Металлы и сплавы в стоматологии

Обновлено: 18.05.2024

При лечении зубов используются самые разные материалы. Это и фосфатный цемент, и композиты, и керамика. Особенное значение имеют металлы. Они необходимы не только для того, чтобы выполнить пломбирование или протезирование. Ведь стоматологу приходится применять во время работы множество инструментов, и почти все они сделаны из металла. Этот материал еще долго будет наиболее универсальным.

Сталь в стоматологии

Как известно, в промышленности и в быту очень широко используется железо и сплавы на его основе, обобщённо называемые чёрными металлами. Из них в стоматологии применяется только сталь нескольких марок. Из неё делаются, в частности, инструменты, применяемые при диагностике и при лечении зубов. Основное преимущество этого сплавов на основе железа – дешевизна при довольно высокой прочности.

Нержавеющую сталь, легированную кобальтом или никелем и хромом можно использовать и при протезировании. Но стоматологи не считают этот сплав оптимальным. Он имеет явно чрезмерный удельный вес и при этом не является химически нейтральным. У пациента может развиться гальваноз, а в некоторых случаях и аллергия.

Благородные металлы в стоматологии

Установку золотых коронок длительное время считали лучшим вариантом протезирования. Дело тут не только в высокой цене материала, но и в его основных свойствах. Золото и сплавы на его составе легко обрабатывать, оно не поддаётся коррозии, не вызывает отторжения и аллергических реакций. Единственный недостаток коронок и пломб из этих материалов – сравнительно лёгкая истираемость.

Используются следующие варианты сплавов:

90% золота, 6% меди и 4% серебра. Этот материал довольно дорогой и при этом недостаточно твёрдый. Его обозначают как ЗлСрМ-900-40 и применяют при изготовлении мостовидных протезов и коронок.
75% золота, 9% платины, 8% меди, 8% серебра. Материал обозначается как ЗлСрПлМ-750-80. Используется при отливке вкладок, элементов бюгельных протезов и кламмеров. Благодаря наличию платины сплав обладает повышенной упругостью.
75% золота, от 5 до 12% кадмия, остальное составляет медь и серебро в равных долях. Материал обозначается как ЗлСрКдМ. Используется обычно как припой.

Из благородных металлов, помимо золота, стоматологи используют также сплавы серебра и палладия. Этот материал обычно более восприимчив к коррозии, но зато он дешевле. Прочностные характеристики не уступают сплавам на основе золота.

Неблагородные металлы в стоматологии

Помимо стали, при лечении зубов может использоваться кобальто-хромовый сплав. Его состав выглядит так:

От 3 до 5% никеля. Этот элемент добавляют для упрощения обработки материала, увеличения вязкости и пластичности.
От 4 до 5,5% молибдена. Эта добавка улучшает прочностные характеристики.
0,5% железа.
0,5% кремния.
0,2% углерода.
66-67% кобальта. Основа сплава, лёгкий металл с хорошими прочностными характеристиками.
От 26 до 30% хрома. Этот элемент повышает устойчивость материала к коррозии.

Сплав используется в первую очередь для литья. Из него можно изготавливать мостовидные и бюгельные протезы, кламмеры и коронки. Кроме того, применяется в качестве материала для каркаса в металлокерамике.

Следует упомянуть также о сплавах на основе титана. Этот металл тяжело обрабатывать, но зато он обладает уникальным соотношением лёгкости и прочности. Используется отдельно или в соединении с никелем.

Основные конструкционные материалы, применяемые в ортопедической стоматологии: металлы и их сплавы, пластмассы

Основные или конструкционные материалы – материалы, из которых непосредственно изготавливают зубные или челюстные протезы.

К ним предъявляются следующие требования:

1) быть безвредными;

2) химически инертными в полости рта;

3) механически прочными, пластичными, упругими;

4) сохранять постоянство формы и объема;

5) обладать хорошими технологическими свойствами (легко поддаваться паянию, литью, сварке, штамповке, полированию и протяжке и др.);

6) по цвету быть аналогичными замещаемым тканям;

7) не должны иметь какого-либо привкуса и запаха;

8) обладать оптимальными гигиеническими свойствами, т.е. легко очищаться обычными средствами для чистки зубов.

К основным материалам относятся: металлы и их сплавы, пластмассы, фарфор и ситаллы.

Металлы – определенная группа элементов, которая вступает в химическую реакцию с неметаллами, и отдает им свои внешние электроны. Для металлов характерны пластичность, ковкость, непрозрачность, металлических блеск, высокие тепло - и электропроводность.

Все металлы можно разделить на две большие группы – черные и цветные. Черные металлы имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления, высокую твердость. Цветные металлы имеют красную, желтую, белую окраску, обладают большой пластичностью, малой твердостью, низкими температурами плавления. Из большой группы цветных металлов выделяют тяжелые и легкие. К тяжелым относят свинец, медь, никель, олово, цинк и др.

Их плотность составляет 7,14-11,34. Легкие металлы – алюминий, магний, кальций, калий, натрий, барий, бериллий, и литий. Их плотность – 0,53 – 3,5. К легким металлам относят так же и титан, плотность которого равна 4,5. Обособленные группы среди цветных металлов занимают так называемые благородные и редкоземельные металлы. Металлы отличаются по типу кристаллических решеток. Чаще встречается кубическая объемно – центрированная решетка (например, у хрома, молибдена, ванадия), кубическая гранецентрированная (никель, медь, свинец) и гексагональная плотноупакованная (титан, цинк).

Сплавы - вещества, получаемые путем сплавления двух и более элементов. При этом образующийся сплав обладает совершено новыми качествами. Различают два вида сплавов: металлические и неметаллические. Металлические сплавы могут состоять либо только из металлов, либо из металлов с содержанием неметаллов. Неметаллические сплавы состоят из неметаллических веществ. Например, стекла, фарфора, ситаллов и других.

Сплавы классифицируют по числу сплавляемых элементов (компонентов): если два элемента – бинарный сплав; три – тройной сплав и т.д.

На основе совместимости атомов металлов, составляющих сплав в твердом состоянии, различают несколько типов сплавов. Наипростейший – когда при микроскопическом анализе сплава можно различить, что его зерна похожи на зерна чистых металлов; структура каждого зерна гомогенна.

Такой тип сплава называют механической смесью. Бывают металлы, которые способны взаимно растворяться друг в друге в твердом состоянии, сплавы таких металлов называют твердыми растворами. Большинство золотых стоматологических сплавов являются твердыми растворами. Существуют металлические сплавы, относящиеся к типу интерметаллических соединений. Примером последних служит стоматологическая амальгама. Наибольшее число сплавов, применяемых в стоматологии, относится к твердым растворам.

Всеметаллические сплавы, применяемые в стоматологии, можно разделить на легкоплавкие (с температурой плавления до 300°C), относящиеся к вспомогательнымматериалам, и тугоплавкие. В свою очередь, тугоплавкие делятся на благородные сплавы (с температурой плавления до 1100°С) и неблагородные сплавы, температура плавления которых превосходит 1200°С (таблица №1).

Стоматологические сплавы
БЛАГОРОДНЫЕ	НЕБЛАГОРОДНЫЕ
Золотые сплавы	Серебряно – палладиевые	Co – Cr Ni – Cr Tj и Ti – сплавы хромоникелевые (нержавеющие стали)
Au – Pt – Pd Au - Pd Au – Pd - Ag Au – Pd – Ag – Cu	Ag - Pd Ag – Pd – Cu Ag – Pd – Zn

Согласно международному стандарту ИСО 8891 – 98 к благородным сплавам относят сплавы, содержащие от 25 до 75% масс. золота и/или металлов платиновой группы, к последним относятся: платина, палладий, родий, иридий, рутений и осмий.

Золотые сплавы делят по количественному содержанию золота в них на сплавы с большим - более 75% и с малым - 45 – 60% содержанием золота. Получили широкое применение из-за высокой антикоррозийной стойкости.

В ортопедической стоматологии применяют следующие сплавы на основе золота:

а) сплав 900-916 пробы, температура плавления – 1050°C, содержит 91 % золота 4,5% меди, 4,5% серебра, материал желтого цвета, не окисляется в полости рта, обладает хорошими пластическими и литейными свойствами, применяют для изготовления коронок и мостовидных протезов;

б) сплав 750 пробы, температура плавления – 1050°С, более жесткий и упругий сплав, чем предыдущий, содержит 75% золота, 16,66% меди, 8,34% серебра, из этого сплава изготавливается плакировка для фарфоровых зубов и базисные пластинки для съемных протезов;

в) золотые сплавы с примесью платины могут содержать:

1) 75% золота, 4,15% платины, 8,35% серебра, 12,5% меди;

2) 60% золота, 20% платины, 5% серебра, 15% меди, обладают хорошими литейными качествами, применяются для изготовления каркасов бюгельных протезов, вкладок, полукоронок и кламмеров в съемных пластиночных протезах.

г) сплав 750 пробы, температура плавления – 800°С, содержит 75% золота, 5% серебра, 13% меди, 5% кадмия, 2% латуни, используется для изготовления припоя.

По механическим свойствам золотые сплавы делят на 4 типа (таблица №2):

· тип 1 – низкой прочности;

· тип 2 – средней прочности;

· тип 3 – высокой прочности;

· тип 4 – сверхпрочные сплавы.

Сплавы 1 типа рекомендуются для изготовления одноповерхностных вкладок. Поскольку они относительно мягкие и легко деформируются, необходимо обеспечить им соответствующую опору для предотвращения деформирования под воздействием жевательной нагрузки. Низкий предел текучести этих сплавов обеспечивает легкую полировку краев вкладки. Благодаря высокой пластичности они менее подвержены отколам.

Сплавы 2 типа рекомендуются для изготовления большинства видов вкладок.

Сплавы 3 типа используются для изготовления всех видов вкладок, накладок, искусственных коронок, небольших по протяженности мостовидных протезов и литых штифтов. Однако они труднее поддаются полированию.

Сплавы 4 типа используются для литых штифтов и создания искусственной литой культи под коронку, для всех видов мостовидных и съемных протезов при частичной потери зубов, для изготовления кламмеров.

Платина – это самый тяжелый металл серовато-белого цвета с температурой плавления – 1770°С, является довольно мягким, ковким и вязким металлом с незначительной усадкой. Платина не окисляется на воздухе и при нагревании, не растворяется в кислотах, кроме царской водки. Применяется для изготовления коронок, штифтов, крампонов искусственных зубов. Платиновая фольга используется при изготовлении фарфоровых коронок и вкладок.

Серебро имеет белый цвет, температура плавления – 960°С. Серебро тверже золота и мягче меди. Является хорошим проводником электричества и тепла, неустойчиво к действию кислот. Применяется в составе серебряно-палладиевого сплава, который состоит из 50-60% серебра, 27-30% палладия, 6-8% золота, 3% меди, 0,5% цинка, имеет температуру плавления 1100-1200°С, обладает выраженными антисептическими свойствами, применяется для изготовления вкладок, коронок, мостовидных протезов.

В ортопедической стоматологии используют следующие неблагородные сплавы: на основе железа, хрома, кобальта, никеля; на основе меди, никеля, титана, алюминия, ниобия, тантала.

В нашей стране широко используется нержавеющая сталь, или её называют хромоникелевая (типа 1Х18Н9Т), имеет высокие физико-механические свойства, химическую стойкость, хорошо прокатывается, вытягивается и профилируется, обладает хорошей пластичностью и ковкостью после термической обработки, что имеет большое значение в процессе штамповки коронки, после закаливания не деформируется. Металл бело-серебристого цвета, температура плавления 1450°С.

Содержит: 72% железа, 18% хрома, 9% никеля, 1% титана. Хром придает сплаву коррозийную стойкость, никель пластичность, усиливает вязкость, делает его ковким. Никель, входящий в состав сплава, нельзя признать полностью биосовместимым металлом, так как он обладает токсичностью и может вызывать аллергические реакции. Для улучшения литейных свойств добавляют титан, что придает стали высокие механические свойства. Область применения: коронки, мостовидные протезы, кламмеры, ортодонтические аппараты, литые детали.

КХС – сталь кобальтохромовая. Состав: 67% – кобальт, 26% – хром, 6% – никель, остальное – Fe. Материал серебристо-белого цвета, с температурой плавления 1460°С. Некоторые кобальтохромовые сплавы, например «Vitallium» состоят из 60,6% – кобальта, 31,5 % – хрома, 6% – молибдена. В КХС может добавляться марганец и легирующий элемент - титан. Кобальт, имеет высокие механические свойства. Хром увеличивает коррозийную стойкость сплава и уменьшает его способность к потускнению.

Молибден придает сплаву металлокристаллическую структуру, что также усиливает прочность. Марганец повышает качество литья, понижает температуру плавления, способствует удалению газов и сернистых соединений. В настоящее время используют углеродсодержащие (бюгодент ССS, бюгодент ССЕ, бюгодент ССН) и не содержащие углерод (КХ-дент СS, КХ-дент СЕ, КХ-дент Сl) виды кобальтохромомолибденовых сплавов.

КХС не окисляется, не поддается ковке, но обладает отличными литейными качествами, практически не дает усадки при литье и относится к прецизионным сплавам, т.е. точным. Применяется: при изготовлении каркасов бюгельных протезов, литых мостовидных, а также металлокерамических и металлопластмассовых протезов.

Сплавы титана биологически инертны, имеют высокую удельную прочность, отличную химическую стойкость по отношению ко многим агрессивным средам, низкий коэффициент усадки при литье, не токсичны и доступны. В клиническом аспекте наибольший интерес представляют две формы титана. Это технически чистая форма титана и сплав титана - 6% алюминий - 4% ванадий. Для изготовления металлокерамических конструкций использует сплав Ti-6AG-4V. Для изготовления вкладок, штифтовых конструкций, коронок, мостовидных протезов, каркасов бюгельных протезов, имплантов, а также мелкого медицинского инструментария применяют сплавы BT1Л, ВТ5Л, ВТ6Л.

В имплантологии широко применяют следующие сплавы титана: ВТ1-00, ВТ1-010, ВТ1Л, ВТ5Л, 6ЛВТЗ-1, Ti-6AG-4V, TiNi (никелид титана). Из соединений титана в зуботехнической практике применяется двуокись титана. Она представляет собой белый порошок, который используется в качестве замутнителя при производстве пластмасс, а так же при приготовлении лаков для покрытия металлических частей зубных протезов.

Литье титановых сплавов представляет серьезную технологическую проблему. Титан имеет высокую температуру плавления (~1670°С), что затрудняет компенсацию усадки отливки при охлаждении. В связи с высокой реакционной способностью металла, литье необходимо выполнять в условиях вакуума или в инертной среде, что требует использования специального оборудования. Другая проблема заключается в том в том, что расплав имеет тенденцию вступать в реакцию с литейной формой из огнеупорного формовочного материала, образуя слой окалины на поверхности отливки, что снижает качество прилегания протеза. В титановых отливках также часто можно наблюдать внутреннюю пористость. Поэтому используются и другие технологии для изготовления зубных протезов из титана, например, такие как CAD/САМ технологии в сочетании с прокаткой и методом искровой эрозии.

Сплавы, применяемые в ортопедической стоматологии, по определенным свойствам можно разделить на две группы. К первой группе относятся сплавы, обладающие общемедицинскими свойствами. Они не должны вызывать в полости рта аллергического и токсического действия.

Во вторую входят сплавы с определенными технологическими свойствами:

- высокой антикоррозийной стойкостью;

- малой усадкой при литье;

- невысокой температурой плавления;

- ковкостью, текучестью при литье;

- возможностью паяния и сварки;

- хорошей механической и электролитической обработкой и полировкой.

Все эти требования зависят от свойств компонентов, входящих в сплав.

Различают механические, физические, технологические и химические свойства конструкционных материалов.

Механические свойства материалов – это способность материалов сопротивляться деформирующемуи разрушающему воздействию внешних механических сил в сочетании соспособностью при этом упруго и пластически деформироваться.

Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием приложенных к нему сил. Деформация может быть упругой и пластичной. Первая исчезает после снятия нагрузки. Она не вызывает изменений структуры, объема и свойств металлов и сплавов. Вторая не устраняется после снятия нагрузки и вызывает изменение структуры, объема, и свойств металлов и сплавов. Пластическая деформация приводит к изменению физических свойств металла, а именно: к повышению электросопротивления, уменьшению плотности, изменению электромагнитных свойств. Упрочнение металла под действием пластической деформации еще называется наклепом. Имеющие наклеп металлы более склонны к коррозионному разрушению при эксплуатации.

Выделяют следующие механические свойства: твердость, прочность, упругость, пластичность.

Твердостью называется способность тела оказывать сопротивление при внедрении в его поверхность другого тела. Это важная характеристика материала, позволяющая судить о способности материала сопротивляться износу.

Прочностью называют способность материала сопротивляться действию внешних сил, не разрушаясь и не деформируясь. Это одно из основных требований, предъявляемых к материалам, из которых изготавливаютвсе виды протезов. Прочность материала зависит от его природы, строения, размеров изготовленных из него изделий, величины нагрузок и характера ихдействия.

Упругость – это способность материала изменять форму под действием внешней нагрузки и восстанавливать форму после снятия этой нагрузки. Наглядным примером упругих свойств материала может служить растяжение металлической пружины и изгиб стальной проволоки. После устранениядействия силы все эти тела приобретают прежнюю форму.

Пластичность – свойство материала, не разрушаясь, изменять форму под действием нагрузок и сохранять эту форму после того, как нагрузка перестает действовать. Этим свойством обладают многие слепочные массы, воск, металлы.

К физическим свойствам материалов относятся цвет, плотность, плавление, теплопроводность, тепловое расширение и сжатие при нагревании и охлаждении.

Цвет материала играет важную роль совпадать с цветом тех тканей, которые он замещает. Все металлы не соответствуют этому требованию, но пластмассы и фарфор, наоборот, могут быть приведены в точное соответствие с цветом близлежащих тканей.

Плотностью называется количество данного вещества, содержащегося в единице объема. Это свойство имеет большое значение при выборе материала для изготовления различных конструкций протезов. Зная плотность материала, можно легко вычислить, какой будет масса всего изделия, изготовленного из этого материала.

Плавление – это переход тела из твердого состояния в жидкое под действием тепла. Твердые тела переходят в жидкое состояние при разной температуре, которая называется температурой плавления.

Тепловое расширение – это способность тел расширяться при нагревании, т.е. в большей или меньшей степени изменять линейные и объемные размеры. При охлаждении этих тел наблюдается обратное явление – уменьшение объема или сжатие. В стоматологической практике постоянно приходится иметь дело с телами, обладающими разными коэффициентами линейного и объемного расширения. Если не учесть коэффициента теплового расширения, то отлитые металлические детали не будут соответствовать заготовленной детали вследствие усадки при охлаждении.

Технологические свойства – это свойства, определяющие пригодность материала к обработке и возможность применения его в тех или иных условиях. Наиболее важными для ортопедической стоматологии являются ковкость, усадка и текучесть.

Ковкость – это способность материала поддаваться обработке давлением, принимать новую форму и размеры под действием прилагаемой нагрузки без нарушения целостности. Свойство ковкости присуще многим металлам и почти отсутствует у пластмасс.

Под текучестью понимают способность материала в жидком, пластифицированном или расплавленном состоянии заполнять тонкие места литьевой или прессовочной формы. Это свойство материалов в ортопедической стоматологии используется для изготовления литых деталей из металлов, протезов из пластмассы.

Усадка – это уменьшение объема отлитой или отпрессованной детали при охлаждении или затвердении материала при переходе из одного состояния в другое и хранении. Она зависит от свойств материалов, степени их нагрева и способа охлаждения.

Под химическими свойствами материалов понимают отношение материалов к другим химическим веществам, в частности, их поведение в различных средах: кислотах, щелочах, растворах солей, воде и на воздухе. К химическим свойствам относят растворимость, окисляемость, жаростойкость.

Широко известны такие явления как коррозия металла и гальванизм. Зубные протезы в полости рта постоянно подвергаются воздействию химически активных веществ. Если материал, из которого они изготовлены, будет вступать во взаимодействие с жидкостями полости рта, то он будет разрушаться, и образующиеся в результате реакции вещества, попадая в организм, могут оказать на него вредное воздействие. Поэтому основным требованием, предъявляемым к материалам, является их абсолютная химическая стойкость в полости рта.

Взаимодействие между металлом и полости рта первоначально может заключаться в некоторой адсорбции компонентов этой среды поверхностью металла. При определенных условиях адсорбция может привести к возникновению химических реакций, которые чаще всего приводят к коррозии, т.е. процессу разрушения металлов вследствие их химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой, ротовой жидкостью, слюной, пищей. Усилению процессов коррозии способствуют и знакопеременные нагрузки, которые претерпевают металлические конструкции в полости рта.

Характеристика сплавов, применяемых в ортопедической стоматологии

В настоящее время в стоматологии используется свыше 500 сплавов. Международными стандартами (ISO, 1989) все сплавы металлов разделены на следующие группы:

1. Сплавы благородных металлов на основе золота.

2. Сплавы благородных металлов, содержащих 25-50% золота или платины или других драгоценных металлов.

3. Сплавы неблагородных металлов.

4. Сплавы для металлокерамических конструкций:

а) с высоким содержанием золота (>75%);

б) с высоким содержанием благородных металлов (золота и платины или золота и палладия )

в) на основе палладия (более 50%);

г) на основе неблагородных металлов:

- кобальта (+ хром > 25%, молибден > 2%);

- никеля (+ хром > 11%, молибден > 2%).

Более упрощенно выглядит классическое подразделение на благородные и неблагородные сплавы.Кроме того, применяемые в ортопедической стоматологии сплавы можно классифицировать по другим признакам:

—по назначению (для съемных, металлокерамических, металлополимерных протезов);

—по количеству компонентов сплава;

—по физической природе компонентов сплава;

—по температуре плавления;

—по технологии переработки и т. д.

Обобщая изложенное выше о металлах и сплавах металлов, нужно еще раз подчеркнуть основные общие требования, предъявляемые к сплавам металлов, применяемым в клинике ортопедической стоматологии:

1)биологическая индифферентность и антикоррозионная стойкость к воздействию кислот и щелочей в небольших концентрациях;

2)высокие механические свойства (пластичность, упругость, твердость, высокое сопротивление износу и др.);

3)наличие набора определенных физических (невысокой температуры плавления, минимальной усадки, небольшой плотности и т. д.) и технологических свойств (ковкости, текучести при литье и др.), обусловленных конкретным назначением.

Металлический каркас зубного протеза — это его основа, которая должна полностью противостоять жевательным нагрузкам. Кроме того, он должен перераспределять и дозировать нагрузку, обладать определенными деформационными свойствами и не менять своих первоначальных свойств в течение длительного времени функционирования зубного протеза. То есть, кроме общих требований, к сплавам предъявляются и специфические требования.

Если сплав металлов предназначен для облицовывания керамикой , ему необходимо отвечать следующим специфическим требованиям:

1)быть способным к сцеплению с фарфором ;

2)температура плавления сплава должна быть выше температуры обжига фарфора;

3)коэффициенты термического расширения (КТР) сплава и фарфора должны быть сходными.

Особенно важно соответствие коэффициентов термического расширения двух материалов, что предупреждает возникновение силовых напряжений в фарфоре, которые могут привести к отколу или трещине покрытия. В среднем коэффициент термического расширения у всех типов сплавов, которые используются для облицовывания керамикой (, колеблется от 13,8 х 10-6 "С"1 до 14,8 х 10~6 "С"1.

Коэффициент термического расширения керамической массы можно менять, вводя определенные добавки. Так, фирма «Дентсплай» (США) запатентовала методику введения лейцита в керамическую массу, которая позволяет изменять коэффициент термического расширения от 12,5 х 10~6 "С"1 до 16 х 10-6 "С"1.

Сочетание высоких прочностных свойств литого металлического каркаса зубного протеза и внешнего вида облицовки , достаточно точно имитирующей внешний вид натуральных зубов, позволяют создать эффективные и эстетичные зубные протезы.

Как указывалось выше, применяющиеся в ортопедической стоматологии сплавы делятся на 2 основные группы — благородные и неблагородные.

Сплавы на основе благородных металлов подразделяются на:

Сплавы металлов благородных групп имеют лучшие литейные свойства и коррозионную стойкость, однако по прочности уступают сплавам неблагородных металлов.

Сплавы на основе неблагородных металлов включают:

— хромоникелевую (нержавеющую) сталь;

— вспомогательные сплавы алюминия и бронзы для временного пользования. Кроме того, применяется сплав на основе свинца и олова, отличающийся легкоплавкостью .

Сплавы для несъемного протезирования

Для несъемного протезирования в современной ортопедической стоматологии используют в основном металлокерамику. Ввиду высокой востребованности материала, появилось огромное количество его разновидностей, что затрудняет выбор.

Основные критерии выбора сплава для несъемного протезирования

Химические и физико-механические свойства – первостепенный критерий.
Биосовместимость.
Совместимость с керамикой.
Технологичность и простота работы.

Описание основных характеристик сплавов

Под твердостью понимают свойство материала противостоять внедрению в него индентора – другого твердого тела. От этого параметра зависит окклюзионная износостойкость и то, как стоматолог сможет обработать и отполировать протез.

Под пределом текучести подразумевают напряжение для вызова остаточной пластической деформации при растяжении. Условный предел текучести – это напряжение, которое возникает при деформации 0,2 %. Этот параметр больше остальных характеризует прочность сплава. Именно на него обращают внимание в первую очередь при выборе дизайна протеза.

Модуль упругости – еще одно важное свойство, определяющее гибкость металлического каркаса. Сплав, обладающий высоким модулем упругости, изгибается под нагрузкой меньше, чем аналог с низким модулем.

Относительное удлинение – это пластичность материала, измеряемая в процентах. Чем ниже этот показатель, тем более хрупким будет сплав.

Интервал температуры плавления – важный параметр, позволяющий предупредить деформацию каркаса при обжиге керамики.

Биосовместимость означает, что материал изготовления сплава безопасен для тканей организма и человека в целом. Неблагородные сплавы вызывают неоднозначную оценку биосовместимости, поэтому их использовать нужно осторожно.

Технологичность – это максимальная точность изготовления и обработки каркаса.

Коэффициент термического линейного расширения указывает на совместимость сплава с керамикой. Главное условие – коэффициент сплава и керамики должны максимально совпадать, а в готовой реставрации не должно оставаться остаточного напряжения.

Особенности выбора сплава для несъемного протезирования

Выбор сплава основывается на соотношении его стоимости и свойств. Для мостовидных коронок прочность и устойчивость к деформации более важны, чем для одиночных. В обоих случаях в приоритете – биосовместимость, хорошие литейные свойства, твердость и устойчивость к коррозии. Чем более протяженна мостовидная конструкция, тем важнее для нее возможность пайки, прочность, устойчивость к деформации и модуль упругости.

Свойства благородных сплавов

Идеальный вариант, по мнению большинства стоматологов, – дорогостоящие золотоплатиновые сплавы. Они обладают безупречными механическими и физическими свойствами, высокой биосовместимостью и хорошо сочетаются с керамикой. Наиболее известные благородные сплавы российского производства – «Плагодент» и «Плагодент Плюс».

Палладий в комбинации с золотом образует сплавы с превосходными физико-механическими свойствами и высокой устойчивостью к коррозии. Они имеют достойный условный предел текучести и высокую прочность на разрыв, поэтому из них изготавливают длинные мостовидные протезы и несъемные элементы замковых соединений. По внешнему виду – напоминают неблагородные сплавы. Всего 10 % палладия в составе придают сплаву белый цвет, похожий на сталь.

Работа с палладиевыми конструкциями требует от стоматолога определенных навыков из-за высокой температуры плавления сплава и особой техники литья. Необходимо избегать пайки и лазерной сварки. Золотопалладиевые сплавы стоят дешевле, чем золотоплатиновые: из-за разной плотности разница в стоимости может достигать 2-2,5 раза.

Процентное содержание благородного металла в сплаве влияет на коррозионную стойкость и биосовместимость. Снизить стоимость протеза можно только путем перехода на неблагородные сплавы. В составе благородного сплава может быть высокое или низкое содержание золота или может вовсе не быть этого элемента, как, например, в серебряно-палладиевых композициях.

От чего зависит цвет благородных сплавов

Врачи обращают внимание на цвет. Считается, что очень желтый сплав, содержащий много золота, улучшает цвет керамики: оксиды таких сплавов легко покрываются тонким слоем опака и выглядят эстетично. Пациент, наблюдающий на промежуточных этапах золотой цвет каркаса коронки, не испытывает сомнений в необходимости приобретать такой дорогой протез.

В некоторых благородных сплавах долю палладия, платины или серебра увеличивают, поэтому они теряют желтый цвет, но остаются такими же прочными. Такие разновидности подходят для изготовления протяженных мостовидных протезов, с опорой на импланты или без нее. Если предстоит устанавливать одиночную коронку, можно вполне обойтись вариантом с высоким содержанием золота и небольшим содержанием металлов платиновой группы.

Сплавы с меньшим количеством благородных компонентов имеют выраженный желтый цвет и не имеют таких хороших свойств, как белые сплавы. В их составе – высокое содержание индия, дающего в сочетании с палладием яркий соломенный цвет. Они не обладают достаточной упругостью и устойчивостью к коррозии. Используются преимущественно в Китае и Индии в массовом порядке с целью удешевления зубных протезов.

Три вида неблагородных сплавов

Более восьмидесяти лет в стоматологии используют хромовые сплавы. Они отличаются хорошей устойчивостью к коррозии, прочностью, высоким модулем упругости, низкой плотностью и доступной ценой.

Никельхромсодержащие сплавы используют чаще для каркасов с целью дальнейшей облицовки. В их составе – 62-82 % никеля и 11-22 % хрома, а также добавки – молибден, кремний, марганец, железо, галлий, титан, цирконий.
Кобальтохромовые сплавы содержат 50-65 % кобальта, 25-35 % хрома и 2-6 % молибдена за редким исключением.

Температура плавления этих сплавов – между 1140 и 1460 °С. Полированные поверхности протезов блестящие, серебристо-белые. Вес малый, плотность слегка превышает 8 г/см3. Такие сплавы отлично подходят для установки на зуб коронок одиночного типа и мостовидных протезов, они более прочные и твердые, чем благородные, однако требуют применения специальных абразивных инструментов при механической обработке. Окклюзионная коррекция, полировка и снятие протезов вызывают определенные сложности и требуют гораздо больше времени.

Соединение керамики с металлом такое же прочное, так и у благородных сплавов. Литье менее точное, что незаметно на небольших отливках. Вопрос биосовместимости вызывает сомнения. Никель и хром – сильные аллергены.

Титановые сплавы обладают малой плотностью, отличными механическими свойствами, высокой биосовместимостью и коррозиестойкостью. Однако литье титановых сплавов для изготовления несъемных протезов себя изжило из-за высокой стоимости и технологической сложности процесса. Гораздо чаще используют фрезерование.

В целях экономии для изготовления несъемных протезов все чаще используют нержавеющую сталь. Штампованные коронки отличаются невысокой стоимостью и минимальным объемом препарирования зуба. В зарубежной стоматологии их используют для временного протезирования молочных зубов.

Конструкционные материалы в ортопедической стоматологии, металлы

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

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

Общие особенности

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

Читайте также: