5
/ 2 0 1 1
45
T E C H N I K A
D E N T Y S T Y C Z N A
Właściwości fizyczno-chemiczne
Ceram Bondu
TITLE
The physical and chemical
property Ceram Bond
SŁOWA KLUCZOWE
Ceram Bond,
badania strukturalne, badania
metalograficzne, mikroanaliza
rentgenowska
STRESZCZENIE
Celem pracy jest
zbadanie właściwości fizyczno-
chemicznych Ceram Bondu, który może
być stosowany jako materiał pośredni
między stopem metalu a pierwszą
warstwą ceramiki – opakerem.
KEY WORDS
Ceram Bond, structural
studies, metallographic, X-ray
microanalysis
SUMMARY
The aim of the work,
is to examine the physical and chemical
properties Ceram Bond, which can
be used as an intermediate material
layer, between the first layer of ceramic
– opaker and metals.
mgr inż. tech. dent. Tadeusz Zdziech*, prof. Maciej Hajduga**
C
eram Bond
ma właściwości
fizyczno-chemiczne, które
pozwalają na używanie
go jako łącznika pomiędzy
stopem metalu a pierwszą
warstwą ceramiki w pracach
protetycznych. Artykuł
prezentuje wyniki badań
strukturalnych i metalogra-
ficznych przeprowadzonych
na tym materiale.
Wykonywanie stałych uzupełnień me-
talowo-ceramicznych jest sprawdzoną
i w dalszym ciągu dominującą metodą
w takich pracach protetycznych, jak:
wkłady, korony, mosty i prace kombino-
wane (1). Połączenie pozytywnych cech
dwóch materiałów, które mają tak od-
mienne właściwości chemiczno-fizycz-
ne, pozwala otrzymać konstrukcje prote-
tyczne spełniające zarówno wymagania
estetyczne, jak i wytrzymałościowe (2).
Ł
ĄCZENIE
CERAMIKI
I
METALU
Czynnikami wpływającymi na osiągnię-
cie jak największej adhezji pomiędzy ce-
ramiką a metalem są:
– właściwa preparacja tkanki zęba, dla
zapewnienia miejsca na odpowiednią
grubość stopu i ceramiki,
– odpowiednia sztywność i wytrzyma-
łość podbudowy metalowej,
– bardzo dobra zwilżalność i stapia-
nie ceramiki z powierzchnią metalu,
w celu utworzenia jednolitej inter-
fazy,
– wytworzenie mikrotencji na po-
wierzchni metalu, w celu mechanicz-
nego zablokowania obu materiałów,
– utworzenie silnego wiązania che-
micznego powstałego w wyniku che-
misorpcji, poprzez dyfuzję pomiędzy
powierzchnią tlenków metali na sto-
pie a ceramiką,
– odpowiednio dobrane współczynniki
rozszerzalności cieplnej (WRC) meta-
lu i ceramiki.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej
(WRC), zarówno ceramiki jako materia-
łu licującego konstrukcje metalowe, jak
i samego metalu, musi być tak dobrany,
aby wartość ekspansji dla metalu była
nieznacznie większa niż dla ceramiki.
To pozwala wywołać kompresję rezy-
dualną, która sprawia, że ceramika jest
mniej wrażliwa na naprężenia rozciągają-
ce, indukowane przez obciążenie mecha-
Grupa 1
Grupa 2
Odlewanie
Odlewanie
Piaskowanie 110
μm
Piaskowanie 110
μm
Warstwa Ceram Bondu
Ceramika
Ceramika
Analiza
Analiza
Tabela 1. Przygotowanie próbek do badań
Ni
C
Mo
Fe
Si
Pozostałe
pierwiastki
60,7%
24%
11%
1,5%
1,8%
1%
Tabela 2. Skład chemiczny stopu Starbond Ni, wg [%]
T
B
S
t
H
V1
V2
980°C
650°C
1 min
55°C
1 min
650°C
980°C
temperatu-
ra końcowa
temperatura
startowa
czas zamy-
kania
wzrost tem-
peratury
utrzymanie
temperatury
próżnia
start
próżnia
wyłączona
Tabela 3. Temperatury i czas wypalania warstwy Ceram Bondu
N
O W O C Z E S N Y
T
E C H N I K
D
E N T Y S T Y C Z N Y
46
T E C H N I K A
D E N T Y S T Y C Z N A
niczne (3). Należy jednak pamiętać, że do-
brany współczynnik ekspansji termicznej
obydwu materiałów nie jest wielkością
stałą i może się zmieniać w zależności
od warunków przygotowania metalu
oraz ceramiki. Nieprawidłowo przepro-
wadzony proces odlewu i obróbki meta-
lu wpływa na wzrost naprężeń pomiędzy
metalem a ceramiką, zaś znaczne pogru-
bianie warstwy ceramiki i długotrwałe
poddawanie jej działaniu temperatur
w zakresie 800-900°C powodują niekon-
trolowany wzrost WRC ceramiki.
Ceram Bond jako łącznik
metalu i ceramiki
Zgodnie z instrukcją podaną przez pro-
ducenta, Ceram Bond może być stosowa-
ny jako materiał pośredni pomiędzy pra-
wie każdym metalem nieszlachetnym,
stosowanym jako podbudowa pod cera-
mikę, a pierwszą warstwą ceramiczną –
opakerem. Cienka warstwa Ceram Bon-
du działa jak bufor pomiędzy metalem
i ceramiką, wyrównując różnice między
współczynnikami rozszerzalności ciepl-
nej obu materiałów. Blokuje pogrubianie
się warstwy tlenkowej na metalu, która
powstaje podczas kolejnych wypaleń
ceramiki. Dodatkowo, złotożółty kolor
wypalonej warstwy Ceram Bondu uła-
twia osiągnięcie zamierzonego końco-
wego koloru ceramiki (4). Materiał ten
nakłada się na warstwę metalu, uprzed-
nio wypiaskowanego i oczyszczonego
za pomocą ciśnieniowego urządzenia
parowego.
W
ŁAŚCIWOŚCI
FIZYCZNE
Dla określenia składu chemicznego
i sprawdzenia przedstawionych przez
producenta właściwości fizycznych
Ceram Bondu przygotowano dwie
grupy badawcze przedstawione w ta-
beli 1. Próbki przygotowano z tego sa-
mego stopu metalicznego i materiału
ceramicznego, z tym że współczynnik
rozszerzalności cieplnej metalu wzglę-
dem ceramiki był niezgodny z zalecany-
mi zasadami. Próbki różniły się między
sobą jedynie nałożoną warstwą pośred-
nią z Ceram Bondu.
Przygotowanie próbek
Podbudowy metalowe odlane zostały
ze stopu niklowo-chromowo-molibde-
Warstwa
ceramiki
T
B
S
t
H
V1
V2
Opaker
790°C
380°C
8 min
45°C
1 min
575°C
786°C
Dentyna
780°C
380°C
5 min
45°C
1 min
380°C
776°C
Glazura
770°C
450°C
1-3 min
55°C
1 min
–
–
Tabela 4. Temperatury i czas wypalania opakera, dentyny i naturalnego glazurowania w piecu Programat P100
Analizowany
pierwiastek
13
14
15
16
Zawartość [%] atomowego
O
63,84
63,44
60,44
60,45
Na
2,35
2,73
4,19
4,05
Al
2,68
3,78
4,88
6,24
Si
5,84
4,90
4,32
5,61
K
1,10
1,33
1,04
2,07
Ca
0,30
0,39
0,43
0,39
Ti
22,20
22,17
16,26
18,81
Cr
0,09
0,04
0,23
0,40
Fe
0,52
0,42
3,07
0,98
Zn
0,39
0,30
0,47
2,50
Zr
0,69
0,49
1,02
0,67
Tabela 5. Procentowa zawartość analizowanych pierwiastków próbki 1
Analizowany
pierwiastek
Średnia zawartość [%] atomowego
pierwiastków w Ceram Bondzie
O
62,04
Ti
19,86
Si
5,17
Al
4,39
Na
3,33
Fe
1,40
K
1,38
Zn
0,91
Zr
0,72
Ca
0,38
Cr
0,19
Tabela 6. Procentowa, średnia zawartość analizowanych pierwiastków w warstwie Ceram Bondu
1
Gotowa korona z warstwą Ceram Bondu
2
Gotowa korona bez warstwy Ceram Bondu
3
Mikrostruktura
próbki 1 na granicy połączenia ceramika – metal, pow.1000x
fot. ar
chiwum autor
ów
1
2
3
ceramika
opaker
metal
Ceram
Bond
5
/ 2 0 1 1
47
T E C H N I K A
D E N T Y S T Y C Z N A
nowego o nazwie Starbond Ni, którego
WRC wynosi 14 μm/m×°C. Skład che-
miczny stopu przedstawia tabela 2.
W grupie pierwszej podbudowę
wypiaskowano tlenkiem glinu o ziar-
nistości 110 μm i pokryto ją warstwą
Ceram Bondu, a następnie wypalono
zgodnie z czasem i temperaturą podaną
w tabeli 3.
W kolejnym etapie na obie podbudo-
wy zostały nałożone warstwy ceramiki
Duceragold firmy DeguDent (cerami-
ka ta przeznaczona jest do napalania
na podbudowę wykonaną ze złota,
którego WRC wynosi 15,1 μm/m×°C).
Następnie wypalono je zgodnie z zale-
ceniami producenta, przedstawionymi
w tabeli 4. Fot. 1 i 2 przedstawiają goto-
we korony metalowo-ceramiczne z po-
pękaną warstwą ceramiczną od strony
licowej.
S
KŁAD
CHEMICZNY
C
ERAM
B
ONDU
Analizę składu chemicznego Ceram
Bondu wykonano przy pomocy mikro-
analizatora rentgenowskiego JCXA 733
firmy Jeol. Rozkład powierzchniowy po-
szczególnych pierwiastków występują-
cych w analizowanej warstwie próbki
1 przedstawiono na fot. 3 w punktach
13-16 (5). Procentową zawartość anali-
zowanych pierwiastków próbki 1 przed-
stawiono w tabeli 5. Średnie wyniki
procentowej zawartości analizowanych
pierwiastków w Ceram Bondzie z punk-
tów 13-16 przedstawia tabela 6.
W
NIOSKI
Na podstawie analizy wyników przepro-
wadzonych badań można sformułować
następujące wnioski:
1. Głównymi składnikami chemicznymi
Ceram Bondu są tlenki tytanu, krze-
mu, glinu i sodu.
2. Połączenie pomiędzy warstwą metalu
i Ceram Bondu jest w pełni adhezyj-
ne. Żółty kolor wypalonej warstwy
ceramiki Ceram Bondu ułatwia osią-
gnięcie zamierzonego końcowego ko-
loru ceramiki.
3. Obserwacje pęknięć w ceramice
próbek grupy 1 pokazują, że Ceram
Bond nie zdołał wyrównać znacznych
różnic pomiędzy współczynnikami
rozszerzalności cieplnej obu materia-
łów.
4. W czasie wykonywania prac metalo-
wo-ceramicznych należy bezwarun-
kowo zwracać uwagę na właściwy do-
bór współczynników rozszerzalności
cieplnej ceramiki i metalu.
*tadeusz.zdziech@gmail.com
Wyższa Szkoła Inżynierii Dentystycznej
w Ustroniu
**Akademia Techniczno-Humanistyczna
w Bielsku-Białej
Wyższa Szkoła Inżynierii Dentystycznej
w Ustroniu
Piśmiennictwo
1. Majewski S.: Protetyka stałych uzupełnień
zębowych, SZ-W, Kraków 1998.
2. Włosiński W.: Połączenia ceramiczno-metalo-
we, PWN, Warszawa 1984.
3. Craig R.G.: Materiały stomatologiczne, Urban
& Partner, Wrocław 2006.
4. Bredent: Ceram Bond – charakterystyka pro-
duktu.
5. Cebula D., Wideoman J.: Badania Metalur-
giczne. Preparatyka i metody obserwacji,
Warszawa 1999.