Bài giảng Sứ nha khoa - Phần 2b: Phục hình kim loại, sứ - Hoàng Tử Hùng

www.hoangtuhung.com SỨ NHA KHOA BÀI GIẢNG ĐÀO TẠO LIÊN TỤC PHẦN THỨ HAI: PHỤC HÌNH KIM LOẠI - SỨ NGND. GS. BS. Hoàng Tử Hùng htuhung@yahoo.com www.hoangtuhung.com www.hoangtuhung.com ỨNG DỤNG SỨ NHA KHOA Sứ có ba ứng dụng chính: 1.Làm phục hình sứ-kim loại: mão (chụp), cầu, 2.Làm phục hình toàn sứ: mão, cầu, inlay onlay, mặt dán 3.Răng sứ làm sẵn cho hàm giả. Bài này trình bày ứng dụng sứ trong phục hình sứ-kim loại www.hoangtuhung.com DÀN BÀI • Mở đầu • Đòi hỏi của hệ thống sứ-kim loại • Hợp kim dùng trong hệ thống sứ-kim loại • Tiến trình thực hiện phục hình sứ-kim loại • Cơ chế dán sứ-kim loại • Cơ chế bong sứ www.hoangtuhung.com MỞ ĐẦU Phục hình sứ-kim loại gồm: 1- Sườn kim loại đúc (cast metallic framework core), và 2- Tối thiểu hai lớp sứ: – Lớp thứ nhất là lớp che màu (opaque), – Lớp thứ hai là sứ dùng để thay thế ngà, men. Sau khi sứ được tạo hình trên kim loại, chúng được thiêu kết trong lò nung. www.hoangtuhung.com MỞ ĐẦU Về mặt vật liệu, Có ba vấn đề cần giải quyết đối với phục hình sứ-kim loại: 1. Đối với kim loại 2. Đối với sứ 3. Đối với sự dán sứ-kim loại www.hoangtuhung.com MỞ ĐẦU 1- Đối với kim loại: Có khuynh hướng dán vào sứ Nhiệt độ nóng chảy đủ cao Có hệ số co nhiệt cao hơn sứ đúng mức 2- Đối với sứ: Có tính làm ướt tốt Có nhiệt độ thiêu kết thấp Hệ số dãn nở nhiệt xấp xỉ hợp kim 3- Sự dán sứ-kim loại: Đảm bảo sự dán hóa học Đảm bảo sự dán do lưu cơ học Đảm bảo tương thích về độ dãn nở nhiệt www.hoangtuhung.com ĐÒI HỎI CỦA HỆ THỐNG SỨ-KIM LOẠI 1- Hợp kim Hợp kim làm sườn, dù rất quí, cần có lượng nhỏ kim loại thường để tạo lớp mỏng oxid cho sự dán sứ-kim loại Cần có nhiệt độ nóng chảy cao (cao hơn ≥ 100°C vs nhiệt độ nung sứ và vật liệu hàn) : tránh biến dạng lún khi nung sứ : Độ cứng cao: giảm ngẫu lực do biến dạng võng Độ bền cao: tránh nứt gãy www.hoangtuhung.com ĐÒI HỎI CỦA HỆ THỐNG SỨ-KIM LOẠI 2- Sứ Sứ cần có sự tiếp xúc đầy đủ với bề mặt kim loại khi đạt đến nhiệt độ chảy nhớt khi nung: tính làm ướt cao (góc tiếp xúc ≤ 60°) Cần có nhiệt độ thiêu kết thấp ≤ 100°C so v ới hợp kim: không làm biến dạng sườn kim loại Hệ số dãn nở của sứ được điều chỉnh nhờ thay đổi lượng pha tinh thể trong quá trình chế tạo sứ để tương thích với sự co do nhiệt của kim loại ( cần hơi nhỏ hơn kim loại). www.hoangtuhung.com ĐÒI HỎI CỦA HỆ THỐNG SỨ-KIM LOẠI 3- Sự dán sứ-kim loại: Đảm bảo sự dán hóa học (phản ứng giữa sứ với lớp oxid trên bề mặt hợp kim), Đảm bảo sự lưu cơ học: độ nhám bề mặt của sườn kim loại, Đảm bảo tương thích về hệ số dãn nở nhiệt của hệ thống sứ-kim loại: hợp kim có hệ số hơi cao hơn so với sứ
tạo sức ép lên bề mặt kim loại khi nguội. www.hoangtuhung.com MỘT SỐ ĐÒI HỎI (VỀ THIẾT KẾ) CỦA HỆ THỐNG SỨ-KIM LOẠI Sửa soạn: • Cùi răng được sửa soạn đủ độ dày cho phục hình • Đường hoàn tất bờ vai nghiêng có góc tròn, vai phẳng (không làm bờ xuôi hoặc có góc vai) Thiết kế sườn kim loại: • Sườn kim loại trên cùi răng đủ mỏng • Sườn phải đủ cứng (hợp kim thường có lợi thế) • Chú ý thiết kế ở nhịp cầu (sự uốn tối đa diễn ra ở nợi có thiết diện nhỏ nhất) và chỗ nối giữa trụ&nhịp cầu www.hoangtuhung.com HỢP KIM CHO PHỤC HÌNH SỨ-KIM LOẠI Hợp kim dùng cho phục hình sứ-kim loại có thể là hợp kim rất quí, hợp kim quí hoặc hợp kim thường*: 1- Hợp kim rất quí • Au-Pt-Pd • Au-Pd-Ag (5-12 wt% Ag) • Au-Pd-Ag (>12 wt% Ag) • Au-Pd * Xem bài “Hợp kim nha khoa” www.hoangtuhung.com HỢP KIM CHO PHỤC HÌNH SỨ-KIM LOẠI 2- Hợp kim quí • Pd-Au ∙ Pd-Au-Ag • Pd-Ag ∙ Pd-Cu • Pd-Co ∙ Pd-Ga-Ag www.hoangtuhung.com HỢP KIM CHO PHỤC HÌNH SỨ-KIM LOẠI 3- Kim loại và hợp kim thường • Ti nguyên chất ∙ Ti-Al-V • Ni-Cr-Mo-Be ∙ Ni-Cr-Mo • Co-Cr-Mo ∙ Co-Cr-W www.hoangtuhung.com TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN PHỤC HÌNH SỨ-KIM LOẠI Tiến trình thực hiện phục hình sứ kim loại có các giai đoạn chính: 1. Đặt và cô đặc sứ (Đắp sứ) (Porcelain application and condensation) 2. Làm khô (drying) 3. Nung/ Thiêu kết (Firing/ Sintering) 4. Làm nguội (cooling) 5. Làm men láng (glazing) www.hoangtuhung.com TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN PHỤC HÌNH SỨ-KIM LOẠI Chuẩn bị sườn kim loại: • Thực hiện mẫu sáp: cần đủ độ dày của sứ • Sườn phải không có góc cạnh sắc (tránh “hiệu ứng chêm” (wedge effect)) • Làm nhám (mài, thổi cát Al2O3), làm sạch sườn www.hoangtuhung.com TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN PHỤC HÌNH SỨ-KIM LOẠI Mỗi phục hình sứ-kim loại thường loại trải qua ít nhất ba lần gia nhiệt cho các giai đoạn: – Lớp sứ che màu – Lớp sứ thân răng – Lớp sứ men răng 1- Đặt và cô đặc sứ: • Đặt lớp sứ che màu, nướng (bake) • Chọn và đặt bột nhão sứ màu ngà, thấm hút nước www.hoangtuhung.com TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN PHỤC HÌNH SỨ-KIM LOẠI 2- Làm khô Đặt “răng sứ” vào lò đã làm nóng (5 – 8 phút) để làm bốc hơi nước trong bột sứ. – Tăng nhiệt độ qua nhiều giai đoạn để đạt ~480°C – Cần thực hiện đúng: tránh nước không dịch chuyển kịp lên bề mặt
bọt khí. www.hoangtuhung.com TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN PHỤC HÌNH SỨ-KIM LOẠI 3- Nung kết/Thiêu kết (Firing/Sintering) Nhiệt độ nung được kiểm soát để sứ “chín” đều, tránh lớp ngoài bị nung quá mức, lớp trong chưa thiêu kết. Có hai phương pháp kiểm soát nhiệt độ nung: Nhiệt độ được kiểm soát: tăng dần đến mức cần thiết Nhiệt độ tăng theo thời gian đặc hiệu: từng giai đoạn theo hình bậc thang www.hoangtuhung.com TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN PHỤC HÌNH SỨ-KIM LOẠI 4- Làm men láng (glazing) Trang trí, cá nhân hóa (staining) Nung đến nhiệt độ làm láng (thấp hơn nhiệt độ thiêu kết) 5- Làm nguội Lò nung được mở dần dần, tránh: Nhanh quá: gây “sốc nhiệt”
rạn nứt Chậm quá: làm thay đổi (tăng) lượng tinh thể leucite
tăng hệ số dãn nở nhiệt của sứ
rạn nứt. www.hoangtuhung.com THAY ĐỔI THỂ TÍCH TRONG QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT • Trong quá trình nung, các hạt sứ kết lại: (“thiêu kết”) thành một khối và giảm thể tích theo biểu thức : ∆V/V0 = (9γ / 4ηr) t • Trong đó: • ∆V: Thay đổi thể tích của khối sứ: • V0 : Thể tích khối sứ ban đầu: • γ : Sức căng bề mặt của sứ trong giai đoạn đầu: • η : Độ nhớt: • r : Bán kính hạt bột sứ: • t : Thời gian nung www.hoangtuhung.com THAY ĐỔI THỂ TÍCH TRONG QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT • Như vậy, độ nhớt của khối sứ càng thấp và kích thước hạt bột sứ càng nhỏ, mức độ đặc chắc của khối sứ càng cao. Khối sứ làm men, ngà thường co thể tích khoảng 13% Tính chất vật lý phổ biến của hệ thống phục hình sứ-kim loại (MPa): – Độ bền nén: 860 – Độ bền cắt: 120 – Độ bền đàn hồi: 60 – Độ bền kéo: 35 www.hoangtuhung.com CƠ CHẾ DÁN SỨ-KIM LOẠI Độ bền dán cao của sứ vào kim loại là đòi hỏi hàng đầu của phục hình sứ kim loại Sự dán phụ thuộc: – Tính dễ làm ướt của sứ – Liên kết hóa học sứ-hợp kim – Liên kết cơ học sứ-hợp kim – Vấn đề ứng suất dư www.hoangtuhung.com CƠ CHẾ DÁN SỨ-KIM LOẠI 1- Tính dễ làm ướt của sứ Trong quá trình thiêu kết, sứ chảy nhớt và làm ướt bề mặt hợp kim
tác động qua lại giữa các phân tử trên bề mặt hợp kim và sứ Góc tiếp xúc của sứ cần ≤ 60° www.hoangtuhung.com CƠ CHẾ DÁN SỨ-KIM LOẠI 2- Liên kết hóa học sứ-hợp kim Nguyên tắc thấm hút hóa học (chemisorption) giữa oxid trên bề mặt kim loại vào sứ Oxid kim loại được tạo thành một lớp mỏng trong các quá trình xử lý nhiệt, xử lý bề mặt sườn KL, trong khi đắp và thiêu kết sứ. Sứ thâm nhập và kết hợp oxid của bề mặt KL tạo thành những “đuôi” (tags) www.hoangtuhung.com CƠ CHẾ DÁN SỨ-KIM LOẠI
Tạo thành một lớp oxid mỏng là điều kiện bắt buộc để có liên kết hóa học sứ-kim loại Các hợp kim rất quí và quí cho sứ-kim loại có một tỷ lệ nhỏ kim loại dễ oxi hóa (indium, thiếc) để tạo lớp oxi hóa. www.hoangtuhung.com CƠ CHẾ DÁN SỨ-KIM LOẠI Các hợp kim kim loại thường có xu hướng: - Tạo lớp oxi hóa quá dày, - Có sự oxi hóa trong lòng khối HK (internal oxide),
giảm độ bền dán do khiếm khuyết cấu trúc, kém thẩm mỹ (màu oxid kim loại) www.hoangtuhung.com CƠ CHẾ DÁN SỨ-KIM LOẠI 3- Bề mặt nhám của sườn hợp kim Bề mặt nhám có tác dụng kép: - Tăng diện tích liên kết hóa học, - Tạo liên kết ngàm cơ học
Cần tránh tạo khoảng hở khi đắp sứ do sứ không làm ướt tốt hoặc thiêu kết không đúng Tạo bề mặt nhám: - Mài nhám - Thổi “cát” oxid nhôm (25 – 50 µm) www.hoangtuhung.com CƠ CHẾ DÁN SỨ-KIM LOẠI 4- Vấn đề ứng suất dư (residual stress) Ứng suất dư là do hệ số dãn nở nhiệt chênh lệch
chênh lệch độ co trong quá trình làm nguội sứ Ứng suất dư cao giữa sứ&kim loại
thất bại do sứ bị tách khỏi kim loại
Các hệ thống sứ &hợp kim cần tương thích với nhau www.hoangtuhung.com CƠ CHẾ DÁN SỨ-KIM LOẠI Lực nén dư (residual compression) -6 Hệ số của sứ: 13,0 – 14,0 x 10 /°C -6 Hệ số của hợp kim: 13,5 – 14,5 x 10 / /°C Do hợp kim co lại nhiều hơn sứ: sứ được đặt dưới một lực nén dư
sứ ít bị ảnh hưởng của ngẫu lực căng (tensile stress) khi chịu tải cơ học www.hoangtuhung.com CƠ CHẾ BONG DÁN SỨ-KIM LOẠI Sứ có thể bị bong ở: - Bề mặt lớp kim loại: do lớp oxid không đủ (thường ở hợp kim rất quí) - Trong lớp sứ: chứng tỏ có độ bền dán cao nhất - Giữa lớp oxid kim loại: do lớp oxi hóa quá dày (thường xảy ra với hợp kim kim loại thường)