Hợp kim đúc nha khoa

g vì không chính xác. Các kỹ thuật viên thường dùng từ “bán quí” để chỉ các hợp kim có nền là palladium hoặc bạc. Các hợp kim có >50% khối lượng paladium, bao gồm Pd-Ag, Pd-Cu, Pd-Co, Pd-Ga-Ag, Pd-Au, Pd-Au-Ag được gọi là quí. Từ quí cũng được dùng cho hợp kim Ag-Pd nếu chứa >25% www.hoangtuhung.com 3 palladium và các kim loại quí khác. Các hợp kim rất quí và quí thường được đóng gói và tính giá ∗ theo các lô 1, 2, hoặc 20 dwt (pennyweight) 2.1.3. Từ 1989, phân loại vẫn gồm bốn typ đã đưa thêm tất cả các hợp kim đúc đáp ứng đòi hỏi các test về độc tính, đổi màu, giới hạn chảy dẻo, phần trăm dãn dài. (Bảng 20-2 cho thấy bên cạnh độ cứng, giới hạn chảy dẻo và % dãn dài là cơ sở của phân loại này). Bảng 20 -2. Đòi hỏi về đặc tính cơ học của hợp kim (Mechanical Property Requirements of American Dental Association Specification No.5) Giới hạn chảy dẻo (MPa) (độ lệch 0,1%) Dãn dài tối thiểu (%) sau ủ sau làm cứng sau ủ sau làm cứng Typ hợp kim I (mềm) Tối đa 140 không 18 không II (trung bình) 140 – 200 không 19 không III (cứng) 200 – 340 không 12 không IV (rất cứng) ≥340 500 10 2 • Typ I: mềm, cho những phục hồi ít chịu lực: inlay • Typ II: trung bình, phục hồi chịu lực trung bình: onlay • Typ III: cứng, cho những phục hồi chịu lực: onlay, mão, các cầu ngắn • Typ IV: rất cứng, cho những phục hồi chịu lực cao: chốt ống tủy, mão veneer mỏng, cầu dài, khung. Theo phân loại 4 typ cua ADA và tu chỉnh năm 1989, 4 typ hợp kim để làm phục hồi toàn kim loại và mặt dán nhựa được sắp xếp, dựa theo đặc tính (chứ không theo thành phần) như sau: • Typ I: mềm, VHN từ 50 – 90, cho những phục hồi ít chịu lực: inlay • Typ II: trung bình, VHN từ 90 – 120, phục hồi chịu lực trung bình: onlay, mão ¾ dày, cùi răng, pontic, mão đầy • Typ III: cứng, VHN từ 120 – 150 cho những phục hồi chịu lực cao: onlay, mão, các cầu ngắn, mão ¾ mỏng, các pontic và cùi nhỏ, nền hàm • Typ IV: rất cứng, VHN ≥ 150 cho những phục hồi chịu lực rất cao: chốt ống tủy, mão veneer mỏng, cầu dài, khung và các thanh ngang của khung. Loại I và II thường còn được gọi là “hợp kim inlay”, loại III và IV còn được gọi là “hợp kim mão và cầu”. 2.1.4. Năm 2003, Hội đồng khoa học của ADA đã xem xét lại sự phân loại, bao gồm thêm titanium như một mục riêng trong nha khoa. Titanium là một trong những kim loại có tính tương hợp sinh học cao nhất trong các ứng dụng nha khoa và có ứng dụng rộng với đặc tính tương tự kim loại quí. Ngoài các phân loại chính thức nêu trên, còn cần chú ý hai cách phân biệt sau: 2.2. Phân biệt hợp kim nha khoa Do có nhiều loại hệ thống hợp kim để lựa chọn, cần phải xem xét theo chỉ định áp dụng và thành phần của hợp kim. 2.2.1 Phân biệt loại các hợp kim theo chỉ định: Bảng 20-3 liệt kê các loại hợp kim theo chỉ định áp dụng đối với mão toàn kim loại, kim loại-sứ và hàm khung. Cần chú ý là hợp kim dùng ∗ 1troy ounce = 20 pennyweight www.hoangtuhung.com 4 cho phục hình sứ-kim loại có thể dùng cho toàn kim loại nhưng không phải là ngược lại. Nguyên nhân chính là do hợp kim không thể tạo một lớp oxid mỏng và ổn định để liên kết với sứ, độ nóng chảy có thể thấp nên gây biến dạng lún hoặc bị chảy ở nhiệt độ thiêu kết (nung) sứ, độ dãn nở nhệt cũng không tương thích với sứ. Bảng 20-3. Phân loại hợp kim để làm phục hình toàn kim loại, sứ-kim loại, hàm khung (Classification of Alloys for All-Metal Restorations, Metal-Ceramic Restorations, and Frameworks for Removable Partial Dentures). Typ hợp kim Toàn kim loại Kim loại-sứ Hàm khung Rất quí Au-Ag-Cu-Pd Au-Pt-Pd Au-Ag-Cu-Pd Hợp kim cho sứ-kim Au-Pd-Ag (5-12 wt% Ag) loại Au-Pd-Ag (>12 wt% Ag) Au-Pd Quí Ag-Pd-Au-Cu Pd-Au Ag-Pd-Au-Cu Ag-Pd Pd-Au-Ag Ag-Pd Hợp kim cho sứ-kim Pd-Ag loại Pd-Cu Pd-Co Pd-Ga-Ag Thường Ti nguyên chất Ti nguyên chất Ti nguyên chất Ti-Al-V Ti-Al-V Ti-Al-V Ni-Cr-Mo-Be Ni-Cr-Mo-Be Ni-Cr-Mo-Be Ni-Cr-Mo Ni-Cr-Mo Ni-Cr-Mo Co-Cr-Mo Co-Cr-Mo Co-Cr-Mo Co-Cr-W Co-Cr-W Co-Cr-W Al-đồng thiếc 2.2.2. Phân biệt hợp kim bằng các nguyên tố chính Khi phân biệt hợp kim theo thành phần, người ta xếp theo trình tự giảm dần, từ thành phần chiếm nhiều nhất rồi đến các thành phần khác. Các bảng 20-3, 20-7 và 20-8 sắp xếp theo trình tự này. Ngoại lệ cho sự sắp xếp là khi có thành phần ảnh hưởng nhiều đến đặc tính hoặc ảnh hưởng đến tính tương hợp sinh học của vật liệu hoặc cả hai. Thí dụ, hợp kim nickel-chromium- molybdenum-beryllium thường được gọi là hợp kim nickel-chromium-beryllium vì beryllium vừa góp phần quan trọng đối với tính dễ đúc và kiểm soát sự tạo thành lớp oxid ở nhiệt độ cao nhưng có độc tính so với các kim loại khác. Molybdenum (Mo), tungsten (W) thường có nhiều hơn beryllium để làm giảm hệ số dãn nở nhiệt. 2.3. Các kim loại dùng trong hợp kim nha khoa Trên bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, có tám kim loại quí: vàng, các kim loại nhóm platinum (platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, osmium) và bạc. Tuy vậy, trong môi trường miệng, bạc khá hoạt động nên không được coi là kim loại quí. Các kim loại quí thường được dùng trong hợp kim làm inlay, onlay, mão, cầu, sứ-kim loại. Chúng là những hợp kim ít bị đổi màu và ăn mòn. Từ “kim loại quí” chỉ có nghiã tương đối. Trong số bảy kim loại quí, chỉ có vàng, palladium và platinum đóng vai trò quan trọng trong các hợp kim nha khoa. www.hoangtuhung.com 5 2.3.1. Karat và Fineness Karat (carat) dùng để chỉ phần của vàng nguyên chất có trong 24 phần của một hợp kim. Thí dụ: vàng 24 karat là vàng nguyên chất, vàng 22 karat là hợp kim chứa 22 phần vàng nguyên chất và 2 phần kim loại khác. Fineness dùng để mô tả hợp kim có vàng bằng số phần vàng trên 1000. Thí dụ: vàng nguyên chất có fineness 1000; hợp kim 650 chứa 65% vàng. Như vậy, thang đo fineness chính là bằng 10 lần của thang đo %. Trong thí dụ trên, 650 fine alloy có 65% vàng nguyên chất. Trong thực tế, fineness được coi là thực tế hơn karat, nhưng nói chung, không được dùng phổ biến trong hợp kim nha khoa. Bảng 20-4 trình bày phân loại hợp kim vàng theo karat và fineness. Bảng 20-4. Các hợp kim vàng phân loại theo karat và fineness (Gold alloys commonly use karat and fineness classifications) % khối lượng vàng Karat Fineness 100 24 1000 75 18 750 58 14 583 42 10 420 2.4. Hợp kim kim loại thường (hợp kim thường) Là những hợp kim chứa ≥ 75% khối lượng là các nguyên tố kim loại thường hoặc < 25% khối lượng là kim loại quí. Kim loại thường (base metal) là thành phần “không có giá trị” của hợp kim đúc nha khoa, vì chúng rẻ và thường có mức phản ứng cao với môi trường. Tuy vậy, chúng có ảnh hưởng đến khối lượng riêng, độ bền và độ cứng, cũng như tạo thành lớp oxid (điều này lại rất cần cho phục hồi kim loại-sứ); cũng có một vài kim loại thường có thể dùng để bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn bằng cách thụ động hóa (passivation)). Kim loại thường có mặt trong thành phần hợp kim nha khoa khá phong phú: bạc, nickel, chromium, nhôm, đồng, kẽm, indium, thiếc, gallium, molybdenium, beryllium, tungsten Từ “hợp kim chủ yếu là kim loại thường” (predominantly base metal alloys) được dùng là do trước trước đây, trong hợp kim loại này, có một lượng nhỏ palladium. Ngày nay, các từ “hợp kim kim loại thường, hợp kim thường và hợp kim chủ yếu kim loại thường” được dùng đồng nghĩa. Theo trình tự thời gian, có ba loại hợp kim thường đã được sử dụng trong nha khoa: Hợp kim thép không rỉ (stainless steel alloys) Hợp kim nickel-chrome (nickel-chrome alloys) Hợp kim cobalt-chromium (cobalt-chromium alloys) Titanium và các hợp kim titanium, nickel-titanium siêu đàn hồi (super-elastic) sẽ được trình bày trong một bài riêng 3. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỢP KIM ĐÚC NHA KHOA 3.1. Sự co đúc (casting shrinkage) Hầu hết kim loại, hợp kim, kể cả vàng, co lại khi chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn. Đây là điểm quan trọng đối với nha khoa. Thí dụ, nếu khuôn đúc vừa vặn với mẫu đúc, vật đúc sẽ nhỏ hơn so với mẫu do bị co lại. Sự co diễn ra theo ba giai đoạn: • Co do nhiệt độ của kim loại lỏng từ nhiệt độ nóng chảy đến khuôn đúc, giai đoạn này không ảnh hưởng đến vật đúc vì khi kim loại co lại trong khuôn đúc, kim loại nóng chảy tiếp tục chảy vào để bù trừ. • Co của kim loại trong quá trình thay đổi từ lỏng sang rắn • Co do nhiệt độ của kim loại từ khi rắn đến nhiệt độ thường www.hoangtuhung.com 6 Độ co đúc của một số hợp kim được ghi trong bảng 20-6. sự co khác nhau của các hợp kim là do thành phần của chúng. Platinum, palladium, đồng làm giảm độ co đúc; vàng nguyên chất co nhiều, xấp xỉ độ co dãn vì nhiệt. Nói chung, độ co đúc ít hơn độ co tuyến tính vì nhiệt (linear thermal shrinkage), điều này có vẻ bất hợp lý vì hai suy luận giả định sau: - Khi khuôn đúc được lấp đầy kim loại lỏng, kim loại sẽ đặc lại bắt đầu ở thành khuôn do nhiệt độ của khuôn thấp hơn nhiệt độ kim loại nóng chảy. - Trong giai đoạn cứng đầu tiên, lớp kim loại cứng sát với thành khuôn còn yếu, và nó có khuynh hướng dính vào thành khuôn cho đến khi đủ độ cứng. Khi kim loại đủ cứng để co một cách độc lập với khuôn, nó tiếp tục co do giảm nhiệt độ cho đến nhiệt độ phòng. Tuy vậy trên thực tế, sự co do nhiệt độ của lớp kim loại yếu đầu tiên được hạn chế do sự dính cơ học vào thành khuôn, trong quá trình này, nó thường bị căng do thâm nhập vào bột đúc, như vậy, sự co trong quá trình hóa rắn được giảm thấp, mặt khác, sự co toàn bộ do nhiệt cũng được hạn chế. Như vậy, sư co đúc ít hơn sự co nhiệt. Do sự co nhiệt từ khi kim loại rắn đến nhiệt độ phòng đóng vai trò lớn trong độ co đúc, hợp kim có độ nóng chảy cao hơn có khuynh hướng co nhiều hơn, điều này cần được bù trừ trong kỹ thuật đúc. Bảng 20-6. Độ co tuyến tính khi hóa rắn của hợp kim đúc (Linear Solidification Shrinkage of Casting Alloys) Hợp kim Độ co đúc(%) Typ I, hợp kim vàng 1.56 Typ II, hợp kim vàng 1.37 Typ III, hợp kim vàng 1.42 Ni-Cr-Mo-Be 2.3 Co-Cr-Mo 2.3 1.2. Tính chất vật lý Các tính chất vật lý quan trọng của các hợp kim rất quí và quí được nêu ở bảng 20-5, của các hợp kim thường trong Bảng BBB. Những bảng tương tự cũng được các nhà sản xuất cụ thể cung cấp. Khoảng nóng chảy là nhiệt độ cơ sở của việc đúc, giới hạn trên là trạng thái liquidus (lỏng). Như vậy, đòi hỏi tăng 75º C đến 150 º C (150 - 300 ºF) để đạt được nhiệt độ đúc đúng. Giới hạn dưới của khoảng nóng chảy có thể dùng để ước lượng nhiệt độ hàn tối đa. Các hợp kim dùng cho sứ-kim loại cần có khoảng nóng chảy cao để giữ được trạng thái cứng trong quá trình thiêu kết sứ, tránh hiện tượng biến dạng lún. Mặt khác, các hợp kim từ typ I đến typ IV cần có nhiệt độ nóng chảy (fusion temperature) thấp khi được dùng với các phương pháp đúc cổ điển hoặc bột đúc thuộc loại thạch cao. Chênh lệch rộng của khoảng nóng chảy cũng cần chú ý vì khoảng này càng rộng, càng có xu hướng tạo thiên tích dạng nhánh cây (coring) trong quá trình hóa cứng1. Thể tích riêng (specific volume) tính bằng (cm3/g) có liên hệ tương hỗ với khối lượng riêng (mật độ: specific density), là một chỉ tố của trung bình số đơn vị có thể đúc từ một đơn vị khối lượng hợp kim. Tỷ số của mật độ tối đa trong các bảng (thí dụ từ 10, 7 đến 18, 3 đối với hợp kim-sứ) chỉ ra rằng nhiều vật đúc tương đương có thể đúc từ các hợp kim mật độ thấp hơn là từ các hợp kim có mật độ cao (trong thí dụ này là trên 70%). Giới hạn chảy dẻo (yield strength), giới hạn tỷ lệ (proportional limit), giới hạn đàn hồi (elastic limit) về cơ bản cùng phản ánh một đặc tính, đó là khả năng của một hợp kim trước các lực cơ học mà không bị biến dạng vĩnh viễn. Nói chung, giới hạn chảy dẻo tăng dần từ typ I đến typ IV. Làm cứng theo thời gian có thể làm tăng giới hạn chảy dẻo lên đến 100%. 1 Thiên tích dạng nhánh cây xảy ra trong xử lý nhiệt, khi hợp kim dược làm lạnh trong điều kiện không cân bằng, lớp bên ngoài của vật liệu vẫn còn nhiều nguyên tố có độ nóng chảy cao hơn. Các nhánh bên ngoài có thành phần hợp kim khác với phần bên trong. www.hoangtuhung.com 7 Độ cứng (hardness) của hợp kim quí tỷ lệ thuận với giới hạn chảy dẻo. Độ cứng dùng để ch ỉ sự thích hợp của một hợp kim đối với một chỉ định lâm sàng cho trước. Độ dãn dài (elongation) là số đo độ dễ uốn hay mức độ biến dạng dẻo của một hợ p kim có thể vượt qua trước khi gãy. Độ dãn dài cần thiết là đòi hỏi cơ bản trong trường hợp cần có sự biến dạng trong lâm sàng. Làm cứng theo thời gian làm giảm độ dãn dài. Hợp kim có độ dãn dài thấp dễ bị gãy vì dòn. Hầu hết hợp kim Ni-Haàu heát hôïp kim Ni-Cr söû duïng laøm maõo raêng vaø caùc phuïc hoài coá ñònh töøng phaàn chöùa töø 61% - 81% Ni, 11% - 27% Cr, 2%- 5% Molypñen (theo troïng löôïng). Thaønh phaàn ñieån hình moät soá hôïp kim ñöôïc söû duïng tröôùc ñaây (vaøi loaïi ñeán nay vaãn coøn söû duïng) cho caùc phuïc hoài söù coù söôøn kim loaïi ñöôïc cho ôû baûng 20-8. Trong hôïp kim, Croâm raát caàn thieát ñeå cung caáp söï oxi hoùa choáng gæ vaø khaùng moøn. Nhöõng coâng thöùc hôïp kim khaùc nhö Cr-Co vaø Fe-Cr. Caùc hôïp kim naøy coù theå chöùa 1 hay nhieàu nhöõng nguyeân toá sau: Al, Beri, Bo, Co, ñoàng, Xeri, Gali, Saét, Mn, Niobi, thieác, Titan, Ziriconi. Nhöõng hôïp kim Co-Cr ñieån hình chöùa 53%- 67% Co, 25%-32% Cr, 2%- 6% Molupñen (theo troïng löôïng). Nhöõng hôïp kim khoâng quyù noùng chaûy ôû nhieät ñoä cao, boät ñuùc söû duïng cho hôïp kim naøy phaûi coù chaát keát dính laø photphat hay silica. Theâm vaøo ñoù, phaûi söû duïng nguoàn nhieät cao khi ñuùc. Quan troïng hôn laø buø tröø söï co ruùt cuûa vaät ñuùc ñoøi hoûi ôû nhieät ñoä cao ñeå ñaït ñöôïc söï khít saùt chaáp nhaän treân laâm saøng. Gaàn ñaây, nhöõng hôïp kim Ti-Al-V vaø Titan nguyeân chaát ñöôïc ñöa vaøo thöïc hieän nhöõng phuïc hoài söù söôøn kim loaïi. . So saùnh vôùi hôïp kim vaøng loaïi IV ñaõ ñöôïc ADA chöùng nhaän, nhöõng hôïp kim cuûa Co, Ni vaø Titan nguyeân chaát coù ñaëc ñieåm laø giaù thaønh vaø tyû troïng thaáp hôn, ñoä cöùng cao hôn, moâñun ñaøn hoài cao hôn vaø coù theå so saùnh ñöôïc khaû naêng khaùng môø vaø khaùng moøn treân laâm saøng. Bảng 20-5. Đặc tính lý học của một số hợp kim kim loại quí nha khoa hiện đại (Physical Properties of Some Modern Noble Metal Dental Alloys) Khối Giới hạn chảy dẻo ≠ Độ Độ Typ Nguyên tố Khoảng nóng lượng (MPa) (psi) cứng dãn hợp kim chính chảy riêng (VHN) dài% (g/cm3) I Rất quí 943-960oC 16.6 103 (15,000) 80 36 (1730-1760oF) II Rất quí 924-960oC 15.9 186 (27,000) 101 (1695-1760oF) III Rất quí 924-960oC 15.5 207 (30,000) 121 39 (1710-1760oF) H275 (H40,000) H182 H19 Quí 843-916oC 12.8 241 (35,000) 138 30 (1550-1680oF) H586 (H85,000) H213 H13 Ag-Pd Quí 1021-1099oC 10.6 262 (38,000) 143 10 (1870-2010oF) H323 (H47,000) H154 H8 IV Rất quí 921-943oC 15.2 275 (40,000) 149 35 (1690-1720oF) H493 (H71,000) H264 H7 Rất quí 871-932oC 13.6 372 (54,000) 186 38 (1600-1710oF) H720 (H104,000) H254 H2 Sứ-kim loại Quí 930-1021oC 11.3 434 (63,000) 180 10 (1705-1870oF) H586 (H85,000) H270 H6 * Rất quí 1271-1304oC 13.5 572 (83,000) 220 20 (2320-2380oF) Quí 1232-1304oC 10.7 462 (67,000) 189 20 www.hoangtuhung.com 8 (2250-2380oF) + Rất quí 1149-1177oC 18.3 450 (65,300) 182 5 (2100-2150oF) Quí 1155-1320oC 10.6-11.5 476-685 (68,000-95,000) 235-270 10-34 (2111-2375oF) *Màu trắng. +Màu vàng. ≠H: Làm cứng theo thời gian. (các số liệu khác là trong điều kiện xử lý nhiệt làm mềm). VHN: Vickers hardness number. Bảng BBB. Tính chất vật lý và cơ học của hợp kim thường Physical and mechanical properties of dental metal materials Tensile Yield Elastic Elongation Density Alloy Condition strength strength modulus (%) (g/cm2) (MPa) (MPa) (GPa) Stainless steel 18-8 wire As received 2035-2849 965-1680 134-200 2-3.2 8 Stress relieved 2160 1034-1950 134-200 __ 8 316 wire As received 2275-2351 1955-2070 185-191 __ __ 316L Annealed 550-600 220-331 190-200 50-55 7.95 Cold- worked 896-1014 790-827 167-200 20-25 7.9-7.95 108 Annealed 931 586 188 52 7.63 Cold- worked 1344 1179 188 35 7.63 Ni-Cr Ni- Cr – Be Casting 778-1355 325-838 165-210 3-23.9 7.9-8.1 Ni-Cr Casting 539-919 180-858 141-248 <1- 32.6 7.9-8.7 Co -Co Co- Cr-Mo Casting 655-889 390-644 155-240 1.5-10 8.5 Co-Ni-Cr-Mo Wrought/Annealed 795-1007 240-655 232 50-70 9.2 Co-Cr-Ni Casting 685 470 198 8.0 7.5-8.5 Co-Cr-Ni wire As received __ 827-1241 146-198 __ 7.5-8.5 Stress relieved __ 1103-1378 179-204 8.0 7.5-8.5 Titanium CP Ti Casting 240-550 170-480 96-114 7.9-20 4.4-4.5 CP Ti- grade 1 Annealed 240 170 100-103 24 4.51 CP Ti- grade 2 Annealed 345 275 100-103 20 4.51 CP- Ti- grade 3 Annealed 450 380 100-103 18 4.51 CP- Ti- grade 4 Annealed 550 485 100-104 15 4.51 CP- Ti- grade 4 Cold –worked 760-888 485-725 110 __ 4.51 Ti – 6A1 -4V- ELI Annealed 860-1076 520-896 110-116 10-15 4.43-4.5 Ti – 6A1 -4V Casting 877-930 830-870 113-137 2.1-12 __ www.hoangtuhung.com 9 Ti- 6A1-7Nb Annealed 978-1024 913 105 __ 4.52 Ti- 15Mo Annealed/aged 874 544 78 __ 4.96 TMA wire As drawn __ 621-1172 60-69.6 __ __ Heat – treatmed/aged __ 1220-1390 92.4-95.1 __ __ Nickel - Titanium __ __ __ __ __ Ni-Ti wire – A 527-1380 230-379 120 13-40 6.45 Ni-Ti wire M __ 207-552 32-50 __ __ Other __ __ __ __ __ Pure gold 130 20 90 10-39 11.3-15 Type III and IV __ __ __ __ __ Gold casting __ 207-434 90 10 - 39 11.3-15 Cortical bone 100-200 130 10-20 1-3 0.7 (dry Cancellous bone 10-20 __ 0.2-0.5 5-7 __ Abbreviations: ELI, extra low interstitial; Gpa, gigapascal; Mpa, megapascal 3.2. Xử lý nhiệt các hợp kim rất quí và quí Các hợp kim vàng có thể làm cứng đáng kể nếu chứa một lượng đồng nhất định. Typ I và II không thể làm cứng hoặc cứng thêm ít hơn so với typ III, IV. Cơ chế của sự cứng lên là do nhiều tác động của sự chuyển dạng trạng thái rắn (solid-state transformation), quá trình này cần thời gian và nhiệt độ. Những hợp kim có thể làm cứng hơn được thì cũng có thể làm mềm hơn được. Theo thuật ngữ luyện kim, việc xử lý nhiệt gồm xử lý nhiệt làm mềm (softening heat treatment), xử lý nhiệt làm cứng (hardening heat treatment) gọi là làm cứng theo thời gian (age-hardening treatment). 1.2.1. Xử lý nhiệt làm mềm Vật đúc được đặt trong lò điện ở nhiệt độ 700º C trong 10 phút, sau đó làm nguội nhanh (quench) trong nước. Trong quá trình này, tất cả các pha trung gian có thể đã thay đổi thành các dung dịch rắn hỗn độn (disordered solid solution), việc làm nguội nhanh làm quá trình lập lại trật tự không thực hiện được. Các đặc tính về độ bền kéo, giới hạn tỷ lệ (proportion limit) và độ cứng giảm nhưng tính dễ kéo sợi (dễ uốn: ductility) tăng lên. Xử lý nhiệt làm mềm được chỉ định cho những cấu trúc sử dụng trong miệng hoặc ngoài miệng, đã định dạng hoặc gia công nguội (cold working). Mặc dù 700º C là nhiệt độ trung bình làm mềm, mỗi nhà sản xuất thường có chỉ dẫn cụ thể về nhiệt độ và thời gian. 1.2.2. Xử lý nhiệt làm cứng Xử lý nhiệt làm cứng có thể được thưc hiện theo nhiều cách. Một trong những cách thường dùng nhất là “thấm” (nung khử co: “soaking”), hay làm cứng theo thời gian ở nhiệt độ và thời gian thích hợp. Thường là khoảng 15 – 30 phút, trước khi nó được làm nguội nhanh trong nước. Nhiệt độ làm cứng theo thời gian của hợp kim tùy thuộc thành phần, thường khoảng 200º - 400º C, thời gian do nhà sản xuất qui định. Trước khi hợp kim được làm cứng theo thời gian, nó cần được xử lý nhiệt làm mềm để làm dịu các lực hoá cứng do biến dạng (strain hardening), nếu còn các lực này, và hợp kim được làm cứng khi còn là dung dịch rắn hỗn độn, quá trình này sẽ không thể kiểm soát đúng, do sự tăng lên của sức bền, giới hạn tỷ lệ, độ cứng và giảm tính dễ uốn được quyết định bởi lượng chuyển dạng trạng thái rắn cho phép. Sự chuyển dạng này, ngược trở lại, được kiểm soát bởi nhiệt độ và thời gian của quá trình xử lý nhiệt làm cứng theo thời gian. Do giới hạn tỷ lệ được tăng lên trong quá trình làm cứng theo thời gian, sự tăng của modun năng lượng đàn hồi (suất biến dạng đàn hồi: modulus of resilience) có thể đạt được. Làm cứng theo thời gian được chỉ định cho hàm khung, yên, cầu, và các cấu trúc tương tự. Đối với các chi tiết nhỏ, như inlay, làm cứng không được đặt ra. www.hoangtuhung.com 10 4. THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA HỢP KIM ĐÚC NHA KHOA 4.1. Hợp kim rất quí và quí cho phục hình kim loại-sứ Hợp kim dùng cho phục hình sứ-kim loại là một trong ba nhóm theo chỉ định ứng dụng (toàn kim loại, sứ-kim loại và hàm khung). Các hợp kim sử dụng trong kỹ thuật sứ-kim loại bao gồm cả các hợp kim rất quí, quí, và hợp kim thường (Bảng 20-5) (xem bài “Hệ thống sứ-kim loại”). Thành phần các hợp kim rất quí và quí được liệt kê trong bảng 20-7 4.1.1. Hợp kim rất quí cho phục hình kim loại-sứ Các hợp kim vàng cho kim loại-sứ (Gold-based Metal-Ceramic) Hợp kim PFM chứa trên 40% khối lượng vàng và >60% kim loại quí (vàng + platinum và palladium và/hoặc kim loại quí khác) nói chung được phân loại là rất quí gồm các hợp kim thường gặp sau đây: Hợp kim Vàng-Platinum-Palladium Có thể chứa đến 88% vàng, palladium và platinum; một lượng nhỏ kim loại thường có thể có mặt, một số hợp kim loại này có màu vàng. Những hợp kim này có thể bị biến dạng lõm (sag deformation), chỉ nên làm cầu đến 3 đơn vị, tránh các cầu dài và các phần vói. Hợp kim Vàng-Palladium-Bạc Hợp kim chứa từ 37 đến 77% vàng, chứa đến 35% palladium, khoảng 22% bạc. Bạc làm tăng hệ số co nhiệt, có thể làm đổi màu sứ. Hợp kim Vàng-Palladium Vàng: 44-55%, palladium: 35-45%. Hợp kim loại này dùng cho các loại sứ có hệ số co nhiệt thấp để tránh các ngẫu lực căng (tensile stress) theo trục và theo chu vi ở sứ trong pha làm lạnh của chu kỳ nung sứ. Bảng 20- 7. Thành phần (theo % khối lượng) của các hợp kim typ I đến IV truyền thống và bốn loại hợp kim cho sứ-kim loại (Composition Range (weight percent) of Traditional Types I to IV Alloys and Four Metal –Ceramic Alloys) Typ hợp kim Nguyên tố chính Sn,In,Fe, Au Cu Ag Pd Zn, Ga I Hợp kim vàng, rất quí II Hợp kim vàng, rất quí 83 6 10 0.5 III Hợp kim vàng, rất quí 77 7 14 1 III Hợp kim vàng, quí 75 9 11 3.5 ượng III Hợp kim bạc, quí 46 8 39 6 l cân ợp kim vàng, rất quí 70 25 IV H bằng IV Hợp kim bạc, quí 56 14 25 4 thích Metal-ceramic Hợp kim vàng, rất quí 15 14 45 25 hợp Metal-ceramic Hợp kim palladium, 52 38 Metal-ceramic quí 30 60 Metal-ceramic Hợp kim vàng, rất quí 88 1 7 (+4Pt) Hợp kim palladium, 0-6 0-15 0-6 88 quí 4.1.2. Hợp kim quí cho phục hình kim loại-sứ: Các hợp kim palladium (palladium-based alloys) www.hoangtuhung.com 11 Theo phân loại của ADA 1984, hợp kim quí cần phải chứa ≥25% kim loại quí nhưng không bắt buộc phải có vàng. Nói chung hợp kim quí để chỉ tất cả các hợp kim của palladium, chứa khoảng 54 đến 88% palladium, và cho cả hợp kim bạc-palladium (chỉ chứa 25% palladium) để làm toàn kim loại hoặc kim loại-nhựa. Hợp kim quí từ palladium tạo nên sự chuyển tiếp giữa hợp kim rất quí và hợp kim kim loại thường, cả về giá cả, lẫn về tỷ trọng. Dưới đây là các hợp kim nha khoa của palladium Hợp kim palladium-bạc Hợp kim Pd-Ag được giới thiệu năm 1974, là hợp kim quí không vàng (gold-free noble metal) đầu tiên cho phục hình sứ-kim loại. Thành phần của Pd-Ag là 53-61% palladium và 28- 40% bạc. Thiếc và indium thường được thêm để làm tăng độ cứng và để tạo thành lớp oxid cho việc dán sứ. Một sự cân bằng đúng về thành phần là cần thiết để duy trì nhiệt độ đúc thích hợp và hệ số co tương thích. Palladium thay thế vàng có làm tăng khoảng nóng chảy nhưng cũng làm giảm hệ số co của hợp kim. Tăng lượng bạc nói chung làm giảm khoảng nóng chảy và tăng hệ số co. Tỷ trọng (specific gravity, relative density) của hợp kim Pd-Ag thấp (10,7 đến 11,1) và giá rẻ, hợp kim này rất hấp dẫn để thay thế hợp kim vàng. Một số hợp kim loại này chỉ chứa lượng bạc thấp (khoảng 28%). Hợp kim có độ cứng 170-180 DPH2, giới hạn chảy dẻo khoảng 462 Mpa (67.000 psi) và độ dãn dài 25%, dễ mài, dễ đánh bóng và miết bóng hơn so với các hợp kim quí. Sự tương thích về nhiệt độ nói chung là tốt. Hợp kim Pd-Ag được sử dụng rộng rãi từ cuối những năm 70, như một cố gắng của các nhà sản xuất để đưa đến cho người dùng một sản phẩm dễ đúc, dán sứ được để giải quyết những vấn đề của những hợp kim thường trước đó. Tuy vậy, việc sử dụng có giảm sau một vài năm vì làm lọan màu (discolor) sứ trong quá trình nướng. Thuyết để giải thích hiện tượng này là do hơi bạc thoát ra từ bề mặt của hợp kim lan tỏa thâm nhập các ion vào sứ trong quá trình nung, và ngăn cản sự tạo thành keo (colloidal) bạc kim loại trên lớp bề mặt của sứ. Không phải tất cả sứ bị đổi vì có một số sứ không chứa các nguyên tố cần thiết để làm giảm ion bạc. Một h