N

O W O C Z E S N Y

T

E C H N I K

D

E N T Y S T Y C Z N Y

40

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

Wpływ technologii wykonania
koron metalowo-ceramicznych

na mikrostrukturę i własności mechaniczne
materiałów protetycznych

Korona teleskopowa jest przykła-

dem uzupełnienia złożonego. Jest
to rodzaj korony, który stanowi al-
ternatywę dla pacjentów, którzy
z różnych przyczyn nie decydują się
na implantację. Ten rodzaj uzupełnie-
nia protetycznego składa się z dwóch
części: wewnętrznej i zewnętrznej,
które są połączone ze sobą na zasa-
dzie zaklinowania (2). Korona we-
wnętrzna to korona schodkowa wy-
konana z metalu lub tlenku cyrkonu,
przyklejona na stałe do kikuta oszli-
fowanego zęba, natomiast korona
zewnętrzna jest widoczna. Dlatego
do jej wykonania używa się porcela-
ny lub kompozytu osadzonych na ar-
maturze metalowej.

Koronę wewnętrzną oraz armaturę

metalową wykonuje się techniką od-
lewania traconego wosku – na przy-
gotowaną wcześniej część metalową
korony zewnętrznej napala się kolej-
ne warstwy porcelany, każdorazowo
wypalając w piecu (2, 3).

Materiałami stosowanymi na czę-

ści wewnętrzne i podbudowy są: sto-
py Co-Cr-Mo, stopy Ni-Cr-Mo, stopy
złota oraz tytan. Do wykonania czę-
ści zewnętrznej stosuje się materiały
kompozytowe oraz ceramikę stoma-
tologiczną (1-4).

Zastosowany materiał powinien być
dobrany w taki sposób, aby uwzględ-
niał oddziaływanie organizmu ludz-
kiego na implant i odwrotnie. Dzięki
właściwemu posługiwaniu się nowo-
czesnymi materiałami i technikami
ich wykonania wzrastają estetyka i ja-
kość uzupełnienia protetycznego (1).

Protetyka stomatologiczna jest

działem stomatologii poświęconym
odtwarzaniu warunków zgryzowych
po utracie zębów naturalnych lub
po ich masywnym uszkodzeniu. Ko-
rony protetyczne są jednymi z ele-
mentów stosowanymi w protetyce,
które doskonale odtwarzają kształt
anatomiczny zniszczonego zęba i sta-
nowią tarczę ochronną przed rozwo-
jem bakterii próchnicy. Osiągnięcie
pożądanych rezultatów jest możliwe
dzięki dostępności materiałów, które
są odpowiednie do wykonania uzu-
pełnienia. Korony można podzielić
na pojedyncze (akrylowa, porcelano-
wa metalowa) oraz złożone (metalo-
wo-porcelanowa, licowana akrylem
lub kompozytem oraz teleskopowa).
Należy jednak zwrócić uwagę na to,
że rodzaj korony, rodzaj materiału sto-
sowanego oraz technologia wykona-
nia mają wpływ na wygląd i estetykę
uzupełnienia w łuku zębowym (2).

TITLE



Technology of metal-ceramic

crowns impact on the microstructure
and mechanical properties of dental
materials

SŁOWA KLUCZOWE



korona

teleskopowa, korona metalowo-
ceramiczna, stopy na osnowie kobaltu

STRESZCZENIE



W pracy

przedstawiono wyniki badań materiałów
stosowanych do wykonania koron
teleskopowych metalowo-ceramicznych
w protetyce dentystycznej.

KEY WORDS



telescopic crown, metal-

ceramic crown, cobalt based alloys

SUMMARY



This article presents

the research results of materials used
for telescopic metal-ceramic crowns
in prosthetics.

dr inż. Joanna Augustyn-Pieniążek

1

, Jolanta Stopka

2

, tech. dent. Krystyna Ciaputa

3

M

ateriały stosowane

w protetyce

dentystycznej muszą
spełniać wysokie wymagania.

Najważniejsze z nich to bio-

zgodność z organizmem
ludzkim oraz odpowiedni
zespół właściwości mecha-
nicznych i fizycznych.

Co

Cr

Mo

Si

Mn

Inne

59,5

31,5

5,0

2,0

1,0

1,0

Tab. 1. Skład chemiczny badanego stopu Co-Cr-Mo (wt. %)

3

/ 2 0 1 3

C

EL

PRACY

Celem pracy była charakterystyka
mikrostruktury i własności mecha-
nicznych stopu Co-Cr-Mo, stosowa-
nego jako materiał metalowy na pod-
budowy przy wykonywaniu m.in.
koron teleskopowych. W ramach
badań wykonano obserwacje makro-
i mikroskopowe z wykorzystaniem
mikroskopii świetlnej, pomiary mi-
krotwardości oraz badania rentgeno-
strukturalne.

M

ATERIAŁ

I

METODYKA

BADAŃ

Do badań wybrano materiał metalicz-
ny przeznaczony do wykonywania
koron i mostów pod ceramikę. Pod-
budowę tę stanowił stop Co-Cr-Mo
o handlowej nazwie ARGELOY
N.P. SPECIAL. Skład chemiczny ba-
danego stopu przedstawia tab. 1.

Gotowe korony otrzymane w labo-

ratorium protetycznym sfotografo-
wano w celu dokonania obserwacji
makroskopowych. Do badań wyko-
rzystano jedną z gotowych koron. Ba-
dania makroskopowego korony do-
konano przy użyciu nieuzbrojonego
oka lub przy niewielkim powiększe-
niu (obiektyw aparatu Nikon T200
z makroobiektywem 60 mm) w celu
wykrycia i określenia ich charaktery-
stycznych cech strukturalnych.

W celu obserwacji mikrostruktu-

ry badana korona została przecięta
w połowie (fot. 2) przy użyciu ma-
szyny IsoMet firmy Buehler. Następ-
nie próbki zainkludowano na zimno
w żywicy epoksydowej nieprzewo-
dzącej EpoFix, aby zabezpieczyć
podczas całego procesu preparatyki
wykonania.

Procesy szlifowania oraz polerowa-

nia zostały wykonane na maszynie
polersko-szlifierskiej firmy Struers
LaboPol-5. W celu ujawnienia mi-
krostruktury powierzchnie zgładów
trawiono chemicznie z użyciem od-
czynnika trawiącego, składającego
się z 3 części HNO

3

, 1 części HF

i 1 części gliceryny. Obserwacje mi-

krostruktury przeprowadzono za po-
mocą mikroskopu świetlnego LEICA
DM 4000.

Badania mikrotwardości przepro-

wadzono metodą Vickersa przy uży-
ciu mikrotwardościomierza firmy
INNOVATEST model Nexus 4000
przy obciążeniu 100 g. Pomiar obej-
mował pomiar mikrotwardości osno-
wy metalicznej charakteryzującej się
budową dendrytyczną. Wykonano
po 10 pomiarów mikrotwardości we-
wnątrz dendrytów oraz w obszarach
międzydendrytycznych. Obliczono
wartości średnie oraz odchylenie
standardowe mikrotwardości.

Badania rentgenostrukturalne prze-

prowadzono na dyfraktometrze D500
firmy Siemens z monochromatycz-
nym promieniowaniem lampy, o ano-
dzie miedzianej 

K

=1,54 Å. Warunki

pomiaru:
• krok kątowy: Δ2 =0,02

o

,

• czas zliczeń:  =5÷10 s,
• zakres pomiaru kąta: 2 = 30÷100°.

Wykonano zapisy dyfrakcyjne dla

badanego stopu, a w oparciu o uzy-
skane dyfraktogramy przeprowadzo-
no jakościową analizę fazową.

W

YNIKI

BADAŃ

Obserwacje makroskopowe
Przeprowadzone obserwacje makro-
skopowe koron pozwoliły wstępnie
ocenić gotowe elementy uzębienia,
które były przygotowywane w labora-
torium protetycznym. Fot. 1 przedsta-
wia podbudowę metalową (nośnik)
wykonaną ze stopu Co-Cr-Mo, która
służy jako podkład do napalania por-
celany. Gotowe korony z napaloną
porcelaną zostały przedstawione
na fot. 2 i 3.

Obserwacje makroskopowe pozwo-

liły zauważyć, że grubość napalonej
porcelany jest różna w zależności
od umiejscowienia korony w łuku zę-
bowym, która w niektórych obszarach
jest bardziej narażona na ścieranie.

Makroskopowe obserwacje zgła-

dów metalograficznych koron ujaw-

N

O W O C Z E S N Y

T

E C H N I K

D

E N T Y S T Y C Z N Y

42

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

niły złożoną strukturę koron metalo-
wo-ceramicznych (fot. 4). Na przed-
stawionych obrazach makrosko-
powych widać wyraźnie strukturę
korony metalowo-ceramicznej. We-
wnętrzną część zajmuje podbudowa
metalowa (ciemny obszar na zdjęciu),
następnie warstwa opakera trud-
no zauważalna przy powiększeniu
aparatu oraz zewnętrzna otaczają-
ca część to ceramika (jasny obszar
na zdjęciu). Łatwo można zauważyć
różnicę pomiędzy grubościami po-
szczególnych warstw. Dzięki grubej
warstwie ceramiki korona zachowuje
bardzo dobre walory estetyczne, nie
ma przezierności metalu. Dodatko-
wo ważnym wnioskiem z obserwacji
jest różna grubość porcelany na ba-
danych koronach. Jest to związane
z przeznaczeniem położenia korony
w łuku zębowym, ponieważ niektóre
miejsca są bardziej podatne na ście-
ranie ceramiki, w związku z tym
warstwa ta powinna być grubsza. Na
fot. 4 zaznaczono miejsca obserwacji
mikrostruktury.

Obserwacje metalograficzne
Przeprowadzone obserwacje mikro-
skopowe pozwoliły na ujawnienie
mikrostruktury badanych koron
na podbudowie ze stopu Co-Cr-Mo.
Na fot. 5-8 przedstawiono obrazy mi-
krostruktury badanej próbki.

Na obrazie mikrostruktury korony

metalowo-ceramicznej można zauwa-
żyć trzy warstwy: metal (stop Co-Cr-
Mo) (1), opaker (2) i ceramika (3) (fot.
5 i 7). Analizowany stop kobaltowo-
chromowy charakteryzuje się struk-
turą dendrytyczną, typową dla stopów
odlewniczych (fot. 9). Mikrostruktura
badanego stopu ma strukturę chemicz-
nie niejednorodną i jest złożona z au-
stenitycznej osnowy, składającej się
z roztworu stałego kobaltu oraz chro-
mu, w rdzeniowej strukturze dendry-
tycznej. Obszary międzydendrytyczne
stanowi eutektyka składająca się z wę-
glików typu M

23

C

6

oraz austenitu ko-

baltowego (4, 6). Obecność węglików
potwierdziła rentgenowska jakościo-
wa analiza fazowa (wykres 2). Węgliki
stanowią główne źródło umocnienia.

Obserwowana mikrostruktura odpo-
wiada opisowi literaturowemu dla sto-
pów Co-Cr-Mo (fot. 9) (4, 6, 7, 9).

Warstwa opakera odpowiada za do-

bre połączenie pomiędzy metalem
i ceramiką. Jej kolor przypomina
mieszaninę ciemnej ceramiki i ja-
snego metalu. Porcelana na rysunku
jest słabo widoczna (ciemna, gruba
warstwa). Mikrostruktura warstwy
nie jest jednorodna, ponieważ jest
złożona z fazy krystalicznej i szkli-
stej. Dodatkowo zawiera artefakty
organiczne i nieorganiczne oraz mi-
kropęcherze powietrza (4, 5).

Pomiary mikrotwardości
Uzyskane wyniki pomiarów mikro-
twardości stopu Co-Cr-Mo ARGELOY
N.P. SPECIAL pozwoliły stwierdzić,
że średnia mikrotwardość badanej
próbki wynosi ok. 460 HV dla obsza-
rów eutektycznych i ok. 230 HV dla
osnowy kobaltowo-chromowej (wy-
kres 1). Odchylenie standardowe
mikrotwardości wynosiło odpo-
wiednio: 43,4 dla obszaru eutektyk

1a

1b

Widok ogólny podbudowy metalowej ze stopu Co-Cr-Mo

2a

2b

Widok ogólny badanej korony metalowo-ceramicznej (z zaznaczoną płaszczyzną przekroju)

3

Widok ogólny mostu z koronami metalowo-ceramicznymi

4

Widok ogólny zgładu poprzecznego – korona metalowo-ceramiczna z zaznaczonymi miejscami

(1 i 2) obserwacji mikroskopowych

fot. ar

chiwum autor

ów

1a

1b

2a

2b

3

4

1

2

1

A

A

3

/ 2 0 1 3

43

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

i 3,59 rdzenia dendrytów. Taka twar-
dość jest pożądana w tym stopie, gdyż
w leczeniu protetycznym ważne są
odporność na zarysowania i znisz-
czenie oraz odpowiednia wytrzyma-
łość podczas pracy. Inni autorzy (11)
podkreślili, że duża twardość stopu
zapewnia odporność na mechanicz-
ne uszkodzenia, jakie mogą wystą-
pić podczas niektórych procedur
w leczeniu stomatologicznym.

Z przeprowadzonych pomiarów

mikrotwardości wynika, że twardość
eutektyki jest wyższa o 50% w po-
równaniu z osnową dendrytyczną.
Wzrost mikrotwardości został spowo-
dowany występowaniem wydzieleń
węglikowych M

23

C

6

, które zapewnia-

ją dużo silniejsze umocnienie stopu.

Rentgenowska
jakościowa analiza fazowa
Rentgenowską dyfrakcyjną analizę
fazową przeprowadzono w celu zi-
dentyfikowania faz występujących

w stopie Co-Cr-Mo. Wyniki jakościo-
wej analizy fazowej zamieszczono
na wykresie 2. Przeprowadzona ja-
kościowa analiza fazowa dla stopu
Co-Cr-Mo wykazała obecność fazy
Co – austenit kobaltowy oraz wę-
glików typu Cr

23

C

6

.

P

ODSUMOWANIE

Na podstawie przeprowadzonych
badań stwierdzono, że analizowana
podbudowa metalowa korony wyko-
nanej ze stopu Co-Cr-Mo charakte-
ryzowała się budową dendrytyczną,
typową dla stopów odlewniczych.
Wytwarzanie pełnowartościowych
odlewów możliwe jest jedynie
w przypadku przestrzegania zale-
canych i odpowiednich dla danego
stopu temperatur topnienia i odlewa-
nia, gdyż materiał metaliczny odla-
ny w nieodpowiedniej temperaturze
charakteryzuje się niejednorodnością
struktury i obniżonymi właściwościa-
mi mechanicznymi (8).

Wykres 1. Wyniki mikrotwardości HV10 badanego

stopu

Wykres 2. Zapis dyfrakcyjny stopu Co-Cr-Mo

ARGELOY N.P. SPECIAL z przeprowadzoną jako-

ściową analizą fazową

N

O W O C Z E S N Y

T

E C H N I K

D

E N T Y S T Y C Z N Y

44

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

Obserwacje makroskopowe i me-

talograficzne pozwoliły zaobser-
wować złożoną strukturę koron
metalowo-ceramicznych. Połącze-
nie metalu i ceramiki jest możliwe
dzięki nałożeniu na metal warstwy
tzw. opakera, która uwalnia tlenki
metali z powierzchni podbudowy
i eliminuje różnicę we współczynni-
ku rozszerzalności cieplnej obu ma-
teriałów, skutkiem czego mikropęk-
nięcia w warstwie ceramiki zostają
wyeliminowane. Zastosowanie tego
połączenia okazało się przełomem
w protetyce dentystycznej, gdyż po-
zwoliło na wykonywanie prac, któ-
re wymagały dużej wytrzymałości,
a przy tym odpowiednio dobrej es-
tetyki końcowego efektu.

Wysoka twardość podbudowy me-

talicznej ze stopu Co-Cr-Mo powodu-
je, że korona zapewnia dobrą wytrzy-
małość podczas pracy uzupełnienia
protetycznego w jamie ustnej, a wy-
stępowanie wydzieleń węglikowych
ma istotny wpływ na umocnienie me-
talu. Przeprowadzone badania rentge-

nostrukturalne potwierdziły występo-
wanie w badanym stopie wydzieleń
typu M

23

C

6

. Ich obecność podwyższa

twardość stopu, a tym samym mate-
riał ten staje się odporny na zużycie
ścierne i powstanie rys.



Podziękowania
Praca realizowana jest w ramach ba-
dań statutowych nr 11.11.110.082.

1,2

AGH Akademia Górniczo-Hutnicza

Wydział Inżynierii Metali i Informatyki

Przemysłowej

3

Laboratorium Protetyczne CIAPdent

30-072 Kraków, ul. Nawojki 4

Piśmiennictwo
1. Marciniak J., Kaczmarek M., Ziębowicz A.:

Biomateriały w stomatologii. Wydawnictwo
Politechniki Śląskiej, Gliwice 2008.

2. Ciaputa T., Ciaputa A.: Podstawy wykonaw-

stwa prac protetycznych. Wydawnictwo
Elamed, Katowice 2009.

3. Craig R., Powers John M., Wataha John W.:

Materiały stomatologiczne. Wydanie pol-
skie pod redakcją H. Limanowskiej-Shaw,
Wydawnictwo Medyczne Urban & Partner,
Wrocław 2000.

4. Surowska B.: Biomateriały metalowe oraz

połączenia metal – ceramika w zastosowa-

niach stomatologicznych. Wydawnictwa
Uczelniane, Lublin 2009.

5. Dejak B., Kacprzak M., Suliborski B.,

Śmielak B.: Struktura i niektóre własności
ceramik dentystycznych stosowanych
w uzupełnieniach pełnoceramicznych
w świetle literatury. „Protetyka Stomatolo-
giczna”, nr 4, 2006, 471-477.

6. Giachci J.V., Morando C.N., Fornaro O., Pa-

lacio H.A.: Microstructural characterization
of as – cast biocompatible Co-Cr-Mo alloys.
„Materials Characterization”, nr 62, 2011,
53-61.

7. Surowska B.: Kształtowanie składu chemicz-

nego i struktury stopów Co-Cr-Ni-Mo jako
biomateriałów. Wydawnictwa Uczelniane
Politechniki Lubelskiej, Lublin 1997.

8. Hajduga M., Aplikowska I.: Wpływ tem-

peratury odlewania na wady strukturalne
metalicznych uzupełnień protetycznych.
„Sztuka i rzemiosło – cz. 2”, Wydawnictwo
Elamed, Katowice 2010.

9. Taylor R.N.J., Waterhouse R.B.: A study

of the ageing behaviour of a cobalt based
implant alloy. „Journal of Materials Scien-
ce”, Issue 18/1983, 3265-3280.

10. Heda H.: Materiały inżynierskie w zastoso-

waniach biomedycznych. Wydawnictwo
Politechniki Poznańskiej, Poznań 2011.

11. Kusy R.P.: Ongoing innovations in biome-

chanics and material for new millennium.
„Angle Orthodontist”, volume 70, issue
5/2000, 366-376.

5

Przekrój poprzeczny badanej korony metalowo-ceramicznej (miejsce 1): [1] – metal stop Co-Cr-Mo, [2] – opaker, [3] – ceramika

6

Mikrostruktura metalu

w koronie metalowo-ceramicznej (miejsce 1)

7

Przekrój poprzeczny badanej korony metalowo-ceramicznej (miejsce 2): [1] – metal stop Co-Cr-Mo, [2] – opa-

ker, [3] – ceramika

8

Mikrostruktura metalu w koronie metalowo-ceramicznej (miejsce 2)

9a

9b

Typowa mikrostruktura stopu Co-Cr-Mo o handlowej nazwie

ARGELOY N.P. SPECIAL

9b

9a

8

7

6

5