Доц. д р Т. Узунов, доктор...2020/04/10 · метални оксиди,...

Доц. д-р Т. Узунов, доктор

Керамиката (на старогръцки: κέραμος – грънчарство) е общото

наименование на изделия от неорганични, неметални

материали (например глина) и техните смеси с минерални

добавки.

Терминът "керамика" произлиза от гръцкия "керамос“. Думата

е свързана със санскритски термин, означаващ "изгорена

земя". Керамиката са неметални, неорганични материали.

Керамиката се отнася до множество материали, включително

метални оксиди, бориди, карбиди, нитриди и сложни смеси от

тези материали. Първите керамики произведени от човек, са

глинени саксии за домашни цели.

Порцеланът е керамичен материал, непорест и непроницаем

за вода и газ.

Името на този вид керамика идва от стара италианска дума

porcellana (означаваща вид морски охлюви, лат. Cypraeidae)

заради приликата с полупрозрачната (седефена) повърхност

на черупката им.

Терминът "керамика" технически означава кристален

материал. Порцеланът е смес от стъклени и кристални

компоненти. Материалът несъдържащ кристална компонента

се определя като стъкло. Въпреки това, денталното

материалознание обикновено определя всичките три основни

вариации като дентална керамика.

Произведено в Китай. Историята на порцелана започва в далечния 7-и век в Китай.

Документирано е, че за първи път през 620 г. Средното

кралство успява да осъществи производство на порцелан.

Няколко производителя пазят в тайна точния състав и начина

на производство на порцелановите изделия.

Порцеланът пристига в Европа 700 години по-късно. Около

1300 г. откривателят и изследовател Марко Поло донася в

Европа първите порцеланови съдове. От 16-и век насам

порцелановите съдове се транспортират в Европа по

търговски маршрути и по море. Кораби доставят в

европейските държави над 1 милион съда от китайски

порцелан.

Разкриване на тайната. Порцеланът се състои от каолин, кварц и фелдшпат.

По време на процеса се добавя вода. Суровините се смилат

на прах, смесват се и се формоват в специални калъпи за

отливане и се превръщат в дискове. След това се подлагат на

първа термична обработка, при която водата се изпарява и се

получава порьозна заготовка.

Разкриване на тайната. Порцеланът във вида, в който го познаваме, се получава едва

при следващия термичен процес, при който се нанася и гланц.

Под гланца порцелановите съдове може да се украсят с

пигменти, включващи кобалт и мед, а над гланца с цветен

емайл.

ДЕНТАЛНИ

КЕРАМИКИ

СПОРЕД ХИМИЧНИЯ

СЪСТАВ

ФЕЛДШПАТОВИ

АЛУМИНИЕВИ

СТЪКЛОКЕРАМИКИ

ЦИРКОНИЕВ ДИОКСИД

ХИБРИДНИ

СПОРЕД ТЕХНОЛОГИЯТА НА

РАБОТА

ПРАХ/ТЕЧНОСТ СИСТЕМИ

СИСТЕМИ ЧРЕЗ ПРЕСОВАНЕ/ ПРЕС

ТЕХНИКА

CAD / CAM СИСТЕМИ

ФЕЛДШПАТОВА КЕРАМИКА – компоненти

ФЕЛДШПАТ

КВАРЦ

КАОЛИН

ФЕЛДШПАТОВА КЕРАМИКА

ФЕЛДШПАТ - компоненти

1. АЛУМИНО-СИЛИКАТИ НА КАЛИЯ – ОРТОКЛАЗ, ПОТАШ-ФЕЛДШПАТ

2. АЛУМИНО-СИЛИКАТИ НА НАТРИЯ – АЛАБИТ, НАТРИЕВ ФЕЛДШПАТ

3. АЛУМИНО-СИЛИКАТИ НА КАЛЦИЯ – АНОРТИТ

ГЪСТА АМОРФНО АЛУМИНО-СИЛИКАТНА СТЪКЛОПОДОБНА МАСА


ФЕЛДШПАТ - компоненти

ЧАСТ ОТ СТЪКЛОПОДОБНАТА МАСА КРИСТАЛИЗИРА

ГЪСТА АМОРФНО АЛУМИНО-СИЛИКАТНА СТЪКЛОПОДОБНА МАСА

4. ЛЕВЦИТНИ КРИСТАЛИ


КВАРЦ – SiO2 - компоненти

1. КВАРЦ

2. ТРИДИМИТ

3. КРИСТОБАЛИТ

ВИСОКА ТЕМПЕРАТУРА НА ТОПЕНЕ 1713 0С

- ПОВИШАВА ВИСКОЗИТЕТА

- НАМАЛЯВА СВИВАНЕТО ПРЕ ОБРАБОТВАНЕ НА ПОРЦЕЛАНА


КАОЛИН - представлява

АЛУМИНИЕВ ХИДРОКСИЛАТ

ТЕМПЕРАТУРА НА ТОПЕНЕ 1750 0С

- ПОВИШАВА МЕХАНИЧНИТЕ КАЧЕСТВА

- ПРИДАВА НЕПРОЗРАЧНОСТ НА ПОРЦЕЛАНА

ФЕЛДШПАТОВА КЕРАМИКА – технология на производство

СТЪКЛОПОДОБНА МАСА

ФРИТ

ПОРЦЕЛАНОВ ПРАХ

ПОРЦЕЛАНОВ ПРАХ

МОКРО ОФОРМЯНЕ НА ПОРЦЕЛАНОВОТО ИЗДЕЛИЕ

ТЕРМИЧНА ОБРАБОТКА

СИНТЕРОВАНЕ НА ПОРЦЕЛАНОВИТЕ ЧАСТИЦИ

ФЕЛДШПАТОВА КЕРАМИКА – технология на производство

КАОЛИН

КВАРЦ

75% ФЕЛДШПАТ

ФЕЛДШПАТОВА ДЕНТАЛНА КЕРАМИКА – видове според температура на синтероване

1. ВИСОКОТОПИМИ – ИНТЕРВАЛ НА ТОПЕНЕ 1290-1370 0С

Недостатък – несигурна механична връзка с

акриловата пластмаса на протезата, поради липса на

химична връзка.

За производство на изкуствени порцеланови зъби

под формата на зъбни гарнитури за целите на

снемаемото протезиране.

КАОЛИН

КВАРЦ



1. ВИСОКОТОПИМИ – ИНТЕРВАЛ НА ТОПЕНЕ 1290-1370 0С

2. СРЕДНОТОПИМИ – ИНТЕРВАЛ НА ТОПЕНЕ 1095-1260 0С

КАОЛИН

КВАРЦ



За производство на онлей/овърлей порцеланови

възстановявания.

2. СРЕДНОТОПИМИ – ИНТЕРВАЛ НА ТОПЕНЕ 1095-1260 0С

КАОЛИН

КВАРЦ



3. НИСКОТОПИМИ – ИНТЕРВАЛ НА ТОПЕНЕ 870-1065 0С

КАОЛИН

КВАРЦ



За естетично инкрустиране на метални конструкции

в процеса на изработване на металокерамични

протези.

3. НИСКОТОПИМИ – ИНТЕРВАЛ НА ТОПЕНЕ 870-1065 0С

КАОЛИН

КВАРЦ



3. ИЗКЛЮЧИТЕЛНО НИСКОТОПИМИ – ИНТЕРВАЛ НА ТОПЕНЕ ПОД 800 0С

КАОЛИН

КВАРЦ



За корекция на нискотопими порцелани в процеса

на изработване на металокерамични протези.

За лабораторно изработване на протезни конструкции

КАОЛИН

КВАРЦ


ФЕЛДШПАТОВА ДЕНТАЛНА КЕРАМИКА

ПОД ФОРМАТА НА ПРАХ, ОПАКОВАН В СТЪКЛЕНИ ИЛИ ПЛАСТМАСОВИ БУРКАНЧЕТА


КАОЛИН

КВАРЦ



ФЛЮСИ – K, Ca, Na, Ba, Mg оксиди

- намаляват температурата на

синтероване на порцелана,

- подобряват синтероването между

отделните керамични пластове и

- контролират коефициента на

термично разширение.


КАОЛИН

КВАРЦ




Метали, метални оксиди, фосфати и алуминати

- за посигане на оптичните

характеристики на ТЗТ

- при висока температура запазват

цвета си


КАОЛИН

КВАРЦ





Уранов оксид или оксиди на редки метали

- За постигане на

флуоресцентност на порцелана


КАОЛИН

КВАРЦ






Декстрин, захар, нишесте, алгинат, поливинилхлорид

- Подобряват слепването на частиците

на порцелана при смесване с вода


КАОЛИН

КВАРЦ









- Преди синтероването на

порцелана, оптичните

качества не са видими за

зъботехника. Това е

причината порцелановите

маси съответстващи на

емайл и дентин да се

кодират с помощта на

органични оцветители в

различни цветове. По този

начин зъботехникът може

да се ориентира в кои

участъци да нанесе

съответното количество

поцеланова маса.

дентинови

оцветители -

розово

емайлови

оцветители -

синьо

- При синтероването на

висока температура

пластификаторите и

органичните

разтворители изгарят без

да променят физичните

и механични качества на

порцелана.

- Порцелановата

конструкция придобива

естествен за ТЗТ цвят

благодарение на

неорганичните

оцветители – метални

оксиди и др.


ФЕЛДШПАТОВА ДЕНТАЛНА КЕРАМИКА –

според оптичните качества

Порцелановите прахове се смесват с дестилирана вода или специални течности (смеси от вода, алкохол и

глицерин) с помощта на специални моделажни четчици.



След смесване на порцелановите маси върху работен модел се нанася влажната порцеланова смес на слоеве

в точно определена последователност.



Керамична платформа с щифтове за поставяне на протезната

конструкция преди синтероване.



Нанасяне на керамични бои и

глазури.



ФЕЛДШПАТОВА ДЕНТАЛНА КЕРАМИКА – процес на СИНТЕРОВАНЕ

Синтероването е

процес на уплътняване

на частиците на

материал и образуване

на твърда маса под

въздействието на

висока температура

и/или налягане, без да

се достига до точката

на топене.

ФЕЛДШПАТОВА ДЕНТАЛНА КЕРАМИКА – процес на СИНТЕРОВАНЕ

Вакуумна керамична пещ за термично обработване:

1. Изсушаване на влажната порцеланова маса – 120 0С

2. Нагряване до 600 0С – изгарят орг. оцветители

3. Нагряване до 980 0С – втечнено аморфно фелдшпатово стъкло – включва се вакуум помпата и въздухът се изтегля

4. Понижаване на температурата – повишаване на атмосферното налягане







При процеса на синтероване,

порцеланът се свива около 18%







5. Глазиране на порцелана

1. Естествено глазиране – разтапяне на повърхностният пласт

2. Преглазиране – нанасяне на тънък слой напълно прозрачен порцелан - глазура


ПРЕДИМСТВА:

1. Отлични физични качества

2. Оптично възпроизвежда естествените ТЗТ,

3. Гладка повърхност – висока хигиена

4. Цветоустойчивост

5. Ниска топлопроводимост

6. Коефициент на термично разширение и относителна плътност, близки до ТЗТ

7. Не имбибира, не се разтваря, няма токсичност – биологично инертна

НЕДОСТАТЪЦИ:

1. Недостатъчни механични качества

2. Висока твърдост – VHN 500 – риск за абразия

3. Модул на еластичност – 69000 MPa, якост на огъване 95 MPa, якост на натиск – 150 Mpa и якост на опън 35 MPa

4. Голяма крехкост



1. Недостатъчни механични качества

2. Висока твърдост – VHN 500 – риск за абразия

3. Модул на еластичност – 69000 MPa, якост на огъване 95 MPa, якост на натиск – 150 Mpa и якост на опън 35 MPa

4. Голяма крехкост

Поява на пукнатини

ВИСОКОЯКОСТНИ КЕРАМИКИ

Повечето керамики имат две структурни фази

КИСЕЛИННО ОБРАБОТВАНЕ С

ФЛУОРОВОДОРОДНА КИСЕЛИНА

СТЪКЛОВИДНА КРИСТАЛНА

ОБРАБОТВАНЕ С ПЯСЪКОСТРУЙНИК

ОПРЕДЕЛЯ ЕСТЕТИЧНИТЕ ОПТИЧНИ КАЧЕСТВА

ВЪЗМОЖНОСТ ЗА АДХЕЗИВНО

ЦИМЕНТИРАНЕ

ОГРАНИЧАВА

ПУКНАТИНИ

ОПРЕДЕЛЯ МЕХАНИЧНИТЕ КАЧЕСТВА


ФЕЛДШПАТОВИ

АЛУМИНИЕВИ


ЦИРКОНИЕВ ДИОКСИД

ЯКОСТ НА ОГЪВАНЕ

MPa

ФРАКТУРНА ЖИЛАВОСТ

Klc

% НА КРИСТАЛНАТА

ФАЗА

95 0,9 20

200 2,5 55

450 4,5 85

1000 10 100

ЛИТИЕВ ДИСИЛИКАТ 400 3,5 70

МЕХАНИЧНИ КАЧЕСТВА


АЛУМИНИЕВА КЕРАМИКА

АЛУМИНИЕВ ПОРЦЕЛАН – фелдшпатов порцелан с 50%

алуминиев триоксид, 1965 г.

Алуминиевият триоксид притежава изключително високи механични качества. Кристалната фаза е причина за увеличение на якостта, но транспарентността се влошава и оптичните качества са незадоволителни.





АЛУМИНИЕВА КЕРАМИКА с високо съдържание около 85%






АЛУМИНИЕВА КЕРАМИКА с високо съдържание около 85%


АЛУМИНА 99,5 % алуминиев триоксид – кристална структура

за инкрустиране с фелдшпатов порцелан.


1. ИНФИЛТРИРАНИ СТЪКЛОКЕРАМИКИ –

СТЪКЛОВИДНАТА ФАЗА – силикатно стъкло

КРИСТАЛНАТА ФАЗА – левцит, алуминиеви, магнезиево-

алуминиеви, литиеви, циркониеви оксиди


Съчетават якостните качества на кристалната фаза и транспарентността на

стъкловидната







Механичните качества

ограничават

използването до

единични коронки и

малки мостови

протези във

фронталната зона







2. ЛИТИЕВО ДИСИЛИКАТНА КЕРАМИКА–

Кварц, литиев диоксид, фосфорен оксид, алуминиев оксид,

калиев оксид – виолетово оцветени блокчета със стъкловидна

структура



2. ЛИТИЕВО ДИСИЛИКАТНА КЕРАМИКА –

Произвеждат се блокчета за CAD-CAM или за прес техника.

След синтероване по-голямата част от аморфната структура около

70% се превръща в игловидни кристали от литиев дисиликат.




Кварц, литиев диоксид, фосфорен оксид, алуминиев оксид,

калиев оксид – виолетово оцветени блокчета със стъкловидна

структура




Наличието на стъклена фаза в състава на този вид керамика

позволява адхезивен протокол за циментиране на протезната

конструкция чрез киселинно обработване с флуороводородна

киселина.

ЦИРКОНИЕВ ДИОКСИД ZrO2


В зависимост от температурата съществува в три кристални форми:

1. Моноклинна – до 1173 0С

2. Тетрагонална - от 1173 - 2370 0С - най-високи

механични качества, стабилна при стайна

температура чрез добавяне на метални оксиди.

3. Кубична – над 2370 0С



В зависимост от температурата съществува в три кристални форми:


95% - ZrO2 - циркониев диоксид

5% Y2O3 - итриев оксид

КРИСТАЛНАТА СТРУКТУРА – итриево тетрагонални

циркониеви поликристали Y-TZP yttria tetragonal

zirconia polycrystal



CLAMPING EFFECT

При поява на

пукнатина от

механичното

натоварване

тетрагоналната

структура се променя

в моноклинна, която

поради разширението

си от 2-5% води до

притискане и

ограничаване на

разпространението на

пукнатината



CLAMPING EFFECT



CAD-CAM технология за производство на субструктура за инкрустация с

фелдшпатов порцелан



Изпичане на фелдшпатов порцелан

върху структура от ZnO2




1. Висока твърдост – VHN 1300 – технологични проблеми за обработване на протезата, висока абразивност

2. Бял, опакерен, неестетичен цвят

3. Несигурна връзка към инкрустиращия материал – чрез капилярно проникване – адхезия 12-26 Mpa – опасност от адхезивни фрактури

4. Няма възможност за киселинна обработка – проблем при циментиране

5. Стареене на итриево стабилизирания циркониев диоксид – поява на микропукнатини и 30% по-ниски якостни качества.


ХИБРИДНИ КЕРАМИКИ

86 % керамична структура от подсилен с алуминиев триоксид

фелдшпатов порцелан и 14 % полимеризирала смес от

уретандиметакрилат и триетилендиметакрилат, 2013 г.

НАНОКЕРАМИКИ – нанокерамичини частици покрити със

силанов свързващ слой за по-добра химическа връзка с

омрежен полимер

СИНТЕРОВАН КЕРАМИЧЕН МАТРИКС ИНФИЛТРИРАН С ПОЛИМЕРИ

ХИБРИДНИ КЕРАМИКИ

СИНТЕРОВАН КЕРАМИЧЕН МАТРИКС ИНФИЛТРИРАН С ПОЛИМЕРИ

ПРЕДИМСТВА:

1. Модул на еластичност –300000-120000 MPa, якост на огъване 150-230 MPa, якост на натиск – 200-380 MРa – ЕЛАСТИЧНИ, НЕЧУПЛИВИ, АБСОРБИРАЩИ ДЪВКАТЕЛНИТЕ СИЛИ

2. Подлежат на киселинна обработка – адхезивно циментиране

3. Малка твърдост по Vickers – 100-250 MРa – лесно технологично обработване

Якост и показания за използване на високоякостни керамики

Доц. д р Т. Узунов, доктор...2020/04/10 · метални оксиди,...

Documents