Μελέτη της αντοχής του μεταλλοκεραμικού δεσμού επί χυτών τιτανίου κάτω από διαφορετικές συνθήκες χύτευσης
Authors: Σπυρόπουλος Κωνσταντίνος-Νικόλαος 
Published: September 2021

Η χρήση του τιτανίου για την κατασκευή των σκελετών των προσθετικών εργασιών ανέδειξε και ένα σύνολο προβλημάτων που η χύτευση του δημιούργησε. Ιδιαίτερα στις μεταλλοκεραμικές κατασκευές η ασυμβατότητα του συντελεστή θερμικής διαστολής μεταξύ του τιτανίου και των κλασσικών πορσελανών αστρίου αφ’ ενός και αφ’ ετέρου ο περιορισμός όπτησης της πορσελάνης μέχρι το σημείο μετάπτωσης από την φάση α στη φάση β (882,5ºC)του τιτανίου, οδήγησαν στην κατασκευή των πορσελανών εξαιρετικά χαμηλού σημείου τήξης για το τιτάνιο ή πορσελανών τιτανίου. Εάν στα προβλήματα αυτά προστεθεί και το γεγονός της επιφανειακής επιμόλυνσης του τιτανίου από τη χρήση των κλασσικών πυροχωμάτων με βάση το διοξείδιο του πυριτίου και η επίδραση της μόλυνσης αυτής στην ποιότητα και αντοχή του μεταλλοκεραμικού δεσμού, γίνεται κατανοητό ότι ένα μεγάλο κομμάτι της έρευνας στράφηκε προς την κατεύθυνση αυτή.Η παρούσα ερευνητική εργασία είχε σαν σκοπό να συμβάλλει προς την κατεύθυνση αυτή διερευνώντας την αντοχή του μεταλλοκεραμικού δεσμού μεταξύ χυτών από εμπορικά καθαρό τιτάνιο και τρία εμπορικά σκευάσματα πορσελανών για τιτάνιο κάτω από διαφορετικές συνθήκες χύτευσης. Οι συνθήκες αυτές αφορούσαν την καταγραφή της αντοχής και της ποιότητας του μεταλλοκεραμικού δεσμού μεταξύ χυτών τιτανίου τα προπλάσματων των οποίων προστατεύτηκαν με επιλεγμένη αδρανή κεραμική επικάλυψη από τη χρήση πυροχώματος φωσφορικού τύπου και την από-φυγή οποιασδήποτε επεξεργασίας μετά την αμμοβόληση των λαμβανομένων χυτών και τη σύγκριση τους με τις αντοχές του μεταλλοκεραμικού δεσμού από χυτά τιτανίου τα οποία προέκυψαν μετά από χύτευση σε ειδικό πυρόχωμα μαγνησίας και την διαδικασία επεξεργασίας η οποία καθιερωμένα ακολουθείται και με βάση και τις οδηγίες των κατασκευαστών.Κατασκευάστηκαν 144 πλαστικά παραλληλεπίπεδα προπλάσματα με διαστάσεις ελαφρώς μεγαλύτερες από αυτές που ορίζει το ISO 9693. Τα προπλάσματα χωρίστηκαν σε δύο ίσες ομάδες, την ομάδα Α και την ομάδα. Β. Τα προπλάσματα της ομάδας Β, επενδύθηκαν με πυρόχωμα μαγνησίας. Τα προπλάσματα της ομάδας Α, επικαλύφθηκαν με κεραμική προστατευτική επικάλυψη και επενδύθηκαν με φωσφορικού τύπου πυρόχωμα. Η επικάλυψη αποτελείτο κατά 50% από ζιρκονία σταθεροποιημένη με ύττρια και κατά 50% από μαγνησία και επελέγη μεταξύ τριών επικαλύψεων με διαφορετικές αναλογίες των ιδίων συστατικών, μετά από έλεγχο της αποτελεσματικότητας της προστασίας από στοιχεία του φωσφορικού πυροχώματος και των ρεολογικών τους ιδιοτήτων. Η αποτελεσματικότητα της επιλεγμένης επικάλυψης διαπιστώθηκε με τις τεχνικές Line Scan και EDS σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM). Τα χυτά της ομάδας Β υπέστησαν την επιφανειακή κατεργασία που ορίζουν οι κατασκευαστές για την δημιουργία των μεταλλοκεραμικών αποκαταστάσεων. Τα χυτά της ομάδας Α, υπέστησαν επιφανειακή επεξεργασία μόνο με αμμοβολή. Μετά την αμμοβολή, στην επιφάνεια ενός χυτού από κάθε ομάδα έγινε τοπογραφική στοιχειακή ανάλυση (mapping) στο SEM για να διαπιστωθεί εάν παρέμεινε αλουμίνα από την αμμοβολή και ζιρκονία από το επικαλυπτικό υλικό. Μετά από ακτινογραφικό έλεγχο επελέγησαν 30 άρτια και συμπαγή χυτά από κάθε ομάδα. Στα χυτά αποδόθηκαν με ακρίβεια οι διαστάσεις που ορίζει το ISO 9693 και ανά 10 τοποθετήθηκε μία από τις τρεις επιλεγμένες πορσελάνες σύμφωνα με την προδιαγραφή. Τα δοκίμια υπέστησαν δοκιμασία κάμψης τριών σημείων και οι θραυσμένες επιφάνειες ελέγχθηκαν σε μικρή μεγέθυνση σε οπτικό μικροσκόπιο προκειμένου να καθοριστεί ο τρόπος θραύσης. Αντιπροσωπευτικές επιφάνειες ελέγχθηκαν σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης προκειμένου να γίνει ποιοτικός στοιχειακός προσδιορισμός τους. Οι τιμές θραύσης των δοκιμίων τόσο της ομάδας Α όσο και της ομάδας Β κυμάνθηκαν σε τιμές λίγο πάνω από τα κατώτερα επιτρεπτά όρια αντοχής που ορίζει η προδιαγραφή 9693 (25MPa) χωρίς στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των εξεταζομένων ομάδων και πορσελανών. Όλοι οι τύποι θραύσης ανεξάρτητα της ομάδας ή της πορσελάνης ήταν συγκολλητικού τύπου με ελάχιστα στοιχεία πορσελάνης να έχουν παραμείνει επάνω στην επιφάνεια του χυτού.Συμπερασματικά η προστασία των χυτών από τη μόλυνση από στοιχεία του φωσφορικού πυροχώματος με τη χρησιμοποίηση προστατευτικής κεραμικής επικάλυψης στο πρόπλασμα και η εξάλειψη του σταδίου του εκτροχισμού της επιφάνειας του χυτού από την καθημερινή εργαστηριακή πρακτική δεν φαίνεται να επιβεβαιώνει την αρχική υπόθεση ότι θα είχε και ευεργετικά αποτελέσματα στην αντοχή του μεταλλοκεραμικού δεσμού.