости от клинического применение:

Фарфоровые искусственные зубы.

Фарфоровые искусственные зубы изготавливаются из традиционного тугоплавкого полевошпатного фарфора, а заготовки мостовидных протезов фабричного изготовления – из среднеплавкого полевошпатного фарфора.

Цельнокерамические системы.

Цельнокерамические системы представлены материалами, содержащими кристаллические фазы, упомянутые ранее (от глинозема до диоксида циркония). Цельнокерамические каркасы (в двухслойных реставрациях) или, в некоторых случаях, монолитные реставрации, могут изготавливаться путем термического прессования, компьютерного фрезерования, спекания, а также литья.

Массы для металлокерамики.

Массы для изготовления металлокерамики состоят из традиционного низкоплавкого и сверхнизкоплавкого полевошпатного фарфора, предназначенного для облицовывания металлического каркаса (см. подкатегории в Блоке 2-1).

Само собой, эти три категории клинического применения стоматологических фарфоров различаются не только по химическому составу, но и по назначению. Очевидно, что не все фарфоры предназначены для соединения с металлической основой.

Но что общего у стоматологических фарфоров и что отличает их от обычной керамики, так это содержание полевого шпата. Полевой шпат образует стеклянную матрицу, к которой добавляются другие ингредиенты, создавая несколько разновидностей фарфора, каждый из которых имеет свое применение.

Эти изменения в составе отвечают за различные физические свойства, а также помогают определить, как классифицируются полевошпатные фарфоры.

Понимание того, как стоматологические фарфоры классифицируются в зависимости от метода изготовления, кристаллической структуры и клинического применения, довольно логично и просто для понимания и применения.

Но классификация масс на основе температуры плавления может привести к путанице, поскольку терминология может приводить к недоразумениям. Например, как было упомянуто ранее, в рамках категории фарфоров с низкой степенью плавления существуют три современные подкатегории (тугоплавкие, среднеплавкие, низкоплавкие; см.

Блок 2-1), но необходимость использования традиционной или современной классификации зависит от контекста.

Например, если упомянут тугоплавкий фарфор при обсуждении искусственных зубов из фарфора, значит речь идет о традиционных фарфорах, которые имеют температуру плавления между 1288 и 1371 ° С.

Но если тугоплавкие фарфоры используются для облицовывания металлокерамических конструкций, то данные продукты могут быть только из тугоплавкой подкатегории низкоплавких фарфоров для металлокерамики, которые спекаются при температуре выше 900 ° C.

Даже без какого-либо упоминания температур плавления, контекст позволяет определить тип стоматологического фарфора, поскольку три подкатегории низкоплавкого фарфора относятся к керамическим массам, которые используются для облицовки металла и изготовления металлокерамических реставраций.

Источник публикации: Land CH. Clinic Report. First District Dental Society, State of NewYork. Dental Cosmos 1889;

Источник: https://ortos.biz/publikacii/klassifikatsiya-stomatologicheskikh-farforov/

Материаловедение по ортопедической стоматологии

Металлами являются вещества, характеризующиеся в обычных условиях высокими электро- и теплопроводностью, ковкостью, «металлическим» блеском, непрозрачностью и другими свойствами, обусловленными наличием в их кристаллической решетке большого количества не связанных с атомными ядрами подвижных электронов проводимости.

В технике металлы принято делить на черные (железо и сплавы на его основе) и цветные (все остальные).

Свойства металлов объясняются особенностями их строения:

• расположением и характером движения электронов в атомах;
• расположением атомов, ионов и молекул в пространстве;
• размерами, формой и характером кристаллических образований.

Особенности атомного строения определяют характер взаимодействия металлов, способность их давать различного рода соединения, в которые входят несколько металлов, металлы с неметаллами и т.д.

При разных температурах некоторые химические элементы имеют два и более устойчивых типа кристаллических решеток.

Существование одного металла в различных кристаллических формах (модификациях) при разных температурах называется полиморфизмом, или аллотропией, а переход из одного строения в другое — полиморфным (аллотропическим) превращением. Аллотропические формы, получающиеся в результате полиморфного превращения, обычно обозначают начальными буквами греческого алфавита.

К таким полиморфным металлам относятся, например, кобальт (Со), олово (Sn), марганец (Mn), железо (Fe). В свою очередь, изменение строения кристаллической решетки вызывает изменение свойств — механических, химических и магнитных, электропроводности, теплопроводности, теплоемкости и др.

1. К металлам, которые имеют только один тип кристаллической решетки и называются изоморфными, относятся алюминий (Аl), медь (Cu), никель (Ni), хром (Сr), ванадий (W) и др.
2. Наиболее полную информацию о строении и свойствах металлов получают при использовании комплекса методов исследований:
3.  структурных (основаны на макроскопическом, микроскопическом анализах строения металла или сплава и др.);
4.   физических (основаны на измерении различных физических свойств: тепловых, магнитных и др.).

Так, например, метод элементного микроанализа изменения поверхности стоматологических сплавов в условиях ротовой полости применяется многими исследователями (Hani Н. et al., 1989).

Металлические сплавы — это макроскопически однородные системы, состоящие из двух или более металлов с характерными металлическими свойствами. В широком смысле сплавами называются любые однородные системы, получаемые сплавлением металлов, неметаллов, оксидов, органических веществ.

Структура и свойства чистых металлов (см. табл. 21) существенно отличаются от структуры и свойств сплавов (см. табл. 22), состоящих из двух и более металлов.

По количеству элементов (компонентов сплава) различают двух-, трех- или многокомпонентные сплавы (см. табл. 19, 28, 31, 35, 38—40).

В расплавленном виде все компоненты обычно находятся в атомарном состоянии, образуя неограниченный жидкий однородный раствор, в любой точке которого химический состав статистически одинаков. При затвердевании расплава атомы компонентов укладываются в порядке кристаллической решетки, образуя твердое кристаллическое вещество — сплав.

Существуют три типа взаимоотношений компонентов сплава:

1. образование механической смеси, когда каждый элемент кристаллизуется самостоятельно, при этом свойства сплава будут усредненными свойствами элементов, которые его образуют;
2. образование твердого раствора, когда атомы компонентов образуют кристаллическую решетку одного из элементов, являющегося растворителем, при этом тип решетки основного металла сохраняется;
3. образование химических соединений, когда при кристаллизации разнородные атомы могут соединяться в определенной пропорции с образованием нового типа решетки, отличающейся от решеток металлов сплава. Образование химического соединения — сложный процесс, при котором создается новое вещество с новыми качествами, а решетка при этом имеет более сложное строение. Соединение теряет основное свойство металла — способность к пластической деформации, становится хрупким.

Соответственно этому, свойства сплавов будут зависеть от того, какие фазы в них образуются: твердые растворы, химические соединения или смеси чистых металлов. Если атомные объемы двух металлов и их температуры плавления резко отличаются, то в жидком состоянии такие элементы обладают, как правило, ограниченной растворимостью.

В то же время неограниченную растворимость, или способность образовывать твердые растворы в любых пропорциях, имеют только металлы с кристаллической решеткой одного типа.

Металлы, расположенные недалеко друг от Друга в таблице Менделеева (Сu29 и Ni28; Fe26 и Ni28; Fe26 и Cr24; Fe26 и Co27; Co27 и Ni28) или расположенные в одной группе (As33 и Sb51; Au79 и Ag47; Au79 и Cu29; Bi83 и Sb51), имеют неограниченную растворимость.

Таким образом, взаимодействие элементов в сплавах и характер образующейся структуры определяются положением элементов в таблице Менделеева типом кристаллической решетки, размерами атомов, т.е. физической природой элементов.

Зависимость свойств от состава сплавов:

• в сплавах, имеющих структуру механических смесей, свойства изменяются в основном прямолинейно. Некоторые свойства механических смесей, в первую очередь твердость и прочность, зависят от размеров частиц (от степени дисперсности) и значительно повышаются при измельчении;
•  в сплавах-твердых растворах — свойства изменяются по криволинейной зависимости;
•  при образовании химических соединений свойства изменяются скачкообразно.
• Многие физические и механические свойства сплавов четко зависят от структуры, однако некоторые технологические свойства, такие как литейные (способность обеспечить хорошее качество отливки) или свариваемость, зависят не столько от структуры, сколько от того, в каких температурных условиях проходило затвердевание сплавов.

Так, например, стоматологические сплавы золота, отлитые в форму и быстро охлажденные в воде, будут иметь вид твердого раствора, отличающегося характерной мягкостью, ковкостью и меньшей прочностью, чем сплавы с упорядоченным расположением атомов (Копейкин В.Н., 1995).

Однако если ту же отливку охлаждать медленно до комнатной температуры, то твердый раствор, превалирующий при температуре более 424°С, полностью переходит в фазу AuCu путем перераспределения атомов в пространственной кристаллической решетке в более упорядоченную структуру. Это приводит к повышению прочности и твердости при потере ковкости сплава.

Сплавы с высоким содержанием золота (выше 88%) не образуют упорядоченной фазы.

Поэтому о зависимости механических и физических свойств однофазных сплавов (α и β) говорят следующие положения, известные из курса металловедения:

1.  твердость, прочность и электросопротивление твердых растворов выше, чем у чистых металлов;
2.  электропроводность и температурный коэффициент электросопротивления у твердых растворов ниже, чем у чистых металлов;
3.  электрохимический потенциал при этом изменяется по плавной кривой.

Помимо свойств металлической матрицы, имеющей определенную кристаллическую решетку и тем самым определяющую основные параметры механических свойств, на последние может оказывать влияние дополнительное легирование такими элементами, как молибден, вольфрам, ниобий, углерод, азот и др. Присутствие их в сплавах даже в небольших количествах значительно повышает прочность, износостойкость, жаропрочность и другие свойства, необходимые при эксплуатации конструкций.

Добавка небольших количеств (0,005%) иридия и рутения превращает грубую зернистую структуру сплавов золота в мелкозернистую, что дает возможность улучшить на 30% прочность на растяжение и предел прочности при удлинении, не влияя при этом на твердость и предел текучести.

Особенно эффективно увеличивается прочность при легировании кобальтохромовых сплавов 6% молибденом и дополнительно 1—2% ниобия в присутствии 0,3% углерода.

Наличие неметаллических включений в структуре сплава ведет к образованию усталости, трещин, внутренних пор и полостей, коррозионному растрескиванию отливок, что приводит в конечном счете к разрушению. Неметаллические включения играют существенную роль в процессе вязкого и усталостного разрушения.

Основу неметаллических включений в сплаве Виталлиум составляют марганец и кремний. В кобальтохромовом сплаве (КХС) содержатся включения нитридов титана и силикаты.

Приведенные в таблице 27 данные свидетельствуют, что у образца, испытавшего циклическую нагрузку, произошли изменения почти по всем параметрам: значительно уменьшены пределы упругости и текучести прочности, напряжения, разрушения, относительного удлинения и сужения. Это свидетельствует о тенденции к усталости металла.

В результате циклических напряжений металл «устает», прочность его снижается (см. табл. 27) и наступает разрушение образца (протеза). Такое явление называют усталостью, а сопротивление усталости — выносливостью.

Разрушение от усталости происходит всегда внезапно вследствие накопления металлом необратимых изменений, которые приводят к возникновению микроскопических трещин — трещин усталости, возникающих в поверхностных зонах образца.

При этом чем больше на поверхности царапин, выбоин и других дефектов, вызывающих концентрацию напряжения, тем быстрее образуются трещины усталости.

В связи с усталостью металла появляются микротрещины на границе неметаллических включений, зерен металла, которые в процессе циклической нагрузки увеличиваются, образуя магистральную трещину, приводящую к разрушению металла.

Основной характеристикой, определяемой при испытании на усталость материала, является предел выносливости — наибольшее напряжение, которое может выдержать материал без разрушения при произвольно большом числе перемен (циклов) нагрузки. Максимальное напряжение, не вызывающее разрушения, соответствует пределу выносливости.

Источник: https://stom.arut.ru/mod/book/view.php?id=41&chapterid=52

Золотые сплавы на службе стоматологии

Металлокерамические конструкции сегодня — наиболее совершенный вид несъемных протезов. С их помощью возможно замещение анатомических дефектов, восстановление функции жевания.

Для этих конструкций используется более 500 видов различных сплавов. А они, между прочим, существенно отличаются по своим характеристикам.

Но как из великого множества вариантов выбрать оптимальный? Давайте разбираться.

Привлекательный внешний вид сегодня, как и всегда, является важным фактором. Эстетичные зубные протезы — жизненно важны для сохранения самоуважения и уверенности в себе. Но надо понимать, что в полость рта вводятся инородные тела. И изготавливаются они из материалов, чужеродных человеческому организму, а находиться там должны на протяжении длительного времени.

При изготовлении металлокерамических конструкций используются сплавы металлов и керамические системы. Применение керамических систем в качестве облицовки — наиболее оптимальное решение. А вот по вопросу выбора сплавов у специалистов возникают многочисленные дискуссии.

Общее о сплавах

Первые сообщения об осложнениях, связанных с применением металлов в зубоврачебной практике, появились во второй половине XIX века. Большинство современных конструкционных материалов для изготовления вкладок и зубных протезов не являются нейтральными для организма человека.

Выбор правильного сплава зависит от конкретной клинической ситуации, индивидуальных особенностей организма и эстетических требований пациента. В ортопедической стоматологии сегодня применяется более 500 видов сплавов.

Согласно международной классификации ИСО все они делятся на 4 основные группы:

• сплавы благородных металлов на основе золота
• сплавы благородных металлов, содержащих 25—75% золота, платины или других драгоценных металлов
• сплавы неблагородных металлов
• сплавы для металлокерамических конструкций.

Требования к стоматологическим сплавам:

• биологическая совместимость с тканями организма
• антикоррозийная стойкость к воздействию кислот и щелочей в небольших концентрациях
• высокие механические свойства: пластичность, упругость, твердость, высокое сопротив-ление износу и т.д.

Каждый сплав в той или иной степени соответствует данным критериям.

Сплавы под керамику также подразделяются на классы по международной классификации ИСО:

• сплавы на основе золота (больше 75%), куда в небольших пропорциях могут также входить и другие благородные металлы (платина, палладий и др.)
• сплавы на основе палладия (с содержанием палладия больше 75%)
• сплавы на основе неблагородных металлов (хромоникелевые и кобальтохромовые сплавы).

Когда металл «не тот»

Согласно современным данным, пациенты, имеющие в полости рта металлические или металлокерамические конструкции, в 4—11% случаев отмечают неприятные ощущения. Иногда эти ощущения переходят в непереносимость использования зубных протезов.

Самые частые жалобы: металлический привкус, жжение и пощипывание языка, искажение вкусовой чувствительности, ощущение различных привкусов (горечи, кислоты), обильное слюноотделение или, наоборот, сухость во рту, першение в горле, оскомина на зубах и даже покраснение и отечность мягких тканей лица (век, носа, губ, щек).

Наиболее выраженными аллергенными свойствами обладают хром, никель.

С учетом роста аллергических реакций на металлы, золото и золотосодержащие сплавы рассматриваются как наиболее оптимальная альтернатива. Определяющим фактором биосовместимости золота является его химическая инертность, что предопределяет отсутствие токсичности.

Золотой стандарт качества

Поскольку большинство других металлов тверже, чем золото, реставрации из этих материалов могут приводить к повышенной стираемости зубов-антагонистов. Твердость же золота сравнима с твердостью эмали естественного зуба.

Золото и золотосодержащие сплавы легко полируются до высокого блеска, что позволяет создавать гладкие, ровные края, противостоящие микроподтеканию и возникновению кариеса в месте стыка с тканями зуба. Благородные сплавы с высоким содержанием золота дают очень точные отливки. Реставрации на основе золотых сплавов в четыре раза долговечнее, чем конструкции из других металлов.

Отлитые золотые реставрации имеют средний срок эксплуатации 18,5 лет, причем разбег времени, в течение которого требуется замена, колеблется от 5 до 41 года.

Из всех металлов именно золото позволяет создать максимально натуральную эстетичную реставрационную конструкцию. Желтый цвет сплава придает покрывающей его керамике приятный оттенок, что максимально соответствует натуральным зубам.

Кроме того, сплавы на основе благородных металлов не вызывают потемнение десневого края. «Опаловый эффект» золотого колпачка имитирует отражение света от поверхности реставрационной кон-струкции, характерное для твердых тканей зубов.

Все эти достоинства делают возможным и нужным применение золотосодержащих сплавов в современной стоматологии.

Современное решение: золото плюс

В настоящее время запатентованы десятки зубопротезных сплавов под керамику на основе золота, платины, палладия и серебра. Общие требования, предъявляемые к благородным сплавам для металлокерамики, таковы:

• температура плавления должна быть более высокой, чем требуется для обжига керами-ческой массы
• образование оксидной пленки на поверхности для обеспечения хорошей химической связи металла с керамикой
• это должен быть прочный сплав, так как даже малые изменения упругости и пластично-сти в металлической основе протеза могут способствовать откалыванию и растрескиванию нанесенной на него керамики
• термический коэффициент линейного расширения сплава (ТКЛР) должен быть приближен к ТКЛР керамики, что обеспечивает надежное сцепление металлической основы с керамическим покрытием.

Золотоплатино-палладиевые сплавы обладают хорошими литейными свойствами; коррозионной стойкостью; способностью к сцеплению с керамикой. Но они довольно дороги и имеют слабое сопротивление торсионной нагрузке и быстро изнашиваются.

Сплавы с высоким содержанием палладия имеют отличные литьевые качества, высокопрочны, имеют высокую температуру плавления, более низкую плотность, чем у золотых сплавов и меньшую цену, по сравнению с золотыми.

Простые сплавы, состоящие из двух элементов (например, золота и палладия), не отвечают всем требованиям, предъявляемым к зубопротезным материалам. Необходимо легирование сплава компонентами, улучшающими их свойства, например:

• палладий, медь, железо повышают механическую прочность и вязкость
• серебро позволяет изменить ТКРЛ в сплавах, содержащих Pd и Au, придает сплаву пластичность
• небольшие добавки иридия, родия, рутения, рения значительно усиливают химическую связь керамика-сплав, являются модификаторами для создания мелкозернистой структуры
• цинк, индий, олово, галлий придают сплаву пластичность, сплавы легко обрабатываются в холодном состоянии, повышают жидкотекучесть, улучшают литейные свойства.

Как мы видим, сплавов существует огромное множество. А разработки и исследования в данной области, как российские, так и зарубежные, продолжаются.

Источник: https://StomPort.ru/stati/zolotye-splavy-na-sluzhbe-stomatologii