Bài giảng Sứ nha khoa: Phần thứ hai - NGND.GS. BS. Hoàng Tử Hùng

SỨ NHA KHOA

O LIÊN TỤỤỤỤCCCC I GIẢẢẢẢNG ĐNG ĐNG ĐNG ĐÀÀÀÀO TO TO TO TẠẠẠẠO LIÊN T BBBBÀÀÀÀI GI O LIÊN T O LIÊN T I GI I GI

PHPHPHPHẦẦẦẦN THN THN THN THỨỨỨỨ HAI: HAI: HAI: HAI: C HÌNH KIM LOẠẠẠẠIIII ---- SSSSỨỨỨỨ PHPHPHPHỤỤỤỤC HÌNH KIM LO C HÌNH KIM LO C HÌNH KIM LO

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.

www.hoangtuhung.com

Sau khi sứ được tạo hình trên kim loại, chúng được

thiêu kết trong lò nung.

MỞ ĐẦU

Về mặt vật liệu, Có ba vấn đề cần giải quyết đối với

phục hình sứ-kim loại:

www.hoangtuhung.com

1. Đối với kim loại 2. Đối với sứ 3. Đối với sự dán sứ-kim loại

MỞ ĐẦU

Có khuynh hướng dán vào sứ Nhiệt độ nóng chảy đủ cao Có hệ số co nhiệt cao hơn sứ đúng mức

1- Đối với kim loại:

Có tính làm ướt tốt Có nhiệt độ thiêu kết thấp Hệ số dãn nở nhiệt xấp xỉ hợp kim

2- Đối với sứ:

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

3- Sự dán sứ-kim loại:

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

www.hoangtuhung.com

bền cao: tránh nứt gãy

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,

www.hoangtuhung.com

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 (cid:1) tạo sức ép lên bề mặt kim loại khi nguội.

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

www.hoangtuhung.com

nợi có thiết diện nhỏ nhất) và chỗ nối giữa trụ&nhịp cầu

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*:

• Au-Pt-Pd • Au-Pd-Ag (5-12 wt% Ag) • Au-Pd-Ag (>12 wt% Ag) • Au-Pd

www.hoangtuhung.com

* Xem bài “Hợp kim nha khoa”

1- Hợp kim rất quí

HỢP KIM CHO PHỤC HÌNH SỨ-KIM LOẠI

∙ Pd-Au-Ag ∙ Pd-Cu ∙ Pd-Ga-Ag

www.hoangtuhung.com

2- Hợp kim quí • Pd-Au • Pd-Ag • Pd-Co

HỢP KIM CHO PHỤC HÌNH SỨ-KIM LOẠI

www.hoangtuhung.com

3- Kim loại và hợp kim thường • Ti nguyên chất • Ni-Cr-Mo-Be • Co-Cr-Mo ∙ Ti-Al-V ∙ Ni-Cr-Mo ∙ Co-Cr-W

TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN PHỤC HÌNH SỨ-KIM LOẠI

Tiến trình thực hiện phục hình sứ kim loại có các

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

giai đoạn chính: 1. Đặt và cô đặc sứ (Đắp sứ) (Porcelain

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

www.hoangtuhung.com

1- Đặt và cô đặc sứ: • Đặt lớp sứ che màu, nướng (bake) • Chọn và đặt bột nhão sứ màu ngà, thấm hút nước

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

– Tăng nhiệt độ qua nhiều giai đoạn để đạt

bốc hơi nước trong bột sứ.

~480°C

– Cần thực hiện đúng: tránh nước không dịch

www.hoangtuhung.com

chuyển kịp lên bề mặt (cid:1) bọt khí.

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

www.hoangtuhung.com

theo hình bậc thang

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)

www.hoangtuhung.com

5- Làm nguội Lò nung được mở dần dần, tránh: Nhanh quá: gây “sốc nhiệt” (cid:1) rạn nứt Chậm quá: làm thay đổi (tăng) lượng tinh thể leucite (cid:1) tăng hệ số dãn nở nhiệt của sứ (cid:1) rạn nứt.

THAY ĐỔI THỂ TÍCH TRONG QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT • Trong quá trình nung, các hạt sứ kết lại: (“thiêukết”) thành

một khối và giảm thể tích theo biểu thức :

/ 4h r) t

D V/V0 = (9g

• Trong đó:

: Sức căng bề mặt của sứ trong giai đoạn đầu: : Độ nhớt:

• D V: Thay đổi thể tích của khối sứ: • V0 : Thể tích khối sứ ban đầu: • g • h • 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

www.hoangtuhung.com

loại (MPa): – Độ bền nén: 860 – Độ bền cắt: 120 – Độ bền đàn hồi: 60 – Độ bền kéo: 35

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:

www.hoangtuhung.com

– 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

CƠ CHẾ DÁN SỨ-KIM LOẠI

1- Tính dễ làm ướt của sứ

www.hoangtuhung.com

Trong quá trình thiêu kết, sứ chảy nhớt và làm ướt bề mặt hợp kim (cid:1) tác động qua lại giữa các phân tử trên bề mặt hợp kim và sứ Góc tiếp xúc của sứ cần ≤ 60°

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

www.hoangtuhung.com

thành những “đuôi” (tags)

CƠ CHẾ DÁN SỨ-KIM LOẠI

(cid:1)Tạo thành một lớp oxid mỏng là điều kiện bắt

buộc để có liên kết hóa học sứ-kim loại

www.hoangtuhung.com

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.

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),

www.hoangtuhung.com

(cid:1) giảm độ bền dán do khiếm khuyết cấu trúc, kém thẩm mỹ (màu oxid kim loại)

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 (cid:1)Cần tránh tạo khoảng hở khi đắp sứ do sứ không

làm ướt tốt hoặc thiêu kết không đúng

www.hoangtuhung.com

Tạo bề mặt nhám: - Mài nhám - Thổi “cát” oxid nhôm (25 – 50 µm)

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 (cid:1) chênh lệch độ co trong quá trình làm nguội sứ

Ứng suất dư cao giữa sứ&kim loại (cid:1)thất bại do sứ

bị tách khỏi kim loại

(cid:1) Các hệ thống sứ &hợp kim cần tương thích với

www.hoangtuhung.com

nhau

CƠ CHẾ DÁN SỨ-KIM LOẠI