Классификация стоматологических сплавов. Основные свойства стоматологических сплавов. Коррозия металлических сплавов и ее значение для восстановительной стоматологии

В стоматологии количество сплавов ограничено специфическими требованиями, предъявляемыми к материалам для восстановления зубов. Тем не менее и в стоматологии используют немалое количество сплавов металлов, классификация которых представлена на схеме 9.1.

Схема 9.1. Основные виды металлических сплавов в стоматологии

Согласно международному стандарту ИСО 8891-98 к благородным сплавам относят сплавы, содержащие от 25 до 75% масс. золота и/или металлов платиновой группы, к последним относятся: платина, палладий, родий, рутений и осмий.

Золотые сплавы различают по количественному содержанию золота в них (с большим - более 75% и с малым 45-60% содержанием золота), и по механическим свойствам, разделяющим золотые сплавы на 4 типа:

• тип 1 - низкой прочности;

• тип 2 - средней прочности;

• тип 3 - высокой прочности;

• тип 4 - сверхпрочные сплавы.

Стоматологические сплавы различают также по технологии их применения при изготовлении тех или иных восстановлений зубочелюстной системы. Для изготовления цельнолитых конструкций съемных зубных протезов используются сплавы золота с платиной и палладием, серебряно-палладиевые и кобальтохромовые сплавы (КХС). Такие сплавы называют прецизионными, т.е. точными. Для этой группы сплавов требуется строгое соблюдение определенного химического состава и технологического режима, существенно отличающихся от обычно принятых при изготовлении отливок. В стоматологии из прецизионных сплавов изготавливают зубные протезы различных конструкций методом литья по выплавляемым моделям.

Относительно новые для стоматологии сплавы для металлокерамических протезов. К ним относятся благородные сплавы палладия и никеля, а также золотые сплавы. Сейчас к ним добавились и неблагородные сплавы, КХС и сплавы на основе никеля и кобальта.

Для изготовления несъемных зубных протезов у нас в стране продолжают широко использовать нержавеющие стали типа 1Х18Н9Т. К ним относят устойчивые к коррозии в атмосфере, речной и морской воде сплавы. Основными компонентами нержавеющих сталей являются железо, хром и никель.

Сплав железа с 1,7 до 4,5% углерода называется чугуном. При содержании углерода 0,1-1,7% получают стали. Железо с углеродом образуют твердые растворы.

Высокие технологические и физико-механические свойства КХС привели к тому, что он стал вытеснять в стоматологии золотоплатиновые сплавы для изготовления конструкций цельнолитых зубных протезов. Основными компонентами сплава являются кобальт, хром и никель, их содержание в сплаве не должно быть ниже 85%, что гарантирует его устойчивость к коррозии в полости рта.

Хорошими физико-механическими свойствами обладают и хромоникелевые сплавы, однако из-за свойств никеля, который нельзя признать полностью биосовместимым металлом, применение этих сплавов в стоматологии ограничено.

Помимо свойств биосовместимости к основным свойствам, характеризующим качество стоматологических сплавов, можно отнести ряд свойств, которые разбиты на три группы: физико-механические, химические и технологические (схема 9.2).

Схема 9.2. Группы основных свойств, характеризующих качество стоматологических сплавов

К механическим свойствам относят твердость, прочность, упругость, вязкость, пластичность, хрупкость. В зависимости от способа приложения нагрузки различают показатели механических свойств при динамической и статической нагрузках.

К физическим свойствам относят плотность, температуры плавления, теплопроводность, расширение и сжатие при нагревании и охлаждении. К химическим свойствам относят растворимость, окисляемость, жаростойкость.

Для стоматологических материалов особое значение имеет коррозионная стойкость в полости рта. Взаимодействие между металлом и средой полости рта первоначально может заключаться в некоторой адсорбции компонентов этой среды поверхностью металла. При определенных условиях адсорбция может привести к возникновению химических реакций, которые чаще всего приводят к коррозии, т.е. процессу разрушения металлов вследствие их химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой, ротовой жидкостью, слюной, пищей. Усилению процессов коррозии способствуют и знакопеременные нагрузки, которые претерпевают металлические конструкции в полости рта.

Характер коррозии металлов различается по:

а) форме разрушения;

б) механизму процесса.

По форме разрушения коррозии делят на:

1) равномерную (сплошную);

2) местную;

3) межкристаллитную.

По механизму процесса различают:

1) химическую;

2) электрохимическую коррозию.

В агрессивных средах, не проводящих электрического тока, например газах при высоких температурах (газовая коррозия), многих органических веществах (нефть, бензин и пр.), обычно развивается химическая коррозия. В условиях полости рта при функционировании восстановленной протезом зубочелюстной системы наиболее вероятно возникновение электрохимической коррозии. Схематично процесс электрохимической коррозии представлен на рис. 9.1.

Рис. 9.1. Схема процесса электрохимической коррозии и электродные потенциалы ряда металлов

Ротовая жидкость является электролитом, так как содержит поваренную соль, хлорид и карбонат кальция, а также другие соли. Коррозии благоприятствуют температурные условия и знакопеременные нагрузки. Именно из-за этих условий, способствующих коррозии, из великого множества сплавов для стоматологии оказались пригодными немногие из них. Только золотые, серебряно-палладиевые, кобальтохромовые и нержавеющая сталь.

К технологическим свойствам металлов относятся: жидкотекучесть, ликвация, ковкость, способность к различным видам обработки. Жидкотекучесть характеризует способность расплава металла заполнять форму. Чем больше расстояние между линиями ликвидуса и солидуса, тем меньше текучесть сплава.

Ликвация - возникновение неоднородности при затвердевании сплава в результате ряда причин. Основными факторами, приводящими к ней, являются скорость охлаждения и разность в плотности компонентов сплава. Ликвация вызывает появление локальных участков в отливке с различными свойствами. Чем больше температурный интервал затвердевания сплава, тем больше выражено явление ликвации. Ликвация ухудшает механические свойства сплавов (пластичность) и снижает коррозионную стойкость.

Ковкость - свойство металлов, дающее возможность подвергать их ковке (прокатке, волочению, штамповке). Ковкость характеризуется двумя показателями - пластичностью, т.е. способностью металла подвергаться деформации под давлением без разрушений, и величиной его сопротивления при этом деформировании. У металлов, имеющих хороший показатель ковкости, относительно высокая пластичность сочетается с относительно низким сопротивлением деформированию.

Термической обработкой называются процессы теплового воздействия по определенным режимам с целью изменения структуры и свойств сплавов. Такой обработке могут подвергаться сплавы, склонные к полиморфным превращениям. Существуют следующие виды термической обработки: закалка, отжиг, отпуск и нормализация.