Сплавы для изготовления каркасов металлокерамических протезов

Свойства фарфора не могут рассматриваться изолированно. Фарфор и металл, используемые для изготовления протеза, должны иметь совместимые температуры плавления и КТР. Обычные сплавы золота имеют высокий КТР (14x10⁰С), в то время как обычный фарфор обладает гораздо более низким значением (2—4x10 ⁰С).

Диапазон температур плавления сплавов, используемых при изготовлении каркасов, должен быть выше, чем температура соединения наносимого фарфора на 170—280°С (300— 500°F). Идентичный диапазон температур плавления двух материалов привел бы к разрушению или расплавлению каркаса во время обжига или глазурования фарфора. Чем больше разница, тем меньше проблем, с которыми сталкиваются во время обжига. Каркас из благородного металла, если его нагреть до 980°С, растекается. Использование фарфора подразумевает, что металл не должен нагреваться выше этой точки. Марки фарфора, используемые преимущественно для этой цели, обладают температурой, при которой происходит образование соединения, равной почти 980°С, а благородные сплавы плавятся при температуре около 1260°С.

Для металлокерамических конструкций используется много сплавов. Классификация, предложенная Американской ассоциацией стоматологов, основана на содержании в сплаве благородных металлов:.

1. Высокоблагородные (золотонлатннаналладиевые, золотопалладневосеребряные, золотопалладиевые) содержат более 60% благородных металлов, в том числе не менее 40% золота.

2. Благородные (палладиевосеребряные, с высоким содержанием палладия) — не менее 25% благородного металла.

3. Основные, преобладающие (никелехромовые, никслехромобериллиевые, кобальтохромовые) — менее 25% благородных металлов.

Выбор сплава будет зависеть от разнообразных факторов, включая стоимость, жесткость, литейные свойства, обрабатываемость и устойчивость к коррозии, совместимость с определенными марками фарфора и даже личные предпочтения. Сплавы, которые зарекомендовали себя наиболее подходящими для металлокерамических коронок и мостовидных протезов, состоят из золота (44—55%) и палладия (35—45%) с незначительным количеством галлия, индия и/или олова. Недостатки, наиболее часто приписываемые золотопалладиевому сплаву, — высокая стоимость и несовместимость с некоторыми типами фарфора.

Рост цен на золото в конце 1970-х стимулировал появление сплавов с низким содержанием золота или без него. Логичным явился переход к применению в технологии несъемных конструкций материалов, используемых обычно при изготовлении частичных съемных дуговых протезов. Эти сплавы обладают такими положительными свойствами, как низкая цена, повышенная прочность и твердость, высокая температура соединения и большая устойчивость к деформации во время обжига фарфора. Однако, когда эти сплавы используются как неотъемлемая часть металлокерамической системы, возникают проблемы. Прежде всего это чрезмерное образование окисной пленки, затрудненная шлифовка и полировка, сомнительная биологическая совместимость.

Бериллий, добавляемый в сплавы для контроля образования окисей, канцерогенное вещество, и может стать опасным для работников лаборатории, которые могут вдыхать его в виде пыли при несоблюдении в помещении режима проветривания. Приблизительно 5% населения чувствительны к никелю, и эта чувствительность в 10 раз чаще встречается у женщин, чем у мужчин. Контактные дерматиты, вызванные никельсодержащими протезами, несут риск для некоторых пациентов. Износ окклюзионной поверхности ортопедических конструкций способствует увеличению количества никеля и бериллия в полости рта. Чувствительность к никелю должна рассматриваться при диагностике любых изменений мягких тканей, которые встречаются после наложения коронки.

Другая, более дешевая, альтернатива традиционным сплавам — модификация существующих сплавов благородных металлов с включением в состав менее дорогих металлов тина меди или кобальта. К сожалению, добавление этих элементов вызвало образование темного окисла и ухудшило высокотемпературную прочность. В дальнейшем замена на медь или кобальт происходила с добавлением небольшого количества золота и серебра. Одним из наиболее общих недостатков серебросодержащих сплавов является возможное изменение цвета фарфора, часто описываемое как «позеленение». К сожалению, не существует систем без недостатков, финансовых или технических.

Прочному сцеплению металла с фарфором способствуют легкоокисляющиеся легирующие элементы, образующие в результате диффузного обжига промежуточный слой окислов на поверхности металла. Легирующие элементы способны частично проникать в поверхностный слой керамики. Поэтому для обеспечения прочного сцепления металла с фарфором легирование сплавов предлагается производить такими элементами, как Sn, Si, In, Та. Разработка сплавов на основе благородных металлов ведется по двум основным направлениям: 1) сплавы для изготовления и кладок, коронок и мостовидных протезов; 2) сплавы для облицовки фарфором.

Хорошие эстетические результаты при полном сохранении функции протезов дает облицовка каркаса из сплавов благородных металлов керамикой, при этом сплавы должны иметь одинаковый с керамикой коэффициент термического расширения, обеспечивать необходимую химическую связь фарфоровой массы с металлической основой протеза и обладать более высокой температурой плавления, чем требуется для обжига фарфоровой массы.

В европейских странах и Америке для нанесения керамики широко используют золотосодержащие сплавы. С целью снижения стоимости сплава и его удельной массы золото нередко заменяют элементами платиновой группы. Хорошие физико-механические и технологические характеристики можно получить при добавлении в сплав палладия, однако он имеет не совсем удовлетворительную окраску. Незначительное введение титана обеспечивает получение нужного цвета без ухудшения других свойств. В сплавы с низким содержанием золота для предотвращения обесцвечивания и изменения цвета фарфора некоторые фирмы добавляют кремний и бор.

Поверхность Металлического каркаса обрабатывают с помощью фрезы или бора, очищают паром или органическими растворителями (четыреххлористый углерод или хлороформ) и помещают в печь для обжига керамики для термической обработки (дегазация). Не проводят при пониженном давлении и при температуре обжига опакового слоя в течение 5-10 мин. После охлаждения металлический каркас протравливают в кислоте (соляная, плавиковая и др.) с целью удаления окисной пленки и проводят вторую термическую обработку без вакуума, т.е. при атмосферном давлении, для получения новой окисной пленки оптимальной толщины, обеспечивающей прочное сцепление с керамикой и необходимый цвет.

В последние годы итальянским концерном Nobil Metal разработана новая продукция для изготовления каркасов под металлокерамические протезы - Порошковое золото Sintercast Gold. Основой технологии является порошок золота, смешанный с органической связкой и выпускающийся в виде пластин разной толщины. Технологический процесс не требует изготовления восковых моделей, литья и применения формовочных материалов и заключается в спекании частиц порошка в монолитный блок в обычных вакуумных зуботехнических печах в течение Нескольких минут при температуре чуть ниже точки плавления золота. После обжига из печи выходит си неупорный штамп с колпачком из золота, ГОТОВЫМ для нанесения керамического покрытия. Полученные по этой технологии колпачки обладают большой точностью прилегания к препарированному зубу, что обусловлено воздействием на них меньшею числа переменных факторов. Кроме того, металл не меняет своего фазового состояния (от твердого к жидкому) и не связан с объемными изменениями в связи с этими переходами. В результате удается получить Превосходное краевое прилегание, подтвержденное статистическими данными.

Благодаря уникальным свойствам золота заметно улучшаются и эстетические свойства металлокерамического протеза. Как показали клинические испытания, связь между спеченным золотом и керамикой является вполне удовлетворительной, несмотря на отсутствие отдельных дополнительных элементов, которые

обычно вводятся в состав сплавов с целью улучшения прочности связи между металлом и керамикой. Шероховатая поверхность золота в процессе обжига хорошо смачивается и заполняется расплавом фарфора. Этот фактор обеспечивает и прочную адгезию с цементами.

Электронно-микроскопические исследования показали, что чистота поверхности коронки Sintercast Gold после полирования это величина гораздо меньшего порядка, чем та, которая будет достаточной для проникновения бактерий и образования бактериального налета в придесневой части коронки. Таким образом, химическая природа чистого золота и физические характеристики его поверхности являются факторами, обеспечивающими высокую степень биосовместимости края коронки с тканями краевого пародонта.

Сплавы полублагородных металлов (Cu, Pd—Ag и др.) более сложны в воссоздании цвета керамического покрытия. Серебро может придавать керамике желтоватый оттенок, а медь — зеленоватый. Палладий, входящий в состав большинства подобных сплавов, в процессе литья обладает способностью абсорбировать кислород, водород и азот, которые могут выделяться на поверхности сплава при обжиге.

Поверхность металлического каркаса обрабатывают абразивными корундовыми головками, а затем подвергают пескоструйной обработке с окисью алюминия с диаметром частиц около 50 мкм. Затем каркас очищают паром или органическим растворителем и подвергают дегазации посредством термообработки в печи для обжига фарфора при температуре около 1000°С в течение 10 мин. Поверхность полублагородных сплавов в процессе термообработки чернеет. Во избежание выделения газов при обжиге керамической массы опаковую массу следует наносить непосредственно на термообработанную поверхность.

Сплавы неблагородных металлов на основе Со, Ni, Сг отличаются высокой прочностью, твердостью и достаточной линейной и объемной точностью. Однако, несмотря на хорошие экономические, физико-механические и технологические свойства, эти сплавы имеют ряд недостатков, сдерживающих широкое применение их в ортопедической стоматологии. Сплавы этой группы охватывают три основные системы: Со Сг, Ni—Сг, Ni-Co—Сг.

Сплавы системы Со Сг имеют следующий химический состав основных компонентов: кобальт — 40—60%, хром — 20— 30%; основное их отличие — варьирование легирующих элементов (Ti, Al, Си, Та, Mn, Sn, Ga, Nb. Si, Mo, Zn, W). Главной целью комбинирования их является обеспечение прочного сцепления металла с фарфором.

Сплавы Ni Сг содержат в среднем до 70% никеля и до 25% хрома, остальная часть приходится на легирующие элементы. При разработке сплавов этой системы решается целый ряд проблем, главная из которых — обеспечение прочного сцепления металла с керамикой. Для сближения КТР сплава с КТР керамики сплав Ni — Сг легируют Мо, Fe, В, Al. Si или Fe, Mn. Al. Эти сплавы характеризуются лучшим сцеплением с фарфором, чем сплавы Со—Сг. Литейные свойства сплава можно улучшить путем легирования В, Мо, Si. Al, которые вводят как элементы, способствующие дисперсионной прочности и предохраняющие поверхность отливки от задирания окисной пленки. В последние годы получены патенты на сплавы этой системы с температурой плавления от 960 до 1360⁰С. Относительно низкая температура плавления и заливки сплава в форму повышает его литейные свойства, что дает возможность получать качественные отливки. Кроме того, низкая температура плавления позволяет использовать гипсовые формы.

Следует заметить, что в последние десятилетия на сплавы этого типа получено несколько меньше патентов, чем на сплавы благородных металлов. Это можно объяснить не только устоявшимися традициями и давностью применении золота в стоматологии, но и некоторыми технологическими трудностями получения сплавов, содержащих Со, Ni, Сг. Однако путем варьирования химического состава сплавов исследователи стремятся получить экономически выгодные сплавы с требуемыми физико-механическими свойствами. Поэтому ведется постоянный поиск новых комбинаций химических элементов, позволяющих создать сплавы с заданными свойствами для определенного вида протезирования.

При работе со сплавами неблагородных металлов для шлифовании металлического каркаса используют корундовые головки, а затем его подвергают термообработке для создания окисной пленки. Пескоструйная обработка осуществляется частицами окиси алюминия диаметром 50—100 мкм. Поверхность металлического каркаса очищается органическим растворителем или хлороформом. При тщательном выполнении этих этапов повторную термообработку и дегазацию не проводят, а каркас покрывают тонким слоем опаковой массы. При появлении пузырьков проводят дегазацию при пониженном давлении и температуре обжига опаковой массы в течение 5 мин после повторной пескоструйной обработки ii очистки.

В процессе дегазации и обжига керамической массы, т.е. чередования циклов нагревания и охлаждения, металлический каркас может деформироваться. При нагревании каркаса возможно остаточное смешение в виде его удлинения или коробления — гистерезис. Подобная деформация каркаса сводится к минимуму, если его термообработку проводить до шлифования. Поэтому после извлечения каркаса из огнеупорной формы и отделения литников его сначала обжигают при 950-1000 ⁰С в течение 10 мин, а затем охлаждают до комнатной температуры, припасовывают на опорном зубе и шлифуют.

В последние годы особой популярностью начинают пользоваться метало-керамические протезы с использованием каркаса из титана («титановая керамика») как одного из наиболее биологически инертных материалов. Ранее трудности по применению этого металла были связаны прежде всего с его эстетическим несовершенством при нанесении керамики, ненадежной адгезией с фарфором, увеличением времени обжига и остывания и недостаточной прочностью после нескольких обжиговых циклов. Многие проблемы использования титановой основы удалось решить с помощью специально разработанных для этого металла керамических масс. В частности, представленная фирмой Dentaurum масса Triceram, являющаяся синтетической керамикой. идеально подходит для титана. Эта керамика имеет очень высокую прочность на изгиб, а по прочности сцепления с каркасом даже превосходит некоторые благородные сплавы и нержавеющие стали. Надежное соединение металла с керамикой обеспечивается нанесением на поверхность титана специального бондинга белого цвета. В сочетании с опаковым слоем он дает оптимальный цветовой эффект даже в пришеечной области. Оптимальная величина гранул массы Triceram позволяет достичь большой прочности и небольшой усадки при обжиге. Высокая плотность материала после обжига и низкая пористость придают керамике великолепный блеск, облегчают шлифовку и полировку без последующего глазурования. Как подчеркивают создатели керамики, высокая плотность и идеальная гладкость получаемой поверхности способствуют поддержанию хорошего состояния краевого пародонта в связи с эффектом отторжения зубного налета.

Приближающееся к натуральному преломление света и опаловый оттенок транспа-эффектных масс подчеркивают естественность резцовой зоны коронок. Красители этой массы являются универсальными и могут применяться как для нанесения на поверхность керамики, так и для смешивания с основными ингредиентами. Плечевые массы дают прекрасный эффект при маскировке металлического пришеечного края коронки, а гингивальные (десневые) массы — при изготовлении протезов на имплантатах.

Таким образом, разработанная для титана керамика обладает естественным цветом, проста в обработке, имеет короткое время обжига, позволяет предупредить негативное воздействие на титан вследствие небольшой окисной нагрузки. Кроме того, она имеет достаточный резерв для корректирующих обжигов при достижении индивидуального эффекта формы и цвета. Словом, широкие возможности этой керамики удовлетворяют самым высоким эстетическим требованиям.