Bài giảng Sứ nha khoa (dental ceramics) - GS. Hoàng Tử Hùng

Chia sẻ: Minh Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

473
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sau khi nghiên cứu Bài giảng Sứ nha khoa (dental ceramics), sinh viên có thể: trình bày được sự phát triển của gốm sứ; trình bày được bản chất, các định nghĩa sứ nha khoa; trình bày được các phân loại sứ nha khoa; mô tả được quá trình chế tạo sứ nha khoa; trình bày được đặc điểm cấu trúc, quang học và sự co thể tích của sứ nha khoa; trình bày được các phương pháp tăng cường độ bền của sứ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Sứ nha khoa (dental ceramics) - GS. Hoàng Tử Hùng

§ SỨ NHA KHOA (DENTAL CERAMICS) GS. Hoàng Tử Hùng MỤC TIÊU Sau khi nghiên cứu bài này, sinh viên có thể: 1. Trình bày được sự phát triển của gốm sứ 2. Trình bày được bản chất, các định nghiã sứ nha khoa 3. Trình bày được các phân loại sứ nha khoa 4. Mô tả được quá trình chế tạo sứ nha khoa 5. Trình bày được đặc điểm cấu trúc, quang học và sự co thể tích của sứ nha khoa 6. Trình bày được các phương pháp tăng cường độ bền của sứ. 1. MỞ ĐẦU, LỊCH SỬ, ĐỊNH NGHĨA VÀ THUẬT NGỮ 1.1. Mở đầu Từ “ceramic” có gốc tiếng Hylạp “keramos”, có nghĩa là thợ gốm, đồ gốm. Gốm là vật liệu nhân tạo được sử dụng sớm nhất trong lịch sử loài người. Theo nhiều tài liệu khác nhau, đồ gốm đã được làm từ 24.000 năm trước công nguyên ở Tiệp khắc, nhiều sản phẩm gốm được sử dụng từ trên 10.000 năm trước công nguyên(1). Những đồ gốm có niên đại khoảng 8.000 năm trước công nguyên đã được thấy ở Gandjdareh (Iran) và Mureybat (Syria). Ban đầu là các vật dụng chế tạo từ đất sét, kaolin (gốm đất nung), sau này, gốm bao gồm các sản phẩm sứ, các vật liệu trên cơ sở oxid (gốm Al2O3…) hoặc chất vô cơ không phải oxid (SiC…). Từ nửa cuối thế kỷ XX, các loại gốm kỹ thuật được phát triển, làm cho gốm trở nên đa dạng về chủng loại, có nhiều đặc tính kỹ thuật mới: tính bán dẫn, tính chất từ…Trong quá trình lịch sử, gốm là một vật liệu được liên tục cải tiến và ngày càng quan trọng đối với con người. Ceramic veà maët hoùa hoïc là một hỗn hợp chặt chẽ các nguyên tố kim loại và không kim loại, cho phép xuất hiện các liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết ion(2). Trong tự nhiên, chỉ có ít các nguyên tố không kim loại: oxygen, nitrogen, hydrogen, chlorine. Sứ nha khoa phổ biến nhất là hỗn hợp của ba oxid kim loại chính: SiO2, Al2O3, K2O. Hiện nay ở nước ta, tên gọi “gốm sứ” được sử dụng rộng rãi để chỉ các sản phẩm dân dụng. Phương pháp công nghệ gốm điển hình là phương pháp thiêu kết (nung kết, nung): nguyên liệu sứ dạng bột được tạo hình (trong nha khoa thường gọi là “đắp sứ” để tạo liên kết tạm thời), sau đó được nung ở nhiệt độ cao để tạo liên kết khối. Về cơ bản, sứ nha khoa cũng theo công nghệ này. Theo nghĩa rộng về khoa học vật liệu và vật liệu ứng dụng nói chung, gốm sứ gồm ba loại: gốm và vật liệu chịu lửa, thủy tinh và gốm thủy tinh, ximăng và bê tông. Gốm kỹ thuật cũng được chia thành ba loại theo thành phần hóa học, gồm: - Gốm silicate: được chế tạo từ khóang thiên nhiên chứa silicium: đất sét, kaolin, trường thạch… - Gốm oxide: gồm các loại gốm đơn oxide và đa oxide, có ba loại: (1) Sukumaran, V.G., Narasimha Bradwaj: Ceramic in dental application, Trends Biomater. Actif. Organs. Vol. 20(1), (7 – 11), 2006 (2) Stefen Bayne, Duane Taylor: Dental materials, Chapter 6, The Art and Science of Operative Dentistry, 3rd edition, Mosby, 1995. 1 hoangtuhung.com
 Gốm oxide có nhiệt độ nóng chảy cao: các loại gốm trên cơ sở gốm Al2O3, MgO, ZrO2, MgO.Al2O3. Những gốm này sử dụng oxide kỹ thuật, có độ tinh khiết cao, tạo ra cấu trúc đơn pha và tinh thể mịn.  Gốm điện: gốm trên cơ sở TiO2 và titanat của các oxide kim loại: BaO, MgO, PbO, ZnO, La2O3...để chế tạo tụ điện  Gốm bán dẫn và từ tính: gốm trên cơ sở Fe2O3 và oxid kim loại nặng thuộc nhóm sắt có khả năng bán dẫn theo cơ chế nhiệt (khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm). Các ferit là hỗn hợp oxid sắt với oxid kim loại khác: BeO, ZnO, MnO…có cấu trúc kiểu spinel là những gốm có từ tính tốt, dùng trong bộ nhớ máy tính, nam châm vĩnh cửu. - Gốm không chứa oxy: chế tạo từ các đơn nguyên tố: B, C, Si hoặc hợp chất của chúng: SiC, B4C, BN…Công nghệ chế tạo gốm loại này thường đòi hỏi đặc biệt: dưới áp suất và nhiệt độ cao. Gốm được dùng để làm hạt mài cho dụng cụ cắt gọt kim loại, trong kỹ thuật hạt nhân… 1.2. Lịch sử Như đã nêu trên, đồ gốm đã được sử dụng từ rất sớm trong các cộng đồng thời tiền sử, nhưng công nghệ gốm sứ (ceramic technology) trải qua nhiều giai đọan phát triển, từ gốm (gốm đất nung: earthenware) đến sành (sành sứ: stoneware), sứ (sứ cao cấp: porcelain) đến các loại gốm kỹ thuật hiện đại. Ở Trung hoa, công nghệ gốm sứ đã phát triển từ nhiều thế kỷ trước công nguyên. Các sản phẩm sứ đã được làm ra từ 100 năm trước công nguyên, đến thế kỷ X đã có sản phẩm sứ cao cấp. Những sản phẩm này được mô tả là “trắng như tuyết, bền chắc đến mức một bình chứa chỉ cần làm với độ dày từ 2 – 3 mm, ánh sáng có thể xuyên qua, mật độ cao tới mức gõ nhẹ có thể phát ra tiếng kêu như chuông”. Ở châu Âu, mặc dù đồ gốm đã xuất hiện rất sớm nhưng nhiều vấn đề kỹ thuật chưa được giải quyết, nhất là vấn đề nguyên liệu và nhiệt độ của lò nung. Do thất bại của việc nung mở cổ truyền, người ta đã chuyển sang sử dụng lò nung đứng (up-draught kiln), có nhiệt độ khí nóng cao hơn (đạt đến 900oC) và đồng đều hơn; sản phẩm được tạo ra ở nhiệt độ này gọi là “đồ gốm” (earthenware), thường lỗ rỗ và không chứa được chất lỏng vì chỉ dùng nguyên liệu đất sét (clay). Để khắc phục, một lớp vật liệu thủy tinh được tráng (khoảng 5.500 năm trước công nguyên). Về sau, nhờ tăng nhiệt độ lò nung và sử dụng nguyên liệu đa dạng hơn, khoảng thế kỷ XV – XVI sản phẩm “sành” (stoneware) cũng xuất hiện ở châu Âu. Từ khoảng thế kỷ XVII, sản phẩm gốm sứ Trung hoa và các nước Viễn Đông đã đạt đến trình độ cao, được xuất khẩu sang các vùng lân cận và sang châu Âu. Ngành gốm sứ châu Âu đã tiếp thu công nghệ gốm sứ mới này. Tuy độ trắng có cải thiện nhờ dùng lớp tráng bên ngòai là oxid thiếc, nhưng không `đạt được độ trong như porcelain đã mô tả trên và được gọi là “sứ chất lượng cao”. Sự khác biệt giữa sứ “stoneware” và sứ “porcelain” là độ mỏng của sản phẩm. Sứ Trung hoa vẫn sử dụng lò nung nằm ngang, bí quyết chính là ở nguyên liệu và phương pháp chế tác. Năm 1717, bí quyết này mới dần được khám phá bởi nhà truyền đạo thiên chúa, cha d’Entercolles. Ông đã đến trung tâm sản xuất sứ nổi tiếng King-Te-Tching thời đó và lấy được mẫu nguyên liệu, gửi về Pháp cùng với mô tả qui trình chế tạo chi tiết. Mẫu và qui trình này được bạn của d’Entercolles, chuyển cho ông de Reamur, một nhà khoa học và thành phần nguyên liệu sứ Trung hoa được khám phá, gồm kaolin, silica và feldspar  . Về hóa học, bộ ba trục của sứ “porcelain” gồm (Hình X.XX): Kaolin (white clay, bolus alba): là một silicate nhôm ngậm nước (Al2O3(?).2SiO2.2H2O), thuộc nhóm khoáng vật sét với tinh thể hai lớp, trong đó các lớp silic-oxy và nhôm –hydroxyl luân phiên nhau, tồn tại trong tự nhiên như một loại đá màu trắng, mềm.  Noort, R.: Introduction to Dental Materials, Mosby, 2007 2 hoangtuhung.com
Thạch anh (quartz, flint): là oxid silic (silica: SiO2): tồn tại trong tự nhiên như một khoáng vật không màu, trong suốt, có ánh thủy tinh, có tính đàn hồi và tính điện giải, còn dùng làm mẫu tần số thứ cấp. Trường thạch (feldspar): trong trạng thái khoáng vật, trường thạch có dạng tinh thể, đục, màu từ xám đến hồng. Về hóa học, trường thạch là một silicate nhôm kali (potassium alumino silicate - K2O.Al2O3.6SiO2) và silicate nhôm natri (sodium alumino silicate – Na2O.Al2O3.6Sio2). Tỷ lệ giữa K2O và Na2O có thể thay đổi và ảnh hưởng đến việc chế tạo bột sứ nha khoa (xem phần 3). Trường thạch (Feldspar) Sứ nha khoa Sứ dân dụng Sành Gốm đất nung Thạch anh Sét trắng (Quartz) (Kaolin) Hình X.XX: Sơ đồ thành phần nguyên liệu của các sản phẩm gốm sứ. (nguồn: Noort, R.: Introduction to Dental Materials, Mosby, 2007) Sứ được dùng trong nha khoa lần đầu vào cuối những năm 1700. Khoảng 1900, mão jacket sứ được giới thiệu; mặt dán sứ được mô tả lần đầu năm 1938. Trong nửa cuối thế kỷ trước, sự phát triển các loại sứ trường thạch chứa leucit (leucite-containing feldspathic porcelains), đồng thời với những thay đổi của hợp kim cho loại phục hình làm cho phục hình sứ-kim loại khắc phục được sự thiếu phù hợp về độ dãn nở (và sự co) vì nhiệt giữa sườn kim loại và sứ bên ngoài, vốn là nguyên nhân thất bại của phục hình sứ-kim loại. Trong những năm 80 của thế kỷ trước, các hệ thống dán nha khoa phát triển và được ứng dụng trong phục hình sứ theo cơ chế dán. Trong những năm cuối thế kỷ XX đầu thế kỷ XXI, hàng loạt hệ thống sứ không kim loại được giới thiệu. 3 hoangtuhung.com
1.3. Định nghĩa Sứ nha khoa là một sản phẩm dùng trong nha khoa phục hồi, có bản chất là vật liệu vô cơ không kim loại, trải qua nung ở nhiệt độ cao để đạt được đặc tính mong muốn(1) Ceramic có liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết ion chặt chẽ giữa các nguyên tử kề nhau: Liên kết cộng hóa trị (covalent bond) là liên kết trong đó mỗi nguyên tử của cặp liên kết đóng góp một điện tử để tạo thành đôi điện tử (còn gọi là electron pair bond): K2O. Liên kết ion (ionic bond) là liên kết trong đó một hoặc nhiều electron chuyển hòan tòan từ nguyên tử này sang nguyên tử khác, do đó, biến nguyên tử trung hòa thành ion mang điện, những ion này xấp xỉ hình cầu và hút lẫn nhau do điện tích ngược dấu của chúng (còn gọi là electrovalent bond): SiO2. Cả liên kết ion và liên kết cộng hóa trị tạo nên sự liên kết rất vững chắc giữa các nguyên tử, điều này làm cho các ceramic nói chung dòn, cứng, trơ về hóa học, cách điện. (trong khi đó, ở kim loại, có “liên kết kim loại” (metallic bond) giữa các nguyên tử, làm cho kim loại nói chung có tính uốn được). Cấu trúc của sứ nha khoa gồm pha tinh thể và pha thuỷ tinh, làm cho sứ nha khoa về cơ bản là một sứ thuỷ tinh. Một số sứ nha khoa hiện đại thuộc loại “gốm oxid” có nhiệt độ nóng chảy, độ tinh khiết cao, cấu trúc đơn pha tinh thể dùng làm sườn cho phục hình toàn sứ. Như đã nói trên, từ porcelain dùng để chỉ một nhóm vật liệu ceramic có thành phần tương đối đặc hiệu, được làm từ hỗn hợp sét trắng (kaolin), thạch anh (quatz, clay) và đá trường thạch (feldspar), nung ở nhiệt độ cao. Các loại phục hình sứ-kim loại thuộc loại này, nhưng thành phần “sứ nha khoa” (dental porcelain) chủ yếu thường gồm trường thạch và thạch anh (bảng 3.4.1). Trong nhiều trường hợp, “sứ” và “porcelain” được dùng đồng nghĩa. Bảng 3.4.1. So sánh thành phần gốm sứ dân dụng và sứ nha khoa Sứ % trường % thạch anh % kaolin thạch Dân dụng 25 – 30 20 – 25 50 Nha khoa 65 25 0 Nguồn: Sukumaran, Bradwaj (2006), tài liệu đã dẫn. 1.4. Một số thuật ngữ Alumina core: Sườn sứ nhôm oxid: Ceramic chứa một lượng tinh thể nhôm oxid (crystalline alumina) đủ để đạt được độ bền và tính trong mờ, dùng làm sườn cho mão toàn sứ. Aluminous porcelain: Sứ nhôm oxid: sứ được tạo bởi pha liên tục glass và từ trên 35% theo thể tích là Al2O3. Castable dental ceramic: Sứ nha khoa đúc, sứ đúc: Một lọai sứ nha khoa đặc biệt, dùng để đúc theo phương pháp thay thế mẫu sáp. Ceramic: gốm/sứ: một hợp chất của các nguyên tố kim lọai và không kim loại (xem định nghĩa). (1) J.M. Powers, R.L. Sakaguchi: Craig’s Restorative Dental Materials, Elsevier, 12nd edit, 2006 4 hoangtuhung.com
Dental ceramic: một hợp chất của kim lọai (aluminum-Al, calcium-Ca, lithium-Li, mangnesium-Mg, potassium-K, sodium-Na, tin-Sn, titanium-Ti, zirconium-Zr) và không kim lọai (silicon-silic-Si, boron-bo-B, fluorine-flo-F, oxygen-oxy-O) có thể được dùng như một thành phần có cấu trúc đơn nhất (thí dụ trong CAD-CAM) hoặc như một trong nhiều lớp khi thực hiện một phục hình. Chú ý: tất cả porcelain và glass-ceramic là ceramic, nhưng không phải tất cả ceramic là porcelain hay glass-ceramic: CERAMIC PORCELAIN GLASS-CERAMIC CERAMIC KHÁC Ceramic jacket crown (CJC): mão jacket sứ: Mão toàn sứ, không có nền kim loại, làm từ ceramic với thành phần trên 50% tinh thể. Cần phân biệt với porcelain jacket crown, làm từ vật liệu cốt có độ bền kém hơn, thường là porcelain nhôm oxide hoặc porcelain trường thạch. Core ceramic: Vật liệu ceramic tạo nên khung sườn vững chắc, trên đó, sứ được đắp vào. Cracking: Sự hình thành các vết nứt lớn hoặc nhỏ (microcracks) Crazing: Sự hình thành một hoặc nhiều nứt nhỏ, là kết quả sớm hoặc muộn của thay đổi nhệt độ. Feldspathic porcelain: Sứ trường thạch: ceramic hợp thành từ pha matrix glass và một hoặc nhiều pha tinh thể. Trong đó, leucite (K2O.Al2O3.4SiO2 , hoặc KAlSi2O6) i được dùng để tạo ra độ dãn nở nhiệt lớn tương thích với các hợp kim vàng, palladium, nickel. Tên gọi đúng hơn về kỹ thuật cho lọai ceramic nha khoa này là “sứ leucit” (leucite porcelain), vì feldspar không có mặt trong sản phẩm sau cùng của porcelain và cũng không cần thiết như một nguyên liệu thô để tạo thành các tinh thể leucite. Glass-ceramic: Sứ thủy tinh: một chất rắn gồm pha bao bọc thủy tinh (glass) và một hoặc nhiều pha tinh thể được tạo thành bởi sự tạo nhân tinh thể và lớn lên của các tinh thể trong thủy tinh. Glass-ceramic-core: Sườn sứ thủy tinh: Cấu trúc bên dưới của một phục hồi, một cách điển hình, được làm bằng cách đúc (casting) chất tạo nhân có glass vào khuôn (mould), lấy bỏ cấu trúc khuôn, cắt phần dư ống đúc (sprue), ceramming để tạo thành những khối đặc hiệu tinh thể . Nếu cần kiểm soát màu và độ trong, sườn có thể được phủ (veneer) bằng porcelain đặc biệt hoặc ceramic khác ở một nhiệt độ cao hơn, thí dụ: Dicor glass-ceramic. Glass-infiltrated dental ceramic: Sứ thấm glass: Sườn sứ Al2O3 hoặc MgAl2O4 thiêu kết (sintered) tối thiểu với hệ thống khoảng trống (void network) được lấp đầy bởi hệ mao quản glass nóng chảy. Thí dụ: In-ceram (Al2O3), In-ceram Spinell (MgAl2O4). Injection-molded ceramic: Sứ đúc bơm: Một loại glass hoặc vật liệu ceramic khác dùng để tạo sườn sứ của inlay, mặt dán (veneer) hoặc mão bằng cách làm nóng và ép sứ nóng vào khuôn dưới áp lực. Thí dụ: IPS Empress. Metal-ceramic restoration: phục hình sứ-kim loại: Mão, cầu hoặc phục hình khác được làm với một sườn kim loại (thường là kim loại đúc), trên đó, porcelain được dán vào để tăng tính thẩm mỹ qua trung gian một lớp oxid kim loại. Các thuật ngữ porcelain-fused-to-metal (PFM), porcelain-bonded-to-metal (PBM), porcelain-to-metal (PTM), ceramometal cũng dược dùng để chỉ loại phục hình này. Porcelain jacket crown (PJC): Mão jacket sứ: Một trong những loại mão toàn sứ (all- ceramic crown) đầu tiên, được làm từ sườn sứ nhôm oxid độ cứng thấp và lớp phủ (veneer) 5 hoangtuhung.com
porcelain có hệ số dãn nở nhiệt tương thích) mà không dùng nền kim loại trừ đôi khi dùng một lá platinum mỏng (xem ceramic jacket crown). Shoulder porcelain: Porcelain vai: một loại porcelain được tạo thành để thay thế cho bờ kim loại trên một mão sứ-kim loại, nó được nung (thiêu kết - sintered) ở nhiệt độ thấp hơn porcelain che màu (opaque pocelain) và cao hơn nhiệt độ porcelain thân răng để tạo thành một bờ porcelain thẩm mỹ. Sintering: Nung kết, thiêu kết: Quá trình gia công nhiệt để đạt được sự liên kết giữa các phần tử và khuyếch tán đầy đủ để giảm diện tích bề mặt và tăng mật độ của cấu trúc. Spinel, Spinelle: spinel: Nhóm khoáng vật tinh thể tám mặt, màu tía đỏ, vàng, đen.., có độ cứng cao, dùng như đá quí; Nhóm khoáng vật có công thức chung là AB2O4 chứa magnesium, aluminum (MgAl2O4), ngoài ra, A có thể là sắt (II), kẽm hoặc mangan; B là sắt (III), chromium. 2. PHÂN LOẠI SỨ NHA KHOA Sứ nha khoa có thể phân loại dựa vào: nhiệt độ thiêu kết, bản chất hóa học và mức độ của pha tinh thể, kỹ thuật chế tác và theo ứng dụng. Bảng 18-1 nêu phân loại sứ nha khoa theo ứng dụng, công nghệ chế tác, pha tinh thể và thí dụ về sản phẩm. 2.1. Phân loại theo nhiệt độ thiêu kết (nung) Cách phân loại này được sử dụng từ những năm 40 của thế kỷ trước, gồm ba loại: - Sứ nung nhiệt độ cao (high-fusing ceramic): 1315 - 1370º C - Sứ nung nhiệt độ trung bình (medium-fusing ceramic): 1090 - 1260º C - Sứ nung nhiệt độ thấp (low-fusing ceramic): 870 - 1065º C Gần đây Sứ nung nhiệt độ cực thấp (ultra-low) với nhiệt độ nung 870º C đã được giới thiệu. Cách phân loại dựa trên nhiệt độ thiêu kết được sử dụng cho các loại sứ nha khoa trước đây, vì thành phần sứ dựa trên bộ ba trục (triaxial porcelain compositions): thạch anh (quartz, flint), trường thạch (feldspar) và “đất” (thực chất là một loại đá) sét trắng (clay, kaolin). Nhiệt độ thiêu kết là do tỷ lệ tương đối giữa các thành phần trên quyết định. Cũng cần chú ý là tuy nói chung được chia 3 loại, nhưng nhiệt độ thiêu kết của từng loại (cao, trung bình, thấp) lại có sự khác nhau giữa các tài liệu và không liên tục. Điều này là do trước đây, trong qui trình sản xuất để chế tạo các công thức sứ khác nhau, người ta kiểm soát nhiệt độ nung bằng côn sứ hỏa kế (pyrometric ceramic cone). Các côn này được đặt trong lò nung và sẽ bị uốn cong do chính trọng lực của nó khi đạt đến nhiệt độ nhất định. Các loại sứ nung nhiệt độ cao và trung bình được dùng để làm răng sứ của hàm giả. Bột sứ nung nhiệt độ trung bình và thấp thường được thay đổi do nhà sản xuất thêm các chất trợ dung (flux): boron oxide hoặc alkali carbonate có nhiệt độ nóng chảy thấp. Chúng được làm chảy trước với nhau và nghiền thành bột. Việc thêm các chất trợ dung làm giảm biên độ về nhiệt độ nung nhưng làm tăng khuynh hướng đối với sự lún (trượt) của khối sứ đang gia công trong khi sửa chữa, thêm, tạo màu và làm láng. Tuy nhiên, do được làm chảy trước và nghiền, bột sứ trở nên đồng nhất hơn, là một ưu điểm trong thao tác và nung sứ. Sứ nung nhiệt độ cao có độ bền, độ trong, không hòa tan, và duy trì được hình dạng trong quá trình nung nhiều lần. Các thử nghiệm gần đây cho thấy sứ nhiệt độ nung thấp hiện nay có độ bền tương đương, độ hòa tan và độ trong đủ tốt so với các loại sứ nung nhiệt độ cao. Ưu điểm quan trọng nhất về thực hành của sứ nung nhiệt độ cao là không bị biến dạng trong các quá trình sửa chữa, thêm, tạo màu và làm láng. 2.2. Phân loại theo pha tinh thể Không phân biệt ứng dụng và kỹ thuật chế tạo, sau khi nung, sứ nha khoa gồm hai pha: pha thủy tinh (glassy/vitreous phase) bọc xung quanh pha tinh thể (crystalline phase). Tùy vào bản chất và lượng pha tinh thể, đặc tính cơ học và quang học của sứ nha khoa khác nhau: tỷ lệ pha thủy tinh càng cao, sứ càng trong và có độ bền chống nứt gãy càng thấp. Các vật liệu cho phục 6 hoangtuhung.com
hình sứ không kim loại thường có lượng tỷ lệ tinh thể cao (từ 35 đến 99%) để có đặc tính cơ học tốt. Bản chất của pha tinh thể của sứ hiện dùng gồm nhiều loại (bảng 18-1, 18-3). Độ bền và các đặc điểm khác của sứ phụ thuộc bản chất, mật độ của pha tinh thể cũng như phương pháp chế tạo nguyên liệu sứ, và còn phụ thuộc phương pháp và kỹ năng chế tác phục hình. - Zirconia (ZrO2) - Spinel (MgAl2O4) - Alumina (Al2O3) - Lithium disilicate (Li2Si2O5) - Feldspar (KAlSi3O8) - Lithium phosphate (Li3PO4) - Leucite (KAlSi2O6) - Fluorapatite (Ca5(PO4)3F) … 2.3. Phân loại theo kỹ thuật chế tác sản phẩm Thiêu kết (nung) là một trong những phương pháp chế tác truyền thống và hiện vẫn thông dụng. Thiêu kết là quá trình xử lý nhiệt để sứ đạt được sự cứng chắc, điều này đạt được khi nhiệt độ đạt đến sự chảy nhớt (viscous flow) bột sứ. Các phục hình sứ-kim loại và một số phục hình toàn sứ được làm bằng cách thiêu kết. Các kỹ thuật đúc trượt, ép nhiệt, và bằng máy là những phương pháp dùng trong phục hình toàn sứ (bảng 18-1). Trong một số trường hợp, sản phẩm phục hình được hòan thành với giai đọan đầu bằng các kỹ thuật dùng máy, giai đọan sau là phương pháp thiêu kết (thí dụ phục hình với sườn sứ alumina hoặc zirconia). 2.4. Phân loại theo ứng dụng Sứ nha khoa có ba ứng dụng chính: - Làm mão (chụp) và cầu sứ-kim loại: các phục hình sứ-kim loại, - Làm mão, cầu, inlay, onlay, mặt dán toàn sứ: các phục hình tòan sứ, - Làm phục hình tháo lắp: răng sứ cho hàm giả. 3. SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO SỨ NHA KHOA Chất lượng của sứ phụ thuộc vào sự lựa chọn thành phần, tỷ lệ đúng giữa các thành phần và việc kiểm soát quá trình thiêu kết. Do phải đáp ứng các đòi hỏi nghiêm ngặt về màu, độ bền nén, tính không hòa tan, đặc tính quang học, tính chất về độ dãn nở nhiệt… Sứ nha khoa sử dụng những nguyên liệu tinh khiết nhất để chế tạo. Trong trạng thái khoáng vật, trường thạch (fieldspar), thành phần chính của sứ nung nhiệt độ cao để làm phục hình sứ-kim loại, có dạng tinh thể, đục, màu từ xám đến hồng. Về hóa học, trường thạch là một silicat nhôm kali (potassium alumino silicate - K2O.Al2O3.6SiO2) và silicat nhôm natri (sodium alumino silicate – Na2O.Al2O3.6Sio2). Tỷ lệ giữa K2O và Na2O có thể thay đổi và ảnh hưởng đến việc chế tạo bột sứ: nếu tỷ lệ Na2O cao, nhiệt độ nóng chảy có xu hướng hạ xuống; lượng K2O cao làm tăng độ quánh của sứ nóng chảy. Thành phần hoá học của trường thạch thường gồm: Silica (SiO2): 64%; Alumina (Al2O3): 18%; Soda (Na2O), Potash (K2O): 8- 10%. Trường thạch nóng chảy ở 1150º C, tạo thành pha tinh thể leucite (KAlSi2O6) và thủy tinh nóng chảy. Qui trình thông thường để chế tạo bột sứ feldspar (tên gọi đúng là “sứ leucite”) có thể tóm tắt như sau: - Trường thạch được khai thác từ mỏ, nghiền nhỏ, - Loại bỏ sắt và mica (thường có trong trường thạch không tinh khiết) bằng cách chỉ chọn sử dụng những phần trường thạch có màu sáng, - Nghiền thành bột mịn, loại bỏ những hạt lớn hoặc quá nhỏ, - Rung trên một mặt nghiêng có rãnh từ tính để loại bỏ một lần nữa sắt còn lại. 7 hoangtuhung.com
Như đã nêu trên, trường thạch nóng chảy ở nhiệt độ 1150º C để tạo thành pha thủy tinh có cấu trúc không định hình (hình HHH) và pha tinh thể leucite 1 (KAlSi2O6 hoặc K2O.Al2O3.4SiO2) có cấu trúc tinh thể tứ giác. Các muối carbonate kiềm và kiềm thổ được dùng làm chất trợ dung. Trong quá trình sản xuất, các thành phần được kiểm soát chặt chẽ và nung đến khoảng 1200º C trong những bể lớn. Hỗn hợp leucite và thủy tinh được làm lạnh nhanh trong nước để khối sứ bị rã thành bột. Sản phẩm thu được gọi là “frit”: (nguyên liệu thủy tinh). Thêm các chất màu, thường là các oxid kim loại để có được các sắc độ cần thiết: titanium oxide cho màu vàng nâu; manganese oxide cho màu xanh nhạt pha đỏ; oxid sắt cho màu nâu; cerium tạo tính phát huỳnh quang (trước đây dùng uranium oxide, nhưng được thay vì có sự phát xạ); các oxide thiếc, titanium, zirconium được dùng để làm các chất che màu. Sau khi hoàn thành, sứ trường thạch có hai pha: pha thủy tinh (glassy/vitreous phase) và pha tinh thể/pha vô cơ (crystalline/mineral phase). Pha thủy tinh mang những đặc trưng của thủy tinh: sự lóng lánh, vỡ không theo hướng nhất, định, trong, sức căng bề mặt cao trong trạng thái lỏng. Pha tinh thể là leucite, một aluminosilicate kali (sodium aluminosilicate) có độ dãn nở nhiệt cao (>20 X 10 -6/ º C ) với lượng 10 – 20% để kiểm soát hệ số dãn nở của sứ. Sứ chứa nhiều leucite có độ bền cao gấp đôi sứ chứa ít leucite. Cấu trúc vi thể của sứ (đã được xoi mòn acid) được thể hiện trên hình HHH. 4. ĐẶC ĐIỂM CỦA SỨ NHA KHOA 4.1. Đặc điểm chung Đặc điểm của sứ nha khoa phụ thuộc vào thành phần, cấu trúc-vi cấu trúc và các rạn nứt (flaw) của sứ. Nói chung, tính chất và số lượng của của pha tinh thể quyết định cấu trúc, độ bền và sức kháng sự lan rộng vết nứt (crack propagation) cũng như các đặc điểm quang học của sứ. Hầu hết sứ nha khoa có các đặc trưng: cứng, dễ nứt vỡ và trơ về mặt hóa học. Trong nha khoa, cần chú ý độ cứng của sứ thuộc vùng tiếp xúc chức năng với răng đối diện tương đương với độ cứng của mô răng, để tránh mòn mô răng thật đối diện. Sứ dễ nứt vỡ, đặc biệt là khi đường nứt và ứng suất căng cùng tác động trên một vùng của phục hình. Tính trơ về hóa học của sứ là một ưu điểm, vì nó không gây phản ứng của các mô tiếp xúc với sứ và không phóng thích các nguyên tố gây hại. 4.2. Đặc điểm quang học Về mặt thẩm mỹ, sứ nha khoa đạt được tính thẩm mỹ cao nhất so với các vật liệu phục hồi hiện dùng, tuy vậy, cần chú ý một số đặc điểm sau đây: Sự phù hợp màu là một đặc tính cần thiết, nhất là cho những trường hợp phục hồi mất răng từng phần. Sứ nha khoa, với đặc trưng của cấu trúc không định hình, không hoàn toàn tương ứng với cấu trúc tinh thể của men. Nhiều đặc điểm về phản xạ và hấp thụ ánh sáng có sự khác biệt giữa mô răng và sứ, vì vậy, phục hình không giống nhau khi nhìn từ những hướng khác nhau. Bảng 18-1: Phân loại sứ nha khoa theo ứng dụng và chế tác (kèm thí dụ về sản phẩm) 1 Leucite: khoáng vật tạo đá màu trắng hoặc xám thuộc nhóm felspatoid. Ở nhiệt độ bình thường, tồn tại dưới dạng các kết tụ tinh thể khối mặt hình thang (còn gọi là amphigene, white garnet) 8 hoangtuhung.com
Ứng PP. chế tác Pha tinh thể Tên sản phẩm Hãng dụng sảnxuất Toàn sứ CAD/CAM Zirconia(ZrO2) Cercon Dentsply Lava 3M ESPE Alumina (Al2O3) Procera Nobel Biocare Feldspar (KAlSi3O8) Vita Mark II Vident Mica (KMg2.5Si4O10F2) Dicor MGC Dentsply Leucite (KAlSi2O6) Procad Ivoclar Vivadent Đúc trượt Alumina (Al2O3) In-Ceram alumina Vident Spinel (MgAl2O4) In-Ceram Spinell Vident Zirconia (ZrO2) In-Ceram Zirconia Vident Ép nhiệt Leucite (KAlSi2O6) IPS Empress Ivoclar Vivadent OPC Pentron Lithiumdisilicate(Li2Si2O5) IPS Empress 2 Ivoclar Vivadent OPC 3G Pentron Lithiumphosphate (Li3PO4) IPS Empress Cosmo Ivoclar Vivadent Thiêu kết Leucite (KAlSi2O6) IPS Empress layering Ivoclar Vivadent Alumina (Al2O3) Procera Allceram Nobel Biocare Fluorapatite (Ca5(PO4)3F) IPSEmpress2 layering Ivoclar Vivadent Sứ Thiêu kết Leucite (KAlSi2O6) VMK – 95 Vident -Kim loại Ceramco Dentsply Răng giả Chế tạo sẵn Feldspar Trubyte Dentsply Màu của phục hình sứ: Bột sứ trên thị trường thường là hỗn hợp có màu vàng đến vàng đỏ. Do khoảng màu của răng tự nhiên thường lớn hơn các bột bán sẵn, có thêm một số loại được cung cấp để có thể điều chỉnh: xanh, vàng, hồng, da cam, nâu, xám…Lớp ngoài và bề mặt của phục hình cũng có thể tạo được các chi tiết bằng sứ thủy tinh có màu đậm (highly pigmented glazes), nhược điểm của loại sứ tạo màu này là độ bền thấp. Độ trong của sứ là một đặc điểm quan trọng: sứ để làm phần ngà răng và men răng khác nhau về độ trong. Sứ dùng để che màu rất đục, có thể che được màu kim loại. Giá trị về độ trong của sứ làm ngà răng: 18 – 38%; sứ làm men răng: 45 – 50%. Độ trong của vật liệu toàn sứ phụ thuộc vào pha tinh thể tăng cường. Sứ zirconia và alumina tương đối cản sáng (kém trong); sứ tăng cường leucite khá trong. Độ trong của các hệ thống sứ spinel và sứ disilicate lithium tương đương nhau và ở trung gian giữa sứ alumina và sứ tăng cường leucite. Do lớp ngoài cùng của phục hình sứ trong, màu của phục hình bị ảnh hưởng bởi tia phản chiếu của lớp bên dưới. Đối với phục hình sứ-kim loại, là kết quả sự pha trộn của ánh sáng phản 9 hoangtuhung.com
chiếu từ lớp bên dưới, sứ che màu và ánh sáng truyền qua phần sứ thân răng. Độ dày của sứ thân răng quyết định màu của phục hình với cùng một màu cho trước của lớp che màu. Nếu lớp che màu và sứ bên trên là cùng màu và của cùng một nhãn hiệu, sự khác biệt sẽ được giảm thấp. Do men răng có tính huỳnh quang dưới ánh sáng cực tím, trước đây, uranium oxide đã được thêm vào để tạo đặc điểm này cho sứ, nhưng do sự phát xạ (tuy thấp) của nó, các công thức gần đây sử dụng cerium oxide là một nguyên tố đất hiếm để tạo tính huỳnh quang. Chất dán/gắn phục hình là một yếu tố quan trọng đối với kết quả sau cùng của một phục hình toàn sứ. Nhiều loại phục hình toàn sứ thường cần chất gắn có độ trong với nhiều màu khác nhau. Tuỳ thuộc độ cản sáng, một phục hồi toàn sứ oxid nhôm có thể được gắn bằng nhiều loại vật liệu khác nhau nhưng cần thử và chọn màu cho phù hợp, có tác giả khuyên không nên dùng xi măng glass ionomer có nhựa biến đổi, vì dễ gãy; vấn đề này sẽ được đề cập trong một bài riêng. 4.3. Đặc điểm vật lý, cơ học, nhiệt học Đặc điểm cơ học của sứ phụ thuộc vào các yếu tố chính sau đây: Kích thước tinh thể (của pha tinh thể); tỷ lệ về thể tích của pha tinh thể; độ bền của liên kết, sự chênh lệch của modul đàn hồi, sự chênh lệch về độ dãn nở nhiệt giữa các pha Pha thủy tinh dòn, và là nơi xuất hiện các vi nứt (xem phần 6). Do pha tinh thể tương đối rắn chắc, đường nứt sẽ đi theo pha thủy tinh. Kích thước và độ lan rộng dần của đường nứt có thể được giới hạn trong khỏang cách giữa các phần tử của pha tinh thể: Ls = d ( 1 – Vf ) / Vf Trong đó: Ls: Độ dài đường nứt d: Kích thước tinh thể Vf: Tỷ lệ về thể tích của pha tinh thể Như vậy, tinh thể càng nhỏ và tỷ lệ thể tích pha tinh thể càng lớn, độ dài trung bình của đường nứt càng ngắn, vật liệu sứ càng có độ bền cao. Độ bền uốn của sứ được tóm tắt trong bảng 18-3. Một số điểm cần chú ý: Các sứ trường thạch để làm sứ-kim loại có độ bền khoảng 70 Mpa, thấp hơn sứ cho phục hình toàn sứ, tuy vậy, do có sườn nâng đỡ bằng kim loại, phục hình sứ-kim loại thường tồn tại lâu hơn. Trong số các vật liệu toàn sứ dùng máy, sườn sứ thường làm từ sứ zirconia và sứ alumina là những sứ có độ bền uốn cao nhất. Độ bền cắt (shear strength) của sứ trường thạch là 110 Mpa, độ bền kéo xuyên tâm (diametral tensile strength): 34 Mpa; độ bền nén: 172 Mpa; độ cứng Knoop: 460 kg/mm2. Độ bền gãy cũng là một đặc tính quan trọng của sứ, là một số đo về khả năng hấp thụ lực cho đến khi lực làm gãy: Sứ trường thạch xấp xỉ thủy tinh (soda lime glass): 0,78 MPa·m0,5; sứ ép nhiệt disilicate lithium cao hơn 4 lần và gấp đôi sứ tăng cường leucite. Hằng số đàn hồi (elastic constants) của sứ nha khoa cũng được quan tâm vì nó cần để tính độ bền uốn và độ bền gãy. Tỷ số Poisson (Poisson’s ratio) của sứ nha khoa từ 0,21 đến 0,26. Modul đàn hồi của sứ trường thạch: khoảng 70 GPa; sứ ép nhiệt disilicate lithium: 110 GPa; sứ zirconia dùng máy: 210 GPa; sứ nhôm oxid: 350 GPa. Sự co thể tích (volumetric shrinkage): Sự co thể tích của sứ cho đến nay vẫn là một vấn đề lớn đối với vật liệu toàn sứ (trừ khối sứ (ceramic block) dùng máy đã được nung đầy đủ trong kỹ thuật CAD/CAM và sứ ép nhiệt). Nhiều nghiên cứu cho thấy sự co thể tích của sứ nung nhiệt độ thấp: 32 – 37%; sứ nung nhiệt độ cao: 28 – 34%; sứ nung nhiệt độ trung bình ở khoảng giữa hai loại trên. Độ co lớn của sứ zirconia dùng máy khi nung ở nhiệt độ cao được bù trừ nhờ vi tính từ khi tạo mẫu sáp (xem bài “các vật liệu phục hình toàn sứ”). Độ co tuyến tính khi nung (linear firing shrinkage) của sứ trường thạch là khoảng 14% đối với sứ nung nhiệt độ thấp (sứ-kim loại); 11,5% đối với sứ nung nhiệt độ cao (sứ làm răng cho hàm giả). Độ co của sứ phụ thuộc vào kích thước trung bình của lỗ rỗ, vốn trực tiếp liên hệ với sự phân bố kích thước hạt: lỗ rỗ càng nhỏ do sự phân bố rộng của kích thước các hạt thì độ co càng 10 hoangtuhung.com
lớn do tạo ra lực mao dẫn cao hơn. Như đã nêu, việc thực hiện đúng giai đoạn đắp sứ và giai đoạn nung có tác dụng bù trừ cho sự co thể tích này. Sự co của mặt dán sứ trên một sườn sứ cần được tính toán cẩn thận để bù trừ. Mật độ của sứ trường thạch sau khi nung khoảng 2,45 g/cm3 và bị thay đổi bởi độ lỗ rỗ. Mật độ cũng phụ thuộc vào bản chất và mức độ có mặt của pha tinh thể. Về lý thuyết, mật độ của sứ zirconia: 6,10 g/cm3 với giả định không có lỗ rỗ, mật độ đạt được là từ 99% trở lên. Đặc điểm nhiệt: sứ là một vật liệu cách nhiệt (và cách điện) tốt. Độ dẫn nhiệt của sứ trường thạch: 0,0030 cal/giây/ cm2 (oC/cm); độ khuyếch tán nhiệt (diffusivity): 0,64 mm2/giây Hệ số dãn nở nhiệt tuyến tính: 12,0 x 10-6/oC ở 25 đến 500oC; đối với sứ oxid nhôm và sứ disilicate lithium: 10 x 10-6/oC ; đối với sứ zirconia: 10,5 x 10-6/oC; sứ tăng cường leucite: 14 – 18 x 10-6/oC. Bảng 18 –3: Độ bền uốn (Flexural Strenght) của một số sứ nha khoa Kỹ thuật chế tác Pha crystal Độ bền uốn (Mpa) Dùng máy Zirconia (ZrO2) 900 (CAD/CAMMachined) Alumina (Al2O3) 650 Feldspar (KAlSi3O8) 105 Leucite (KAlSi2O6) 135 Đúc trượt Alumina (Al2O3) 446 (Slip-cast) Spinel (MgAl2O4) 378 Zircomina (ZrO2) 604 Ép nhiệt Leucite (KAlSi2O6) 121 (Heat-pressed) Lithium disilicate (Li2Si2O5) 350 Lithium phosphate (Li3PO4) 164 Thiêu kết Leucite (KAlSi2O6) 104 (Sintered) Alumina (Al2O3) 139 Fluorapatite (Ca5(PO4)3F) 80 Sứ-kim loại thiêu kết Leucite (KAlSi2O6) 70 5. CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG CƯỜNG ĐỘ BỀN CỦA SỨ 11 hoangtuhung.com
Các biện pháp làm tăng độ bền (toughening methods) của sứ có thể là nội sinh: tăng cường pha tinh thể (crystalline reinforcement) và biến đổi tăng độ bền (transformation toughening); có thể là ngoại sinh: gồm các biện pháp hóa học hoặc làm láng. 5.1. Biện pháp nội sinh 5.1.1. Tăng cường pha tinh thể Nguyên tắc của việc tăng cường pha tinh thể là làm tăng sức đề kháng đối với sự lan của vết nứt bằng cách đưa vào một pha tinh thể phân tán có độ bền cao. Các tinh thể cũng có tác dụng làm lệch và dừng vết nứt. (Hình 11.2 McCabe) 5.1.2. Biến đổi tăng độ bền Biến đổi tăng độ bền được thực hiện ở sứ zirconia. Zirconia (ZrO2) có nhiều dạng tinh thể: dạng tứ giác (tetragonal) bền vững ở khoảng 1170 và 2370o C, dạng đơn nghiêng (monoclinic) bền vững ở nhiệt độ dưới 1170o C. Tuy vậy, dạng tứ giác có thể trở nên bền vững ở nhiệt độ thường khi có pha thêm một số oxid, như yttrium oxid. 3 mole % yttrium (3Y-TZP) làm ổn định sứ zirconia dùng máy đã được thực hiện. Dưới tác động của lực, diễn ra sự biến đổi từ pha tứ giác kém bền vững (metastable tetragonal phase) thành pha đơn nghiêng bền vững (stable monoclinic phase). Sự biến đổi này gọi là cảm lực (stress-induce) và kèm theo sự tăng thể tích ở vùng biến đổi để hàn gắn vết nứt. Tác dụng này là một đặc tính cơ học quí của (3Y-TZP). HHH 5.2. Biện pháp ngọai sinh (hoá học) Làm tăng độ bền bằng phương pháp hóa học dựa trên việc tạo một lớp chịu lực ở bề mặt. 5.2.1. Tạo lớp ion bề mặt Nguyên tắc là tạo sự trao đổi ion kiềm nhỏ (như natri) trong mạng pha thủy tinh thành ion lớn hơn (ion kali). Sự trao đổi ion dựa trên khuyếch tán (diffusion-based ion exchange) thường được thực hiện trong bồn muối nóng chảy ở nhiệt độ 450 đến 480o C, trong điều kiện bề mặt sứ được đặt dưới áp suất. Sứ được xử lý như vậy có độ bền chống lan rộng vết nứt cao. Kỹ thuật này đã được dùng trong công nghệ gốm sứ từ lâu, được đưa vào ứng dụng trong sứ nha khoa từ những năm 90. Tuy vậy, độ dày của lớp trao đổi ion chỉ được khoảng 140 µm. Độ dày này sẽ bị mất nếu phải mài điều chỉnh phục hình khi lắp. 5.2.2. Làm láng Làm láng (glazing) là giai đoạn sau cùng trong quá trình thực hiện phục hình sứ-kim loại. Kỹ thuật này còn được gọi là tự làm láng (self-glazing) không có ý nghĩa để làm tăng độ bền uốn của sứ trường thạch. “Glaze” là một loại thủy tinh có độ dãn nở thấp, cũng có thể được đặt trên bề mặt sứ, sau đó nung ở nhiệt độ cao. Khi làm nguội, lớp thủy tinh này được đặt dưới áp lực do độ co của lớp sứ bên dưới lớn hơn, do đó có tác dụng làm giảm kích thước các rạn nứt và cải thiện độ bền chống lại sự lan rộng các vết nứt của sứ. 6. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC LIÊN QUAN ĐẾN THẤT BẠI CỦA PHỤC HÌNH SỨ 6.1. Các khiếm khuyết trong quá trình chế tác và các vết nứt bề mặt: Sứ là một vật liệu phải trải qua quá trình thiêu kết, thường có tối thiểu hai loại rạn nứt: các khiếm khuyết trong quá trình chế tác và các vết nứt bề mặt: Nhiều phương pháp thử nghiệm để đánh giá đặc điểm cơ lý của sứ. Nghiên cứu về ảnh hưởng của phương pháp thử nghiệm đối với thất bại của các vật liệu nha khoa dòn cho thấy: mức lực tác động, độ dày của mẫu, vùng tiếp xúc với lực tác động, độ đồng nhất và tính lỗ rỗ của vật liệu có ảnh hưởng lớn đế kết quả các kết quả thử nghiệm. Do những yếu tố trên, các số liệu được công bố có sự sai khác đối với cùng một vật liệu. Gần đây, các nhà nghiên cứu sử dụng các thiết bị mô phỏng hình thái của răng tự nhiên. Tuy vậy, các biến thực nghiệm có thể trở nên cực kỳ phức tạp và khó lặp lại. Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (finite element analysis – FEA) đã được sử dụng, là một tiếp cận mới để 12 hoangtuhung.com
mô phỏng các điều kiện lâm sàng; đối với sứ nha khoa, thử nghiệm phân tích phần tử hữu hạn về sự thất bại của inlay sứ cho thấy phù hợp với diễn biến trên lâm sàng. Ghi nứt gãy (fractography) được khẳng định là một kỹ thuật tốt đối với vật liệu gốm sứ và thủy tinh. Trong nha khoa, đây cũng được coi là một phương pháp tốt. Ứng lực gây thất bại đối với phục hình toàn sứ có thể được xác định bằng thiết bị này. Các khiếm khuyết trong chế tác (fabrication defects) xuất hiện trong quá trình chế tác phục hình, gồm giai đoạn đắp sứ và những khoảng hở (voids) trong quá trình nung. Những “dị vật” (inclusion) có thể có do làm sạch sườn kim loại không đúng cách, do sử dụng dụng cụ không sạch…Lỗ rỗ trong lòng khối sứ được coi là những nứt gãy khởi đầu đưa đến thất bại của phục hình sứ thủy tinh (glass-ceramic). Các vi nứt bề mặt (surface microcracks) tăng lên trong quá trình nguội của sứ và do không tương thích về độ co giữa pha tinh thể và pha thủy tinh hoặc do sốc nhiệt khi sứ bị làm nguội quá nhanh. Nứt bề mặt có thể lan vào sâu trong quá trình gia công bằng máy hoặc mài khi gắn phục hình. Kích thước trung bình của rạn nứt thay đổi từ 20 đến 50 µm, vì vậy, cần đánh bóng lại hoặc làm láng lại phục hình. Khi sứ nguội từ nhiệt độ nung, phần mặt ngoài nguội nhanh hơn bên trong, nhất là do sứ có độ dẫn nhiệt thấp. Thoạt đầu, sứ bên ngoài co lại nhiều hơn bên trong, tạo một lực nén lên mặt ngoài và một ứng suất căng tồn lưu (residual tensile stress) bên trong. 6.2. Thất bại của phục hình sứ Thông thường, thất bại của phục hình sứ xuất phát từ những rạn nứt lớn nhất trên bề mặt hoặc trong lòng khối sứ. Trong quá trình sử dụng, phục hình sứ phải chịu những lực lặp đi lặp lại trong môi trường miệng, đây là điều kiện thuận lợi cho sự lan rộng các khiếm khuyết của sứ; hiện tượng này gọi là sự lan rộng dần vết nứt (slow crack growth), là một trong những nguyên nhân thất bại của phục hình. Những rạn nứt từ bên trong và trong lòng khối sứ có xu hướng lan rộng dần ra phía bề mặt. Đối với một phục hình tòan sứ nung, nếu chênh lệch của sự thay đổi kích thước (trong quá trình nguội sau nung) đủ lớn, sẽ xuất hiện nhiều vết nứt ở mặt bên trong (internal surface cracks) để giảm căng, đây cũng là lý do thất bại của phục hình. Sứ dán vào men-ngà còn có thể bị thất bại do sai sót trong sử dụng vật liệu và qui trình dán. Theo thời gian, sứ có khuynh hướng bị mỏi tĩnh (static fatigue). Đây là quá trình giảm độ bền theo thời gian, ngay cả khi phục hình không chịu lực. Quá trình này là do sự thủy phân kiềm (alkaline hydrolysis) của các nhóm Si-O trong cấu trúc của sứ. Tính kiềm trong vật liệu là do sự hòa tan Na2O và K2O có trong thành phần trường thạch của sứ. Sự yếu dần được thúc đẩy bởi lực cơ học và trong toàn bộ quá trình ăn mòn nứt gãy do ứng lực. Để khắc phục hiện tượng này, người ta cố gắng giảm lượng Na2O và K2O trong sứ. Sứ nhạy cảm với những sai sót trong tạo hình sườn và cùi. Cùi và sườn cần không có những góc nhọn, tránh các thay đổi đột ngột về độ dày của lớp sứ… 13 hoangtuhung.com