Výběr slitin k napalování keramických hmot

Rozhodování o volbě vhodné slitiny

Rostoucí ceny zlata a jiných ušlechtilých kovů nejsou jediným faktorem, majícím vliv na stále se rozšiřující užívání vysokotavitelných slitin obecných kovů v metalokeramice. Přispívá k tomu stálý vývoj těchto alternativních systémů a jejich rostoucí kvalita. Přehled základních slitinových skupin je uveden v tabulce.

SLITINY  
Obecné kovy
 
 
Ni-Cr-Be
Ni-Cr
Co-Cr
Ti + slitiny
Ušlechtilé kovy Pd Pd-Ag
Pd-Cu
Pd-Co
Au Au-Pt-Pd (21 K)
Au-Pd (13 K)
Au-Pd-Ag (13 K)

Výběr konkrétní slitiny by se měl řídit nejen cenou, ale i následujícími kritérii:

  1. Fyzikální vlastnosti
  2. Klinické vlastnosti
  3. Biokompatibilita
  4. Laboratorní zpracovatelnost
  5. Vazba s keramikou

Výběr by se měl dále řídit všemi protetickými hledisky a indikacemi. Používání jedné slitiny k řešení všech protetických indikací je zcela nevhodné. Průměrné složení vybraných skupin slitin v % uvádí tabulka podle A. Prasada.

slitina Au Pt Pd Ag Sn In Ga Ostatní kovy
Vysoký obsah Au 74-88 0-2 0-16 0-15 0-3 0-4 - Zn, Fe,Ta
Au-Pd (bez Ag) 45-68 0-1 22-45 5-16 0-5 2-10 0-3 Zn
Au-Pd-Ag 42-62 - 25-40 - 0-4 0-6 0-2 Zn
Pd-Cu 0-2 0-1 66-81 11-40 0-2 0-8 3-9 Cu, Zn
Pd-Ag 0-6 0-1 50-75 - 0-9 0-8 0-6 Zn, Mn
Ni-Cr                
Ni-Cr-Be                
Co-Cr                
Ti                
Slitiny Ti               Ti, Al,V,Ti, Nb

Fyzikální a chemické vlastnosti

Nejnápadnější fyzikální vlastností je barva, ač sama o sobě nemá žádný biologický význam. Žlutá barva u zlatých slitin je oblíbenější než stříbřitá, působená zejména přísadami palladia a stříbra. Barva však není signifikantní pro složení slitiny. Žlutá barva předpokládá vysoký obsah zlata (s mědí), jsou však známy „bílé“ vysokokarátové zlaté slitiny zbarvené bíle přidaným palladiem a platinou. Sama barva by se tak mohla stát zavádějícím faktorem při výběru slitiny.

Proto si všímáme především následujících vlastností:

  1. Obsah ušlechtilých kovů ve slitině (ve váhových % - Au, Pt, Pd, Ag, Ir, Ro, Ru, Os).
  2. Tvrdost např. podle Vickerse (VHN)
  3. Pevnost v tahu, vyjadřující odolnost proti trvalé deformaci
  4. Pevnost v rázu vyjadřující odolnost proti lomu materiálu
  5. Teplota tání

V metalokeramice hodnotíme teplotní expanzi obou materiálů, opět mechanické vlastnosti, pevnost vazby a složení. Pečlivě hodnotíme zvlášť obsah Ag, které může reakcí s Na z keramiky způsobit „zelenání“ napálené keramiky.

Pro plánování fixních konstrukcí má z fyzikálních mechanických vlastností největší význam pevnost v tahu. Její vysoká hodnota zaručí pevnost a nedeformovatelnost můstkových spojů. Chemické vlastnosti rozhodují o odolnosti proti korozi.

V rozsahu teplot pro pálení keramiky musí být slitina naprosto stálá a její solidus musí být bezpečně nad vypalovací teplotou keramiky. Dobrá stékavost, přesnost odlitku a biokompatibilita slitiny jsou samozřejmé.

Pro zhotovení kovových konstrukcí k napalování keramiky jsou vhodné následující slitiny:

Slitiny s vysokým obsahem zlata

Rozkvět metalokeramiky začal v roce 1958 v USA. Používané slitiny se označují jako zlato-platinové s obsahem zlata od 78 do 87 váhových procent. Ostatní ušlechtilé kovy doplňují obsah do 97 váhových procent. K zvýšení pevnosti a pro zajištění vazby keramiky pomocí oxidů kovů jsou ve slitinách malá množství Sn, In a Fe. Slitiny jsou těžké (vysoká měrná hmotnost) a drahé.

Jsou většinou světle žluté až bílé a mají zcela vyhovující pevnost a tvrdost. Vynikají odolností vůči korozi a nehrozí zbarvování keramiky.
Vedle ceny je jejich hlavní nevýhodou nízký modul plasticity a malá odolnost proti plastické deformaci, které před ně při výběru pro fixní můstky staví slitiny obecných kovů.

Slitiny zlata, palladia a stříbra

Do praxe byly zavedeny jako levnější alternativa k předchozí skupině slitin. Obsahují 10-15 % Ag a 20-30 % Pd, což zajišťuje vyšší modul elasticity a menší závislost na objemových změnách během pálení keramiky. Jejich hlavní nevýhodou je žlutozelené zbarvování keramické vrstvy, související s vysokým obsahem stříbra.

Slitiny byly komerčně dosti úspěšné, jsou však vytlačeny zlato-palladiovými slitinami bez stříbra.

Slitiny zlata a palladia

Slitiny od roku 1975 úspěšně nahrazovaly slitiny Au – Pd – Ag a vyřešily tak problém se zabarvováním. Průměrně obsahují okolo 50 % Au a 40 % Pd a jejich vlastnosti jsou srovnatelné s vysokokarátovými zlatými slitinami, proti nimž jsou levnější. Jedinou známou nevýhodou zlato-palladiových slitin je jejich nižší teplotní expanze, která může být inkompatibilní s některými keramickými hmotami s vyšší expanzí.

U všech ostatních keramických hmot je vazba se slitinou dokonalá. Jsou naprosto odolné proti korozi. Inkompatibilitu s keramikou vlivem nízké expanze odstraňuje u některých výrobků malá přísada Ag (do 5 %), která nehrozí zbarvováním keramiky.

Slitiny palladia se stříbrem

Stříbro-palladiové slitiny byly zavedeny v 70. letech 20. století, kdy byly velice oblíbené. Obsahují zpravidla 50-60 % Pd a zbytek tvoří zpravidla Ag. Mají výborné mechanické vlastnosti, nepodléhají plastické deformaci, jejich velkou nevýhodou je ale sklon k zelenému zbarvování keramiky vinou vysokého obsahu Ag. Vazba kovu s keramikou je ale dobrá.

Slitiny palladia s mědí

Uvedeny byly v 80. letech 20. století a obsahují 70-80 % Au, okolo 15 % Cu a 9 % Ga. Mechanické vlastnosti nijak nevybočují z průměru ostatních slitin, vazba kov-keramika je dobrá, potíže by u některých slitin mohly být se zakrytím silnější vrstvy oxidů opákní vrstvou keramiky.

Slitiny palladia s kobaltem

Hlavními složkami slitin je 88 % Pd a 5 % Co. Předností je vysoký koeficient teplotní expanze, který je předurčuje k použití s keramikou stejných vlastností. Nevýhodná je ale vrstva příliš tmavých oxidů, obtížně zakrývatelná opákní keramikou.

Slitiny obecných kovů

Slitiny chromového typu byly v 70. letech zavedeny do fixní protetiky. Ač slitiny neušlechtilé, jsou dobře odolné vůči korozi. Pasivaci povrchu slitiny zajišťuje tenká neviditelná vrstva oxidů chromu.

Slitiny jsou většinou tvrdší, pevnější a méně deformovatelné než zlaté slitiny a jsou také hůře opracovatelné.

Titanové slitiny

Slitiny vynikají biokompatibilitou, jejich laboratorní zpracování je ale obtížné. Vyžadují tavicí teplotu 2 000 °C, pece s argonovou atmosférou a kombinování s málo expandující keramikou.

Kritéria pro výběr slitiny

Výběr vhodné slitiny musí vycházet z vyváženého posouzení ceny, vlastností a použití v konkrétní situaci. Nikdy bychom neměli dopustit, aby výsledkem našeho výběru byla jedna slitina pro všechny indikace. Zvážením všech hledisek vychází jako optimální následující výběr slitin pro jednotlivé indikace.

Klinické indikace pro metalokeramické slitiny

Plošně kotvené fixní můstky Lineárně kotvené fixní můstky a sólo korunky
Vhodný výběr
1. Ni – Cr – Be
2. Pd – Ag
3. Au – Pd (+Ag)
 
Vhodný výběr
1. Pd – Cu
2. Pd – Ag
3. Ni – Cr – Be
4. Au – Pd (+Ag)
Nevhodný výběr
1. Vysokokárátové Au
2. Pd – Cu
3. Au – Pd Ag
4. Ni – Cr bez Be
Nevhodný výběr
1. Au – Pd – Ag
2. Vysokokárátové Au
3. Ni – Cr bez Be