amal gam

Amalgames dentairesP ColonC Mesgouez-MenezN Pradelle-Plasse

Résumé. – Les amalgames dentaires sont répartis en trois familles en fonction de la composition chimique dela poudre : les alliages conventionnels, les alliages à phase dispersée et les alliages HCSC («high copper singlecomposition»). Les deux dernières familles constituent les all iages non gamma 2 plus résistantsmécaniquement et vis-à-vis de la corrosion. L’hétérogénéité des alliages à phase dispersée limite cependantles performances physiques de ces matériaux. Les poudres sphériques HCSC offrent les meilleures propriétéstout en exigeant moins de mercure dans leur formulation. Les développements à venir devraient voir encorediminuer la proportion de mercure dans les amalgames dentaires tout en préservant des qualités demanipulation compatibles avec les indications cliniques du matériau. Les alliages au gallium, trèscorrodables, ne sont pas en mesure actuellement de remplacer les amalgames.© 2000 Editions Scientifiques et Médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés.

Introduction

Les amalgames dentaires restent le matériau d’obturation des dentspermanentes le plus ancien. Leurs nombreuses évolutions ontpermis des améliorations importantes de leurs propriétés physiqueset électrochimiques. À ce titre, c’est un matériau sur lequel lesdonnées de la littérature sont très riches, en particulier pour ce quiconcerne les études épidémiologiques qui manquent encore auxmatériaux plus récents [30, 45]. Les évolutions des propriétés desamalgames sont à l’origine d’une évolution de leurs caractéristiquesde mise en œuvre clinique, tant en ce qui concerne la mise en formedes cavités, les étapes d’insertion et de modelage du matériau, lestechniques de matriçage et de polissage. Les techniques de collagedes amalgames nécessitent à plus forte raison une compréhensiondes mécanismes de cristallisation pour sélectionner les produits decollage les mieux adaptés. C’est la raison pour laquelle il est difficileaujourd’hui de dissocier les données propres au matériau de cellesliées à la mise en œuvre clinique. Le caractère hétérogène dumatériau explique en effet bon nombre de ses propriétésmécaniques, électrochimiques et biologiques. C’est en effet à partirdes propriétés des phases constitutives des amalgames que l’on doitaborder les propriétés des amalgames.

À côté de ces aspects pratiques pour le clinicien, les amalgamesdentaires constituent un exemple tout à fait spécifique d’élaborationd’un alliage métallique à température ambiante en utilisant lespropriétés du mercure, seul métal pur liquide à cette température.Cette élaboration à température ambiante conditionne bon nombredes propriétés de ces matériaux en rapport avec les lois de lathermodynamique.

Enfin, si l’amalgame reste aujourd’hui le matériau d’obturation leplus utilisé dans le monde, les données toxicologiques liées àl’emploi du mercure et à la libération de vapeurs de mercure à partirdes obturations placées en bouche impliquent de prendre en compte

Pierre Colon : Maître de conférences des Universités, praticien hospitalier.Catherine Mesgouez-Menez : Ancienne assistante hospitalo-universitaire.Nelly Pradelle-Plasse : Assistante hospitalo-universitaire.Département d’odontologie conservatrice-endodontie, unité de formation et de recherche d’odontologieParis VII Garancière, service d’odontologie Hôtel-Dieu Garancière, 5, rue Garancière, 75006 Paris, France.

ces données et d’en tirer les conséquences sur les indications et lesconditions de manipulation du matériau. Les alliages à base degallium, s’ils ne sont pas des amalgames, seront cependant évoquésdans la mesure où leur principe de réaction est très proche de celuides amalgames et qu’ils sont présentés comme une alternative pourdes raisons biologiques.

Historique

L’amalgame dentaire semble être apparu pour la première fois enChine au IVe siècle avant JC. Il s’agissait d’une pâte composéed’argent, d’étain et de mercure.En Europe, Louis Nicolas Régnart préconise, en 1818, l’utilisationdu « métal de Darcet » composé de bismuth, plomb, étain. Régnartincorpore du mercure dans la formule pour abaisser le point defusion de l’alliage.Pour sa mise en place, l’alliage nécessitait une fusion préalable à96 °C ce qui le rendait peu adapté à l’usage dentaire. Taveau, en1826, introduit la pâte d’argent constituée d’argent et de mercure.Cet amalgame, préparé à froid, était fabriqué à partir de limaillesobtenues en usinant des pièces de monnaie [58].En 1833, les frères Groscour distribuent, aux États-Unis, le « métalroyal » par leur société « Grawcour », dérivé de la formule deTaveau. Il y eut beaucoup d’intoxications mercurielles.En 1845, la charte « Amalgam peace » est signée aux États-Unis parles membres de l’American Society of Dental Surgeons ; elle interditl’utilisation du matériau et exclut tous les dentistes qui l’utilisent.En 1855, Townsend ajoute de l’étain à la formule de la poudre. Lamême année, Flagg ajoute du cuivre ce qui amélioreconsidérablement les propriétés mécaniques.En 1895, Black met en évidence les variations dimensionnelles dumatériau.En 1896, il publie les propriétés physiques d’une poudre pouramalgame de formulation précise [7] : Ag : 68 %, Sn : 26 %, Cu : 5 %,Zn : 1 % (pourcentages pondéraux).En 1929, l’American Dental Association adopte dans sa spécificationn° 1 une formulation dérivée de celle de Black.

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Toute référence à cet article doit porter la mention : Colon P, Mesgouez-Menez C et Pradelle-Plasse N. Amalgames dentaires. Encycl Méd Chir (Editions Scientifiques et Médicales Elsevier SAS, Paris, tous droits réservés),Odontologie, 23-065-M-10, 2000, 14 p.

Définitions

Un amalgame est un type spécial d’alliage dans lequel l’un desconstituants est le mercure [55].Un amalgame est un alliage de mercure avec un ou plusieurs autresmétaux [16].La trituration est le processus de mélange de la poudre avec lemercure liquide. Le matériau se présente alors sous une formeplastique intermédiaire entre solidus et liquidus.La réaction d’amalgamation commence avec la trituration et sepoursuit avec la cristallisation des nouvelles phases. Elle se prolongedans le temps.

Poudres pour amalgame

Les poudres interviennent sur les propriétés de l’amalgame par leurcomposition chimique, leur morphologie, leur granulométrie, leurétat de surface. Chacune de ces caractéristiques influence de façonconsidérable les propriétés physiques et les qualités de manipulationde l’amalgame.

CLASSIFICATION

On peut classer ces poudres en fonction de leur morphologie ainsiqu’en fonction de leur composition chimique.

¶ En fonction de leur morphologie

La morphologie permet de distinguer des particules sous forme decopeaux, polyédriques, qui résultent de l’usinage d’un barreau issude la coulée initiale. Ces particules se caractérisent par un état desurface très irrégulier, une géométrie mal contrôlée, unegranulométrie variée définie par des tamisages successifs. Cespoudres qui, seules, répondent au terme de limailles se caractérisentpar une faible réactivité avec le mercure, associée à une résistanceimportante à la condensation. Cette morphologie est celle qui exigela plus grande quantité de mercure pour réaliser la réactiond’amalgamation (fig 1).Les particules sphériques résultent d’un procédé d’atomisation utilisécouramment au niveau industriel pour élaborer des poudresmétalliques destinées à de hautes technologies (frittage, contactsélectriques, etc). La géométrie de ces particules est parfaitementcontrôlée de même que leur état de surface très régulier. Cesparticules sont généralement élaborées sous atmosphère inerte(azote, argon) ce qui limite considérablement la présence d’oxydesen surface. Ces particules sont très réactives ce qui implique unecinétique de prise élevée mais une quantité de mercure limitée pourobtenir l’amalgamation (fig 2).Les particules sphéroïdales sont voisines des particules sphériquesdans leur processus d’élaboration. Le refroidissement intervient trèsrapidement ce qui empêche les gouttes de métal liquide de retrouverleur forme sphérique. Cette morphologie permet de concilier l’étatde surface des particules sphériques avec une résistance à lacondensation plus proche de celle des particules en copeaux (fig 3).Certains fabricants, compte tenu des propriétés spécifiques dechaque morphologie de particule, proposent des poudres sous formed’associations de différentes morphologies (sphères et copeaux,particules sphéroïdales et copeaux, sphères et particulessphéroïdales) (fig 4).

¶ En fonction de leur composition chimique

La composition chimique permet de distinguer trois familles depoudres pour amalgame dentaire.Les poudres conventionnelles entrent dans le cadre de la spécificationn° 1 de l’ADA éditée en 1934. Cette formulation est issue des travauxde Black de 1896 et reste provisoirement commercialisée en Francepour ses qualités de prix de revient (tableau I).

L’or et le platine considérés comme des métaux étrangers à laformule peuvent être incorporés.Cette formulation à partir des métaux purs présente l’avantage desimplifier la présentation. En fait, on ne retrouve aucun de cesmétaux à l’état pur dans la formule de la poudre. Après fusion desdifférents constituants et obtention de la poudre, ces métaux seretrouvent sous forme alliée et plus particulièrement sous forme de

1 Les particules sous forme de copeaux présentent un état de surface très irrégulier.

2 Les particules sphériques sont lisses et régulières. On peut apercevoir les jointsde grain sur les grosses particules.

3 Les particules sphéroïdales sont proches des particules sphériques. Seule leur formeles différencie.

23-065-M-10 Amalgames dentaires Odontologie

2

composés intermétalliques appelés phases. La phase principale quel’on rencontre au niveau d’une poudre conventionnelle est la phasegamma Ag3Sn (phase γ), le cuivre se combinant avec l’étain pourformer une phase epsilon Cu3Sn (phase e). On est ainsi en présenced’une phase dominante (γ) et d’une phase qui n’existe qu’à l’état detraces dans cette formule (e). En pratique, ces phases binaires sontobtenues lors des traitements thermiques qui suivent la coulée dulingot. Les caractéristiques de ces traitements thermiques influentconsidérablement sur l’homogénéisation des phases binaires.Quelques formules d’alliage en poudre conventionnelle contenaientjusqu’à 3 % de mercure afin de faciliter la réaction d’amalgamation.Cette incorporation de mercure donne lieu à l’apparition d’unephase ternaire argent, mercure, étain (Ag9Hg20Sn) (phase â1).Les poudres pour alliages à phase dispersée sont apparues en 1963 suiteaux travaux d’Innes et Youdelis [28]. Ces poudres sont hétérogènespuisqu’elles associent des particules d’une poudre conventionnellesous forme de copeaux à des particules sphériques constituées d’unbinaire eutectique argent-cuivre. Cet eutectique argent-cuivre estcomposé de 71,9 % en poids d’argent pour 28,1 % en poids decuivre, cette proportion étant obtenue à partir du diagrammed’équilibre.La poudre destinée à être amalgamée est obtenue en mélangeantdeux parties d’alliage conventionnel pour une partie d’eutectiqueargent-cuivre. La composition pondérale globale de la poudre estvoisine des proportions données dans le tableau II.Cette composition ne correspond bien sûr à aucun des éléments dela poudre, l’étain étant présent dans les seules particules en copeaux.La teneur en cuivre étant nettement plus élevée que celle des

poudres conventionnelles, on utilise le terme d’ « alliages à hauteteneur en cuivre » bien que les particules sous forme de copeaux necontiennent pas plus de cuivre que celles d’un alliage conventionnel.Ces poudres comprennent les mêmes phases que celles présentesdans les alliages conventionnels : Ag3Sn (γ) et Cu3Sn (e), auxquellesil faut ajouter l’eutectique argent-cuivre (AgCu) présent dans lesseules particules sphériques. Ces poudres sont hétérogènes sur leplan de leur composition chimique et donc de la densité desdifférentes particules, ce qui impose logiquement une présentationsous forme de capsules prédosées pour garantir une répartitionhomogène entre les différents constituants.Les poudres pour alliages ternaires sont consécutives aux travauxd’Asgar en 1974 [3]. On justifie cette appellation par le fait que cespoudres sont en général composées de trois constituants répartis defaçon identique dans toutes les particules. On emploie égalementpour ces poudres le terme anglo-saxon HCSC (high copper singlecomposition) que l’on peut traduire par : haute teneur en cuivre etcomposition uniforme. Ces poudres sont constituées comme lespoudres conventionnelles des phases Ag3Sn (γ) et Cu3Sn (e) maispar rapport à ces alliages les deux phases sont en quantitéappréciable puisque la quantité de cuivre peut atteindre 20 %. Lacomposition moyenne de ces poudres peut varier dans desproportions importantes. Le tableau III est donné à titre indicatif.Ces poudres sont élaborées selon toutes les morphologies possibles,ce qui permet d’obtenir un grand nombre de combinaisons. Parailleurs, les fabricants peuvent procéder à des adjonctionsd’éléments d’addition tels que l’indium, le platine, le palladium, lezirconium, le fluor. La norme AFNOR NF S 91-201 parue en avril1986 [2] définit quatre types de poudres en fonction de leurcomposition chimique qui reprennent pour les trois premières lesformulations décrites ci-dessus. La quatrième est définie commesuit : « alliages de composition originale ou contenant d’autrescomposants ». La composition chimique des poudres pouramalgame est ainsi définie dans la norme AFNOR en pourcentagespondéraux (tableau IV).

FABRICATION

Les méthodes de fabrication des poudres constituent un élémentessentiel du comportement clinique de l’amalgame. Ces méthodesde fabrication influent la cinétique de prise, le comportement dumatériau vis-à-vis de la condensation et du modelage, les propriétésphysicochimiques du matériau.

¶ Élaboration des poudres sous forme de copeaux

Les métaux purs, dont le degré de pureté n’est généralement pasprécisé par les fabricants, sont fondus ensemble pour former unbarreau cylindrique ou rectangulaire d’environ 12 à 20 cm2 desection sur 20 à 25 cm de longueur. Le refroidissement du barreauest relativement lent [16]. Un traitement thermique d’homogénéisationde 6 à 8 heures à 400 °C est alors pratiqué.

4 Certains fabricants proposent une association particules sphériques et copeauxafin d’optimiser les caractéristiques de manipulation.

Tableau I.

Pourcentages pondéraux

Argent 66-75

Étain 25-27

Cuivre 0-6

Zinc 0-1,9

Tableau II.


Argent 70

Étain 18

Cuivre 12

Tableau III.


Argent 50-65

Étain 20-32

Cuivre 12-22

Tableau IV.

Type Argent Étain Cuivre Mercure Zinc

1 65 % mini 29 % maxi 6 % maxi 3 % maxi 2 % maxi

2 65 % mini 29 % maxi 6 % mini 3 % maxi 2 % maxi

3 40 % mini 32 % maxi 6 % mini 3 % maxi 2 % maxi65 % maxi

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3

Un usinage mécanique permet d’obtenir des copeaux qui sontensuite tamisés de manière à contrôler la granulométrie.Les contraintes mécaniques occasionnées par l’usinage sont àl’origine d’hétérogénéités au sein des copeaux dont la périphérie estécrouie. C’est la raison pour laquelle certains fabricants traitent cespoudres entre 60 et 100 °C durant 1 à 6 heures [16].

¶ Élaboration des particules sphériques et sphéroïdales

Ces particules sont obtenues par les procédés d’atomisation à partirde l’alliage en fusion. Le principe et les paramètres qui déterminentla dimension des particules sont parfaitement codifiés (fig 5).

dm = Kµm

µg

1

w(1 + )

M

A

– dm représente le diamètre moyen des particules atomisées ;

– K est une constante qui dépend de α et de h ;

– µm représente la viscosité du métal liquide ;

– µg la viscosité du gaz ;

– W le nombre de Webber = δ V2Dγ : δ est une constante, V

représente la vitesse du gaz et γ sa tension superficielle. Dcorrespond au diamètre de l’orifice d’écoulement du métal liquide(fig 5) ;

– M est le débit massique du gaz et A le débit massique du métalliquide.Il est donc possible avec cette méthode de contrôler précisément lediamètre des particules et de réaliser une granulométrie variée enmélangeant des particules issues de plusieurs coulées, ou bien de neréaliser qu’une seule coulée en faisant varier durant la pulvérisationles paramètres ci-dessus énoncés.L’atomisation est effectuée dans un gaz inerte (azote ou argon) oudans l’air. Les caractéristiques du refroidissement des particules vontdéterminer leur forme et leur état de surface. Un refroidissementextrêmement rapide ne permet pas aux particules de retrouver leurforme sphérique et l’on obtient alors des particules sphéroïdales.Un refroidissement plus lent au contraire peut influencer la forme etl’état de surface car les particules non encore solidifiées peuventinterférer entre elles et avec les parois de l’enceinte d’élaboration.Ces méthodes d’élaboration sont beaucoup plus coûteuses etrelèvent d’un procédé industriel spécifique à la métallurgie despoudres.

¶ Traitements thermiques

Nous avons envisagé précédemment les traitements thermiquesd’homogénéisation induits par les procédés de fabrication desalliages en copeaux.

Par ailleurs, divers traitements thermiques peuvent être pratiquésaussi bien sur les particules sphériques que sur les copeaux. Cestraitements ont pour but de modifier la cinétique de la réactiond’amalgamation en rapport avec les impératifs cliniques demanipulation. Tous ces traitements restent des secrets de fabricationmais l’environnement au sein duquel ils sont conduits joue un rôletout aussi essentiel. Une simple oxydation de surface permet déjàde ralentir les processus de diffusion du mercure au sein desparticules de poudre.L’élaboration des copeaux ou des particules sphériques est le refletde deux générations de techniques métallurgiques.La granulométrie des particules est beaucoup mieux contrôlée dansle cas des sphères que dans celui des copeaux dont le passage surplusieurs tamis implique un écart type important.Les traitements thermiques pratiqués sur les poudres, dans le casdes copeaux, sont avant tout des traitements d’homogénéisation. Ils’agit presque à l’opposé de détériorer volontairement l’état desurface des sphères afin qu’une couche d’oxyde en surface ralentisseles processus de diffusion [10].L’état de surface des particules sphériques est plus lisse et régulierque celui des copeaux. La mouillabilité par le mercure sera plusfacile et la cinétique de réaction toujours plus rapide.La surface développée des copeaux est pourtant plus importante quecelle des sphères. Cependant, l’état de surface très tourmenté de cescopeaux rend la surface « accessible » au mercure moins importanteque dans le cas des sphères.Les particules sphériques glisseront facilement les unes sur les autreslors de la condensation dans la cavité. C’est ce qui explique cettetendance de l’amalgame à remonter de chaque côté du fouloir sicelui-ci est choisi trop petit.

GRANULOMÉTRIE

Les poudres pour amalgame élaborées autrefois comportaient desparticules volumineuses comprises entre 60 et 300 µm. Cettegranulométrie avait pour conséquence une expansion lors de laréaction d’amalgamation provoquée par la croissance anarchiquedes phases nouvelles. Par la suite, des poudres plus fines sontapparues sous les noms de finecut (environ 75 µm) ou microcut(environ 10 µm).La granulométrie intervient à trois niveaux :

– la cinétique de prise : plus la granulométrie est importante, plusla surface développée de chaque particule est faible rapportée à lamasse d’alliage, plus la cinétique de prise sera lente (interfacemercure-particule de poudre faible) ;

– les variations dimensionnelles : plus la granulométrie est faible,plus l’expansion diminue ;

– les propriétés mécaniques : une granulométrie mélangée limite lesporosités et limite la quantité de phases mercurielles issues de laréaction d’amalgamation. Ces phases mercurielles présentant lesmoins bonnes propriétés mécaniques, on comprend l’intérêt delimiter leur présence.Les granulométries sont généralement mélangées, dans unefourchette comprise entre 5 et 100 µm. L’expansion dans cesconditions est quasi nulle et les porosités sont limitées. Il est plusfacile de contrôler cette granulométrie avec des particules sphériquesplutôt qu’avec des particules sous forme de copeaux de formepolyédrique.

PRÉSENTATIONS

Les présentations sous forme de vrac devant être interdites enFrance, seules les formes prédosées restent disponibles.Les capsules restent les plus répandues et les plus faciles à utiliser.Les tablettes ou pastilles peuvent être intégrées dans des capsulesspécifiques avec la dose correspondante de mercure prédosée dansune poche de polyéthylène qui s’ouvre lors de la trituration.

Métal liquide

Particules de poudre solidifiées

hD

α

Refroidissement

5 L’élaboration des particules sphéri-ques est conduite sous gaz inerte. Le métalfondu sous l’action d’un arc électrique estpulvérisé selon des critères biendéterminés.


4

Mercure

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES

Le mercure est le seul métal liquide à la température ordinaire. Lasolubilité du mercure métallique dans l’eau est très faible ; enrevanche, la solubilité des sels et oxydes est plus importante(tableau V).La tension de vapeur du mercure métallique est faible maissuffisante pour émettre des vapeurs toxiques en quantité appréciabledès la température ordinaire [29].

TOXICOLOGIE

Le mercure métallique n’est pas irritant pour la peau et lesmuqueuses [20]. En cas d’exposition aux vapeurs de mercure, lesorganes touchés préférentiellement sont le système nerveux et lesreins. En cas d’intoxication chronique, on parle d’hydrargyrisme.L’encéphalopathie qui en résulte se traduit par des signes tels quel’anxiété, l’émotivité, l’insomnie. Secondairement apparaissent destremblements des doigts et de la face.L’ingestion de mercure métallique n’entraîne pas d’intoxicationsystémique du fait de la faible absorption digestive. À l’opposé,l’ingestion de sels mercuriques est hautement toxique entraînantvomissements, diarrhées, insuffisance rénale aiguë [29].La valeur limite de moyenne d’exposition (VME) admise dans l’air,en France, par le ministère du Travail est de 50 µg/m3.Le mercure organique est constitué de dérivés méthyle, alkyle ouaryle. Il est apporté par l’alimentation (poisson, eau de boisson). Ladose hebdomadaire limite acceptable d’apport de mercure organiqueest de 3,3 µg/kg [20].

Phases constitutivesdes amalgames dentaires

Si les propriétés des amalgames dentaires sont tellementdépendantes des phases qui les constituent, il est logique de mieuxcomprendre les structures et les propriétés de ces phases. Poursimplifier, nous ne raisonnerons que sur des phases binaires quisuffisent à comprendre les mécanismes de prise et la structure desamalgames. On sait en fait qu’à l’état solide, d’autres mécanismesde diffusion, notamment de l’étain, sont susceptibles de former descomposés ternaires qui ne sont pas d’ailleurs nécessairementstables [19].

DIAGRAMMES BINAIRES AG-SN, AG-CU, CU-SN, AG-HG

Nous avons vu que les phases intervenant dans la structure de lapoudre sont les phases Ag3Sn et Cu3Sn auxquelles il faut ajouterl’eutectique argent-cuivre qui n’est cependant pas un composéintermétallique.Les diagrammes d’équilibre permettent de mettre en évidence lesdomaines d’existence de ces composés (température et proportionrelative des constituants) et vont permettre de déterminer lestraitements thermiques les plus appropriés pour homogénéiser cesphases [25].

La phase Ag3Sn (γ) est issue d’une transformation péritectique à480 °C (fig 6). On peut constater que le domaine d’existence est trèsétroit, les proportions s’établissant à 26,8 % en poids d’étain pour73,2 % en poids d’argent. Cette température de 480 °C implique destraitements thermiques d’homogénéisation à une températureinférieure ; c’est la raison pour laquelle ces traitements sontgénéralement voisins de 400 °C.La phase Cu3Sn est issue d’une transformation péritectoïde à 640 °C(fig 7). Le domaine d’existence est également très étroit pour desproportions de 38,37 % en poids d’étain pour 61,63 % de cuivre.La phase Cu6Sn5 résulte d’une première transformation à 415 °Csuivie d’une autre à 227 °C. Le rapport pondéral s’établit à 60,89 %en poids d’étain pour 39,11 % de cuivre.L’eutectique argent-cuivre (AgCu) résulte d’une transformationeutectique à 779 °C. La proportion pondérale s’établit à 28 % enpoids de cuivre pour 72 % en poids d’argent.On constate que les proportions relatives des phases constitutivesdes poudres pour amalgame déterminent la composition en métauxpurs de l’alliage.Les phases mercurielles sont les phases argent-mercure etétain-mercure.La première est habituellement écrite Ag2Hg3

[16], cependant la formeAg3Hg4 est souvent également présente [25]. Cette cohabitation desdeux formules est inhérente à l’arrangement des atomes susceptibled’intervenir à température ambiante.Il en est de même pour la phase étain-mercure que l’on écrithabituellement Sn7-8Hg pour mentionner l’existence simultanée dela forme Sn7Hg et de la forme Sn8Hg.

PROPRIÉTÉS DES PHASES BINAIRES

Les propriétés des phases binaires sont à la base des propriétés del’amalgame. On ne peut expliquer le comportement d’un amalgamequ’à partir de l’analyse des propriétés des phases qui le constituent.Ce ne sont donc pas les propriétés des métaux purs qui influent sur lespropriétés des amalgames mais bien celles des phases binaires.Les principales valeurs sont regroupées dans le tableau VI : lesvaleurs de dureté sont issues principalement des travaux de Blanc-Benon [9] ; les valeurs des potentiels de corrosion sont issues destravaux de Sarkar et Greener [53] ; la structure cristallographique deHansen [25].

Tableau V.

MercureOxyde

mercuriqueChlorure

mercurique

Formule Hg HgO HgCl2

Densité 13,55 11,14 5,4

Tension de vapeur 0,16 à 20 °C

(Pa) 1,69 à 50 °C

Hydrosolubilité à 20 °C 0,02 mg/L 52 mg/L 66 g/L

10 20 30 40 50 60 70 80 901 000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

Tem

péra

ture

(°C

)

960,5°

724° 19,5 (21)11,5(12,5)

9,35(10,2)

11,8(12,8)

18(19,5)

22,85(24,6) 25

(26,8)

96,2(96,5)

49,6 (52)480°α

or (Ag)

18°

221° 232°

100 20 30 40 50 60 70 80 90 100Pourcentage atomique d'étain

Pourcentage en poids d'étain

Ag Sn

23,7

(25

,5)

ε

ζ

6 Le diagramme argent-étain permet de visualiser le domaine d’existence restreintde la phase gamma qui limite les variations de composition chimique des poudres.


5

On peut noter les faibles propriétés de la phase gamma 2 tant sur leplan de la dureté que sur celui de la résistance à la corrosion. Cecisuffit à expliquer l’intérêt des formules dites non gamma 2, qu’ellessoient du type dispersion de phase ou HCSC.Par ailleurs, il est évident que l’amalgame est un matériauhétérogène, tant sur le plan des propriétés mécaniques desdifférentes phases que sur celui de la résistance à la corrosion avecdes possibilités de micropiles qui vont se former au sein même dumatériau. C’est ce qui explique les phénomènes de corrosionsélective d’une phase par rapport à une autre.

Réaction d’amalgamation

DÉFINITIONS

C’est la réaction à froid du mercure liquide sur une poudremétallique qui conduit à la formation d’un alliage solide cristallisé.On divise classiquement la réaction d’amalgamation en troisétapes [58].

L’imprégnation correspond à l’initiation de la diffusion du mercureau sein des particules de poudre. Cette diffusion se poursuit tout aulong de l’évolution du matériau. Cette imprégnation est dépendantedu processus de trituration qui, par apport d’énergie mécanique,transformée partiellement en énergie thermique, accélèreconsidérablement l’étape d’initialisation de la réaction. Lesfrottements intervenant entre les particules de poudre vont en effetsupprimer les couches d’oxyde en surface et augmenter latempérature de la masse d’alliage plastique.L’amalgamation proprement dite est la réaction chimique du mercuresur les différentes phases constitutives de la poudre.C’est une étape de dissolution d’un certain nombre de composésavant la précipitation ou la cristallisation de nouvelles phases.La cristallisation voit l’apparition et la croissance de ces phasesnouvelles. Le matériau voit ses propriétés mécaniques augmenter.Cette cristallisation se poursuit dans le temps.Deux particularités de la réaction d’amalgamation doivent êtresoulignées :

– l’élaboration d’un nouvel alliage métallique s’effectue à froid cequi va impliquer une faible stabilité sur le plan thermodynamique.La réaction est partielle et les phases initialement présentes dans lapoudre constituent la trame autour de laquelle les nouvelles phasess’organisent ;

– la cinétique de réaction est régie par des mécanismes dedissolution-précipitation [49] qui vont déterminer la structure finalede l’alliage.Il s’ensuit une réaction très lente faisant intervenir un grand nombrede paramètres susceptibles d’interréagir entre eux. En effet, lasolubilité relative des différents éléments dans le mercure, voire lasolubilité de certains composés au sein d’une phase en formation [52],modifie constamment la structure cristallographique de l’ensembledurant la réaction.

CRISTALLISATION DES DIFFÉRENTES PHASESEN FONCTION DU TYPE DE POUDRE

Selon les différents types de poudre, Marshall [41] décrit les réactionssuivantes :

– Amalgame conventionnel :

– Ag3Sn + Hg → Ag2Hg3 + Sn7-8Hg + Ag3Sn (résiduel).À la fin de la réaction, Craig [16] donne les proportions suivantesen volume des différentes phases :

– Ag2Hg3 : 56 % ;

– Ag3Sn : 32 % ;

– Sn7-8Hg : 12 %.

– Amalgame à phase dispersée :

– Ag3Sn + AgCu + Hg → Ag2Hg3 + Cu6Sn5 + (Ag3Sn + AgCu)(résiduels) + Sn7-8Hg (Sn7-8Hg est en faible quantité et disparaîtraprogressivement avec la poursuite de la réaction d’amalgamation).

– Amalgame HCSC :

– Ag3Sn + Cu3Sn + Hg → Ag2Hg3 + Cu6Sn5 + (Ag3Sn + Cu3Sn)(résiduels).

La croissance des phases Ag2Hg3 et Cu6Sn5 à partir de la surfacedes particules de poudre est représentée sur la figure 8, d’aprèsOkabe [49].

20 25 30 35 40

10 15 20 25 30

900

800

700

600

500

400

300

10 20 30 40 50 60 70 80 90

15,5 (25,5)

755°

676°

640°

590°640°

798°13,1

(22,0)

14,9 (24,6)

16,5 (27,0)

β

415°

20,5 (32,55)

ζ

ζ

582°

δ

δ

350°

586°

γ

γ

ε

ε

350°

1 100

1 000

900

800

700

600

500

400

300

200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Cu Sn

Pourcentage en poids d'étain

Pourcentage atomique d'étain

1 083°

586°

520°

7,7(13,5) β

19,1 (30,6)

43,5 (59,0)86,7 (92,4)

45,5 (60,9)

43,1 (58,6)

98,7 (99,6)44,8 (60,3)0,7 (1,3)

415°

640°

227° 232°

186°189°

Tem

péra

ture

(°C

)

9,1(15,8)

α or (Cu)

η'

6,2 (11,0)

798°

9,1

7 Le diagramme cuivre-étain est complexe. Les phases présentes dans les amalgamesrésultent de transformation à l’état solide. Leur domaine d’existence est particulière-ment restreint.

Tableau VI. –

Phase Symbole Structure cristallographique Dureté Vickers E corrosion en solution de Ringer

Sn7-8Hg γ2 hexagonale 60 - 250 mV/ECS

Cu6Sn5 n' orthorhombique 200 - 180 mV/ECS

Cu3Sn e orthorhombique

Ag3Sn γ orthorhombique 200

Ag2Hg3 γ1 cubique complexe 100 + 300 mV/ECS


6

La croissance des phases Ag2Hg3 et Cu6Sn5 à partir de la surfacedes particules de poudre peut être visualisée par examen enmicroscopie électronique à balayage pendant la réactiond’amalgamation (fig 9). Un plus fort grandissement permet de bienidentifier les cristaux de phase Cu6Sn5 (fig 10) et les plages lisses dephase Ag2Hg3 (fig 11).On se rend compte du rôle de matrice que joue la phase gamma 1(Ag2Hg3) qui assure la cohésion de l’ensemble des particules depoudre attaquées partiellement en surface mais non totalementréagies, l’interface entre ces deux éléments étant constitué par laprésence des cristaux de phase Cu6Sn5.

¶ Variations dimensionnelles associéesà la réaction d’amalgamation

Blanc-Benon et al [ 8 ] ont mis en évidence les variationsdimensionnelles qui pouvaient être associées à la réactiond’amalgamation sur un amalgame conventionnel. Ils distinguentquatre domaines :

– domaine 1 : phase de contraction, les porosités macroscopiquesdues à la mauvaise mouillabilité entre la poudre et le mercure sontprogressivement éliminées. À ce stade, la dureté est presque nulle ;

– domaine 2 : stabilité dimensionnelle. Les cristaux des nouvellesphases sont en cours de formation ;

– domaine 3 : expansion due à la fin de la croissance des phasesnouvelles. Les cristaux se gênent les uns les autres. À la fin de cestade, il n’existe plus de phase liquide et la dureté est stabilisée ;

– domaine 4 : légère contraction. Ce domaine traduit une évolutionlente de la structure au niveau de laquelle des microporosités sontprogressivement éliminées par diffusion à l’état solide.

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA RÉACTIOND’AMALGAMATION

¶ Composition chimique de la poudre

La composition chimique détermine la proportion relative desphases Ag3Sn et Cu3Sn et donc influence la structure finale. Laprésence d’un eutectique AgCu induit une réaction complémentairequi permet de faire disparaître progressivement la phase gamma 2.Ceci explique une réaction d’amalgamation relativement lente desalliages à phase dispersée. La présence d’éléments d’addition telsque palladium, indium, zirconium, zinc, fluor peut égalementintervenir sur les cinétiques de réaction. Précisons, en ce quiconcerne le zinc, les risques d’expansion retardée dus à unecontamination par l’humidité durant la condensation du matériau.C’est la raison pour laquelle cet élément a tendance à disparaîtredes formules actuelles, même si certains lui attribuent des qualités,en particulier pour limiter la présence de porosités [40].

¶ Traitements thermiques des poudres

Ces traitements, généralement voisins de 400 °C pendant 6 à8 heures [16], vont avoir une influence sur :

– la proportion relative des phases ;

– la réactivité de la surface ;

– la répartition des phases au sein des particules de poudre. SelonOkabe [49], la phase Cu3Sn se localise préférentiellement au niveaudes joints de grain.

¶ Morphologie, dimension, état de surfacedes particulesLa morphologie et la dimension des particules vont avoir uneincidence sur le rapport entre la surface développée des particuleset la masse de poudre considérée. Plus ce rapport est élevé, plus lacinétique de réaction est grande.L’état de surface résultant du processus d’élaboration (usinage ouatomisation) peut modifier la rugosité de la surface et donc samouillabilité par le mercure. Là encore, ce facteur va influencer lacinétique de prise [59].

¶ Espèces adsorbées à la surface des particulesHennequin [27] montre que la présence de sulfures d’argent diminuela réactivité de la surface. La présence d’autres éléments susceptiblesde s’adsorber, tels que l’oxygène ou le chlore, diminue elle aussi lacinétique de réaction.Les conditions d’élaboration et de stockage des poudres pouramalgame qui conditionnent la présence d’espèces adsorbées sontdonc essentielles.

¶ Rapport poudre-mercureSelon la loi Le Chatelier, l’augmentation de la quantité de mercureva entraîner un déplacement de la réaction vers la droite, c’est-à-dire dans le sens d’une consommation plus importante des phasesinitiales Ag3Sn et Cu3Sn.Une méthode de calcul permettant de déterminer sur un alliageconventionnel en fonction du rapport poudre-mercure la proportiondes différentes phases après amalgamation serait possible. Leproblème est cependant complexe si l’on considère que lacondensation de chaque apport entraîne une remontée du mercurevers la surface de l’obturation. On n’obtient donc jamais en cliniqueune répartition homogène des différentes phases au sein dumatériau.

¶ Énergie de triturationL’énergie mécanique transformée pour une part en énergiethermique, apportée au système durant la trituration, va accélérer lacinétique de prise. Par ailleurs, cet apport d’énergie est égalementresponsable de la fracture de particules de poudre [27, 59] qui vontainsi modifier la surface développée et créer de nouveaux centresde cristallisation.

¶ Pression de condensationElle intervient également comme un apport d’énergie mécanique ausystème, ce qui explique les différences de cinétique de priseconstatées [60].

Cu Sn Ag (Sn)

Cu Sn3 Ag Sn3Cu Sn3 Ag Sn3

Cu Sn6 5

MERCURE

Cu Sn3 Ag Sn3

MERCURE

Ag Hg2 3

8 Sur ces schémas d’après Okabe [49], on peut comprendre la croissance initiale des premiers cristaux de phasegamma 1 et de phase cuivre-étain.

*A*B

*C


7

La condensation va avoir pour effet de comprimer les particules dephase résiduelle et de rejeter en périphérie les phases riches enmercure [27]. Cette étape a donc des incidences sur la structure finaledu matériau et sur ses propriétés physicochimiques [31, 56].

¶ Température de l’alliageLa cinétique de réaction est liée à la température de conservation del’alliage en bouche, soit 37 °C. Le matériau est en effet inséré enbouche durant sa phase plastique et donc au tout début de laréaction d’amalgamation.

INTERACTION RÉACTION D’AMALGAMATION -PROPRIÉTÉS PHYSIQUES, MÉCANIQUES

ET PHYSICOCHIMIQUES

Les différents paramètres cités précédemment conditionnent lespropriétés physiques, mécaniques et électrochimiques desamalgames dentaires, propriétés dont l’étude est donc susceptiblede fournir des informations sur la réaction d’amalgamation.La proportion relative des phases intervient en particulier sur lespropriétés mécaniques car les phases mercurielles sont peurésistantes. Il est donc intéressant de limiter la formation de phase

9 Surface d’un amalgame sphérique HCSC (high copper single composition).A. 4 minutes après la fin de la trituration. La phase gamma 1 et la phase Cu6Sn5

commencent à se former [12].B. 6 minutes après la fin de la trituration, les cristaux de phase gamma poursui-vent leur croissance en s’étalant à la surface des sphères.C. Situation à 9 minutes.

*A *B

*C *D

*E *FD. Situation à 14 minutes. On note l’évolution de la plage de phase gamma 1 entre lesdeux sphères.E. 20 minutes après la fin de la trituration, certaines plages de phase gammase rejoignent.F. Structure de l’amalgame cristallisé 80 minutes après la fin de la trituration.


8

gamma 1 afin de limiter le rôle de cette phase à un rôle de matrice.La quantité de mercure présente initialement dans le dosage descapsules tend progressivement à diminuer, en particulier avec lespoudres sphériques. Le pourcentage pondéral de mercure voisin de50 % dans les formules traditionnelles d’alliages en copeaux estabaissé à 42 %, voire moins de 40 % pour les formules les plusrécentes (Sphéralloyt, Sécuralloyt).L’évolution de la dureté ou de la résistance à la compression rendcompte de la cinétique de prise, ce qui est d’ailleurs repris dans lanorme française [2].Le comportement électrochimique permet, quant à lui, de déceler laprésence de certaines phases [53].La présence de porosités observées sur des clichés micrographiquesrend qualitativement compte de la réaction d’amalgamation.

FIN DE RÉACTION

La phase gamma 2 présente dans les amalgames conventionnelsainsi qu’en faible quantité dans les amalgames à phase dispersée atendance à décroître, tandis que la phase Cu6Sn5 a tendance àaugmenter [41].Okabe et al [49] constatent la décomposition de la phase gamma 2 etcertaines zones localisées de dégradation de la phase gamma 1, aussibien sur des amalgames conventionnels que sur des alliages à phasedispersée. L’étain libéré par la dégradation de la phase gamma 2pourrait réagir avec la phase Cu3Sn résiduelle pour former la phaseCu6Sn5, ce qui explique la disparition rapide de la phase gamma 2

dans les alliages à haute teneur en cuivre. Selon ces auteurs, lemercure libéré serait susceptible de migrer au sein de la phasegamma 1 en entraînant une dégradation de cette dernière.Ces processus seraient indépendants des phénomènes de corrosionet en relation avec la relative instabilité des phases mercurielles [42].

STRUCTURES OBTENUES APRÈS AMALGAMATION

Les amalgames sont des matériaux métalliques dont les propriétésmécaniques sont conférées essentiellement par les particules depoudre attaquées d’une façon centripète par le mercure mais nontotalement détruites. La cohésion entre ces particules est assurée parune matrice de phase mercurielle gamma 1, ce qui limitenécessairement la cohésion du matériau.

¶ Microscopie électronique

On peut observer la structure sur une micrographie électronique(fig 12A) à comparer avec un schéma illustrant la structure del’amalgame à la fin de la réaction (fig 12B).

¶ Microscopie optique

Une attaque métallographique permet de révéler les structures quipermettent de comparer les différents types d’amalgame (fig 13 à16).La présence des sphères d’eutectique argent-cuivre dans les alliagesà phase dispersée, entourées de phase Cu6Sn5, renforcel’hétérogénéité de la structure de ces alliages.

10 Phase Cu6Sn5 à fort grandissement. Noter les microporosités inhérentes à lacroissance de cette phase.

11 Phase gamma 1 au même grandissement que sur la figure 15. L’aspect de cettephase est lisse et régulier.

Cu Sn3

Ag Sn3

Cu Sn3

Ag Sn3

Cu Sn3

Ag Sn3

Cu Sn3

Ag Sn3

Ag Hg2

Cu Sn6 5

Cu Sn3

Ag Sn3

3

12 Structure de l’amalgame après cristallisation en microscopie électronique.A. Les particules de poudre résiduelles, entourées de phase Cu6Sn5, sont englo-bées dans une matrice de phase gamma 1.B. Schéma illustrant la structure visualisée en microscopie électronique.

*A

*B


9

Propriétés mécaniquesdes amalgames dentaires

Les amalgames étant destinés à recevoir les contraintes mises en jeuau niveau des secteurs des dents cuspidées, leurs propriétésmécaniques restent un critère de choix prépondérant. La longévité

des obturations qui reste un des avantages majeurs de ces matériauxest également en grande partie tributaire de ces propriétésmécaniques. C’est en particulier le cas du fluage qui déterminel’adaptation marginale à long terme.

DURETÉ

L’amalgame étant constitué de plusieurs phases qui, nous l’avonsvu, présentent des duretés très différentes, il convient que laméthode de mesure permette d’obtenir une empreinte suffisammentétendue pour constituer une représentation statistique significativede l’ensemble des phases. L’AFNOR, dans sa norme NF S 91-201 [2],impose une dureté Vickers sous une charge de 300 g pour lesmesures à 24 heures. Une charge de 100 g est préconisée pour lesmesures effectuées durant les 35 minutes qui suivent la préparationdes éprouvettes, dans le but de déterminer la cinétique de prise.Cette norme prend comme référence une dureté de 15 unités Vickerscomme limite permettant la sculpture de l’amalgame.Les valeurs de dureté des différents types d’amalgame sont réuniesdans le tableau VII.L’évolution de la dureté dans le temps reflète sans doute mieux lesdifférences qui existent entre les différents types d’amalgame [15]

(fig 17).On peut noter à partir de ce tableau qu’un amalgame HCSCsphérique est plus dur à 1 heure qu’un amalgame conventionnel à7 jours.

13 Microstructure d’un alliage conventionnel en copeaux. Les zones noires corres-pondent à la phase gamma 2.

14 Microstructure d’un alliage à phase dispersée. Les particules d’eutectique argent-cuivre, sphériques, sont bien visibles.

15 Microstructure d’un amalgame composé de copeaux et de particules sphériquesmélangées.

16 Microstructure d’un alliage sphérique high copper single composition (HCSC).L’attaque centripète du mercure sur les particules de poudre est bien visible.

Tableau VII.

Dureté Vickers sous 300 g

Amalgame conventionnel 90-100 HVN

Amalgame à phase dispersée 120-130 HVN

Amalgame sphérique 130-160 HVN

160

140120

1008060

40

200

Conventionnel encopeauxPhase disperséeHCSC sphérique

15 20 25 30 35 60 7 jours

HCSC : hight copper single composition

17


10

Par ailleurs, un amalgame à phase dispersée ne voit ses propriétésmécaniques dépasser celles d’un amalgame conventionnel qu’aubout de 7 jours.

RÉSISTANCE À LA TENSION DIAMÉTRALE

Un test de traction traditionnel étant impossible à conduire sur deséchantillons d’amalgame, un test de tension diamétrale, qui traduitla cohésion du matériau, est généralement pratiqué. Ce test consisteà provoquer la rupture d’une éprouvette cylindrique selon sondiamètre en exerçant une contrainte en compression. Les essais sontconduits à 15 minutes et à 7 jours. Les travaux de Malhotra etAsgar [37] permettent de situer les différentes familles d’alliage(tableau VIII).On peut, si l’on considère les valeurs obtenues à 15 minutes, noterl’influence de la cinétique de prise plus rapide dans le cas despoudres sphériques, en particulier dans le cas des poudres HCSC.Les valeurs à 7 jours traduisent la faible cohésion des amalgames àphase dispersée en raison de la plus grande hétérogénéité de leurstructure. Les autres familles d’alliage laissent apparaître des valeurscomparables à 7 jours.

FLUAGE

Le fluage traduit la déformation plastique subie par l’ensemble dumatériau en fonction du temps sous l’action d’une charge constante.Les valeurs de fluage le plus représentatives sont mesurées à 7 jourssous une charge de 36,9 MPa appliquée pendant 4 heures. Le résultats’exprime en pourcentage de déformation. Les valeurs citées parMalhotra et Asgar sont données dans le tableau IX.Dans le domaine du fluage, les amalgames non gamma 2, qu’ilsappartiennent à la famille des alliages à phase dispersée ou à celledes HCSC, montrent une nette supériorité. Cette supériorité semanifeste dans le comportement clinique du matériau par unemoindre dégradation marginale des restaurations.

RÉSISTANCE À LA COMPRESSION

La résistance à la compression est habituellement mesurée à 1 heureet à 7 jours. La vitesse de déplacement de la traverse est de0,5 mm/min à 1 heure et de 0,2 mm/min à 7 jours.Les résultats figurant dans le tableau X sont issus des mêmesauteurs [37].La valeur de la résistance à la compression à 7 jours d’un alliageHCSC est sensiblement deux fois plus élevée que celle d’unamalgame conventionnel.

La cinétique de prise plus lente de l’alliage à phase dispersée laisseapparaître la plus faible valeur obtenue à 1 heure, alors qu’à 7 joursla disparition de la phase gamma 2 confère à cette famille d’alliagesdes valeurs de résistance nettement supérieures à celles des formulesconventionnelles.

Propriétés électrochimiquesdes amalgames dentaires

Les obturations à l’amalgame sont soumises, comme toutes lesobturations métalliques placées en bouche au contact de l’électrolytesalivaire, à des phénomènes de dégradation électrochimiques. Parmitous les alliages utilisés dans le milieu buccal, les amalgames sontles plus corrodables si l’on excepte les alliages au gallium proposésparfois en alternative [14, 57]. L’adjonction d’une faible quantité depalladium permet d’améliorer sensiblement la résistance à lacorrosion [11, 36].

HÉTÉROGÉNÉITÉ DE STRUCTURE

La structure hétérogène des amalgames explique les phénomènesde corrosion sélective des phases les plus corrodables. La phasegamma 2 se corrode préférentiellement dans les alliagesconventionnels alors que la phase Cu6Sn5 est la plus corrodable desalliages non gamma 2. Les porosités inhérentes au processus decondensation ou à la corrosion sélective d’une phase sont à l’origined’une modification locale de l’environnement au sein de ces défautsqui accélère les processus de corrosion.

PHÉNOMÈNES DE PILES

Les phénomènes de piles de concentration causés par la différencede potentiel entre une zone aérée et une zone désaérée (pile d’Evans)favorisent la dissolution préférentielle de la zone désaérée. Il peuts’agir par exemple de la zone du point de contact d’une restaurationproximotriturante.Les piles galvaniques occasionnées par le couplage entre des alliagesmétalliques de nature différente peuvent survenir lors de la présencede métaux nobles au contact d’une restauration à l’amalgame. Dansce cas, la corrosion de l’amalgame se trouve accélérée.Les phénomènes de micropiles existent également par couplage desdifférentes phases constitutives de l’amalgame au contact del’électrolyte salivaire.

MÉTHODES D’ÉTUDE

De nombreuses méthodes d’étude de la corrosion ont été utiliséespour évaluer la corrosion des amalgames : mesure des potentielslibres, courbes voltampérométriques, détermination de la résistancede polarisation, détermination des droites de Tafel, coulométrie,mesures d’impédances [32, 39, 51]. Il reste cependant à définir au seind’une norme internationale une méthode reproductible pour évaluerl’aptitude d’un amalgame à résister durablement aux phénomènesde corrosion.

Tableau VIII.

15 minutes (MPa) 7 jours (MPa)

Amalgame conventionnelen copeaux

3,1 50,9

Amalgame conventionnelsphérique

4,5 55,3

Amalgame en phasedispersée

3,03 43,4

HCSC sphérique 8 55,5

HCSC : high copper single composition ; MPa : mégapascal.

Tableau IX.

Amalgame conventionnel en copeaux 6,3 %

Amalgame conventionnel sphérique 1,3 %

Amalgame en phase dispersée 0,45 %

HCSC sphérique 0,05 %

HCSC : high copper single composition.

Tableau X.

1 heure (MPa) 7 jours (MPa)

Amalgame conventionnelen copeaux

45 250

Amalgame conventionnelsphérique

130 300

Amalgame en phasedispersée

118 380

HCSC sphérique 290 480

HCSC : high copper single composition ; MPa : mégapascal.


11

FIGURES DE CORROSION

Les figures de corrosion obtenues par des essais électrochimiques serapprochent de celles observées in vivo (fig 18, 19). Les produits decorrosion sont constitués d’oxydes, d’hydroxydes, d’hydro-xychlorures d’étain et de cuivre [34].

Propriétés biologiquesdes amalgames dentaires

Elles peuvent être abordées, comme pour tous les matériauxd’obturation, en s’intéressant aux tissus dentinopulpaires, aux tissusdurs au niveau de l’interface dent-matériau d’obturation, aux tissusenvironnants, et bien sûr aux phénomènes de toxicité générale etd’allergie, qu’il s’agisse du matériau lui-même ou de ses produitsde dégradation.

ÉTANCHÉITÉ

¶ Adaptation marginale

Les amalgames n’adhèrent pas aux tissus dentaires et la faiblemouillabilité de l’alliage lors de son insertion en phase plastiqueoccasionne l’existence d’un hiatus compris entre 5 et 15 µm [15].Cet hiatus est progressivement comblé par les produits de corrosionqui diffusent d’ailleurs sous forme d’une coloration grisâtre

disgracieuse au niveau des tissus dentinaires. Il est clair que lesmesures de pénétration de colorant révèlent une absenced’étanchéité, ce qui, dans le cas de ces matériaux, ne semble pasnuire à la pérennité des restaurations.L’utilisation de produits de collage semble seule, pour certainsauteurs [5, 43], en mesure d’améliorer la qualité du joint. La pérennitéest alors tributaire des phénomènes de dégradation de ces jointscollés par hydrolyse en particulier.

¶ Stabilité dimensionnelle

Le coefficient de dilatation thermique des amalgames est voisin de25·10-6/°C, valeur relativement élevée qu’il convient de rapporter àcelles des tissus dentaires (émail : 11,4·10-6/°C ; dentine :8,3·10-6/°C). Cette différence contribue aux phénomènes dedégradation marginale associés aux processus de corrosion.Les variations dimensionnelles pendant la réaction d’amalgamationsont exposées par ailleurs ; cependant, les amalgames modernes neprésentent plus, pour les granulométries fines proposéesaujourd’hui, une expansion significative. La norme ISO impose desvariations dimensionnelles comprises entre - 0,15 et + 0,20 %.La contamination par l’humidité, en particulier lors du contact avecla salive lors de l’insertion du matériau, peut augmenter l’expansionde prise, en particulier pour les formules contenant du zinc quidonnent lieu à une expansion retardée survenant au bout de 8 jours.

CONDUCTIVITÉ THERMIQUE ET ÉLECTRIQUE

Le coefficient de conductivité thermique est de 0,023 J·s-1·cm-2.Cette valeur est sensiblement 25 fois supérieure à celle des tissusdentaires, ce qui explique certaines sensibilités postopératoires.

TOXICITÉ DES PRODUITS DE DÉGRADATION

Les études de toxicité cellulaire mettent en évidence le pouvoircytotoxique des produits de corrosion [44]. Les composants quipeuvent migrer en direction pulpaire peuvent entraîner une réactionimmunitaire pulpaire [22]. Cependant, ces produits de dégradationsont également toxiques pour les micro-organismes, ce qui limite lesrécidives carieuses aux interfaces dent-obturation [21, 46].

LIBÉRATION DE MERCURE

Le mercure libéré sous forme de vapeur au niveau de la cavitébuccale et dans l’environnement direct des patients et praticiens asoulevé de nombreuses controverses. Les incidences biologiquesprovoquées par l’utilisation des restaurations en amalgame d’argentont, depuis longtemps, retenu l’attention de nombreux auteurs[1, 26, 47].Dosages de l’air expiré : les amalgames interagissent de manièrecomplexe avec l’environnement buccal. Ils sont soumis à desréactions chimiques, biologiques, mécaniques et thermiques. Lachimie et la biochimie de l’environnement, la formation d’un biofilmde surface, les courants galvaniques, la corrosion et l’abrasion sontautant de facteurs de variation [38]. Ces différents paramètres peuventalors modifier le comportement des restaurations : des ionsmétalliques (Cu, Sn), des débris d’amalgame, des produits decorrosion, des vapeurs de mercure sont dégagés dans la cavitébuccale [6, 18]. Tous les auteurs s’accordent aujourd’hui pour dire queles vapeurs de mercure sont principalement dégagées durantl’insertion, la dépose ou le polissage des obturations. Les taux sontvariables en fonction de la surface des obturations. La concentrationen mercure augmente ponctuellement lors de la mise en œuvre dumatériau. La valeur moyenne mesurée varie entre 85 et 326 µg/m3 [24]

et reste inférieure au seuil limite de 500 µg/m3 retenu parl’Organisation mondiale de la santé (OMS) lors d’une exposition de15 minutes aux vapeurs de mercure [23, 24]. De nombreuses étudesmontrent également une augmentation temporaire de laconcentration en mercure après le brossage, la mastication(notamment le chewing-gum), la prise de boissons chaudes oumême une cigarette [17, 35].

18 Amalgame «high copper single composition» (HCSC) sphérique resté 5 ans enbouche. La corrosion sélective, visible en fond de sillon, se fait au niveau de la phaseCu6Sn5, ce qui peut aboutir à la libération d’une particule dans le milieu buccal.

19 Les figures de corrosion obtenues au laboratoire après attaque électrochimiquemettent en évidence le même processus de dégradation.


12

Les vapeurs de mercure libérées varient aussi en fonction de lacomposition de l’alliage. Toutes les phases contenant du mercurepeuvent être source de libération de vapeurs. Le phénomène estaccentué par toute erreur de manipulation clinique. Les amalgamesnon gamma 2 sont moins sensibles à la corrosion, donc libèrentmoins de mercure. En l’absence de phase gamma 2, le mercure peutaussi provenir de la phase gamma 1 et du mercure libre aprèsréaction. Cependant, le phénomène est réduit car le mercure libretend à se recombiner rapidement avec les particules d’alliage nonréagies [41].Mercure absorbé : les vapeurs de mercure libérées sont inhalées puisabsorbées au niveau pulmonaire. L’absorption de vapeurs demercure dépend du volume d’air inhalé en fonction du temps et dutype de respiration. Le mercure sanguin évalué sur le sang total estun mauvais indicateur de l’exposition au mercure inorganique. Lemercure organique apporté par la consommation de poisson seconcentre en effet dans les hématies [20]. La concentration de mercureurinaire est augmentée chez les porteurs d’amalgame [20].Il semble aujourd’hui admis que le relargage et l’absorption demercure à partir des amalgames dentaires restent limités à desvaleurs tolérables, aussi bien pour les patients que pour le personnelsoignant [4, 17, 20, 54].

Alternative : alliages au gallium

Les alliages au gallium proposés en alternative aux amalgames ontété proposés en 1931 par Levadidi [33]. Ces alliages, parfoisimproprement appelés « amalgames au gallium », sont obtenus parla réaction d’un eutectique gallium-indium sur une poudre dont lacomposition est proche de celle d’un amalgame [50]. Les phasesobtenues après réaction de prise sont essentiellement la phaseAg9In4 qui remplit le rôle de matrice et la phase CuGa2 qui siège àla périphérie des particules non entièrement réagies (fig 20). Cettedernière phase est particulièrement corrodable, ce qui contre-indiqueaujourd’hui l’utilisation clinique de ces matériaux [48, 57].

Conclusion

Les amalgames ont sensiblement évolué durant ces 20 dernières années.Les formules sans phase gamma 2 apportent un progrès considérabledans le domaine des propriétés mécaniques et de la résistance à ladégradation dans le milieu buccal. Ces dernières années sont marquéespar l’apparition d’alliages dont la teneur en mercure est sensiblementdiminuée. Ces évolutions sont particulièrement intéressantes pour lespoudres sphériques HCSC qui permettent d’abaisser le pourcentagepondéral de mercure en dessous de 40 %. Cette réduction de la teneuren mercure se doit cependant de préserver les qualités de manipulationclinique de ce matériau.

Références ➤

20 Un alliage au gallium présente une microstructure voisine de celle d’un amal-game. La phase argent-indium joue le rôle de matrice alors que la phase cuivre-galliumse situe à la périphérie des particules sphériques.


13

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