5

/ 2 0 1 1

45

T E C H N I K A

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

Właściwości fizyczno-chemiczne

Ceram Bondu

TITLE



The physical and chemical

property Ceram Bond

SŁOWA KLUCZOWE



Ceram Bond,

badania strukturalne, badania
metalograficzne, mikroanaliza
rentgenowska

STRESZCZENIE



Celem pracy jest

zbadanie właściwości fizyczno-
chemicznych Ceram Bondu, który może
być stosowany jako materiał pośredni
między stopem metalu a pierwszą
warstwą ceramiki – opakerem.

KEY WORDS



Ceram Bond, structural

studies, metallographic, X-ray
microanalysis

SUMMARY



The aim of the work,

is to examine the physical and chemical
properties Ceram Bond, which can
be used as an intermediate material
layer, between the first layer of ceramic
– opaker and metals.

mgr inż. tech. dent. Tadeusz Zdziech*, prof. Maciej Hajduga**

C

eram Bond
ma właściwości

fizyczno-chemiczne, które
pozwalają na używanie

go jako łącznika pomiędzy
stopem metalu a pierwszą

warstwą ceramiki w pracach

protetycznych. Artykuł
prezentuje wyniki badań

strukturalnych i metalogra-

ficznych przeprowadzonych
na tym materiale.

Wykonywanie stałych uzupełnień me-
talowo-ceramicznych jest sprawdzoną
i w dalszym ciągu dominującą metodą
w takich pracach protetycznych, jak:
wkłady, korony, mosty i prace kombino-
wane (1). Połączenie pozytywnych cech
dwóch materiałów, które mają tak od-
mienne właściwości chemiczno-fizycz-
ne, pozwala otrzymać konstrukcje prote-
tyczne spełniające zarówno wymagania
estetyczne, jak i wytrzymałościowe (2).

Ł

ĄCZENIE

CERAMIKI

I

METALU

Czynnikami wpływającymi na osiągnię-
cie jak największej adhezji pomiędzy ce-
ramiką a metalem są:
– właściwa preparacja tkanki zęba, dla

zapewnienia miejsca na odpowiednią
grubość stopu i ceramiki,

– odpowiednia sztywność i wytrzyma-

łość podbudowy metalowej,

– bardzo dobra zwilżalność i stapia-

nie ceramiki z powierzchnią metalu,

w celu utworzenia jednolitej inter-
fazy,

– wytworzenie mikrotencji na po-

wierzchni metalu, w celu mechanicz-
nego zablokowania obu materiałów,

– utworzenie silnego wiązania che-

micznego powstałego w wyniku che-
misorpcji, poprzez dyfuzję pomiędzy
powierzchnią tlenków metali na sto-
pie a ceramiką,

– odpowiednio dobrane współczynniki

rozszerzalności cieplnej (WRC) meta-
lu i ceramiki.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej

(WRC), zarówno ceramiki jako materia-
łu licującego konstrukcje metalowe, jak
i samego metalu, musi być tak dobrany,
aby wartość ekspansji dla metalu była
nieznacznie większa niż dla ceramiki.
To pozwala wywołać kompresję rezy-
dualną, która sprawia, że ceramika jest
mniej wrażliwa na naprężenia rozciągają-
ce, indukowane przez obciążenie mecha-

Grupa 1

Grupa 2

Odlewanie

Odlewanie

Piaskowanie 110

μm

Piaskowanie 110

μm

Warstwa Ceram Bondu

Ceramika

Ceramika

Analiza

Analiza

Tabela 1. Przygotowanie próbek do badań

Ni

C

Mo

Fe

Si

Pozostałe

pierwiastki

60,7%

24%

11%

1,5%

1,8%

1%

Tabela 2. Skład chemiczny stopu Starbond Ni, wg [%]

T

B

S

t

H

V1

V2

980°C

650°C

1 min

55°C

1 min

650°C

980°C

temperatu-

ra końcowa

temperatura

startowa

czas zamy-

kania

wzrost tem-

peratury

utrzymanie

temperatury

próżnia

start

próżnia

wyłączona

Tabela 3. Temperatury i czas wypalania warstwy Ceram Bondu

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

46

T E C H N I K A

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

niczne (3). Należy jednak pamiętać, że do-
brany współczynnik ekspansji termicznej
obydwu materiałów nie jest wielkością
stałą i może się zmieniać w zależności
od warunków przygotowania metalu
oraz ceramiki. Nieprawidłowo przepro-
wadzony proces odlewu i obróbki meta-
lu wpływa na wzrost naprężeń pomiędzy
metalem a ceramiką, zaś znaczne pogru-
bianie warstwy ceramiki i długotrwałe
poddawanie jej działaniu temperatur
w zakresie 800-900°C powodują niekon-
trolowany wzrost WRC ceramiki.

Ceram Bond jako łącznik
metalu i ceramiki
Zgodnie z instrukcją podaną przez pro-
ducenta, Ceram Bond może być stosowa-
ny jako materiał pośredni pomiędzy pra-
wie każdym metalem nieszlachetnym,
stosowanym jako podbudowa pod cera-
mikę, a pierwszą warstwą ceramiczną –
opakerem. Cienka warstwa Ceram Bon-
du działa jak bufor pomiędzy metalem
i ceramiką, wyrównując różnice między
współczynnikami rozszerzalności ciepl-
nej obu materiałów. Blokuje pogrubianie
się warstwy tlenkowej na metalu, która
powstaje podczas kolejnych wypaleń
ceramiki. Dodatkowo, złotożółty kolor
wypalonej warstwy Ceram Bondu uła-
twia osiągnięcie zamierzonego końco-
wego koloru ceramiki (4). Materiał ten
nakłada się na warstwę metalu, uprzed-
nio wypiaskowanego i oczyszczonego
za pomocą ciśnieniowego urządzenia
parowego.

W

ŁAŚCIWOŚCI

FIZYCZNE

Dla określenia składu chemicznego
i sprawdzenia przedstawionych przez
producenta właściwości fizycznych
Ceram Bondu przygotowano dwie
grupy badawcze przedstawione w ta-
beli 1. Próbki przygotowano z tego sa-
mego stopu metalicznego i materiału
ceramicznego, z tym że współczynnik
rozszerzalności cieplnej metalu wzglę-
dem ceramiki był niezgodny z zalecany-
mi zasadami. Próbki różniły się między
sobą jedynie nałożoną warstwą pośred-
nią z Ceram Bondu.

Przygotowanie próbek
Podbudowy metalowe odlane zostały
ze stopu niklowo-chromowo-molibde-

Warstwa

ceramiki

T

B

S

t

H

V1

V2

Opaker

790°C

380°C

8 min

45°C

1 min

575°C

786°C

Dentyna

780°C

380°C

5 min

45°C

1 min

380°C

776°C

Glazura

770°C

450°C

1-3 min

55°C

1 min

–

–

Tabela 4. Temperatury i czas wypalania opakera, dentyny i naturalnego glazurowania w piecu Programat P100

Analizowany

pierwiastek

13

14

15

16

Zawartość [%] atomowego

O

63,84

63,44

60,44

60,45

Na

2,35

2,73

4,19

4,05

Al

2,68

3,78

4,88

6,24

Si

5,84

4,90

4,32

5,61

K

1,10

1,33

1,04

2,07

Ca

0,30

0,39

0,43

0,39

Ti

22,20

22,17

16,26

18,81

Cr

0,09

0,04

0,23

0,40

Fe

0,52

0,42

3,07

0,98

Zn

0,39

0,30

0,47

2,50

Zr

0,69

0,49

1,02

0,67

Tabela 5. Procentowa zawartość analizowanych pierwiastków próbki 1

Analizowany

pierwiastek

Średnia zawartość [%] atomowego

pierwiastków w Ceram Bondzie

O

62,04

Ti

19,86

Si

5,17

Al

4,39

Na

3,33

Fe

1,40

K

1,38

Zn

0,91

Zr

0,72

Ca

0,38

Cr

0,19

Tabela 6. Procentowa, średnia zawartość analizowanych pierwiastków w warstwie Ceram Bondu

1

Gotowa korona z warstwą Ceram Bondu

2

Gotowa korona bez warstwy Ceram Bondu

3

Mikrostruktura

próbki 1 na granicy połączenia ceramika – metal, pow.1000x

fot. ar

chiwum autor

ów

1

2

3

ceramika

opaker

metal

Ceram

Bond

5

/ 2 0 1 1

47

T E C H N I K A

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

nowego o nazwie Starbond Ni, którego
WRC wynosi 14 μm/m×°C. Skład che-
miczny stopu przedstawia tabela 2.

W grupie pierwszej podbudowę

wypiaskowano tlenkiem glinu o ziar-
nistości 110 μm i pokryto ją warstwą
Ceram Bondu, a następnie wypalono
zgodnie z czasem i temperaturą podaną
w tabeli 3.

W kolejnym etapie na obie podbudo-

wy zostały nałożone warstwy ceramiki
Duceragold firmy DeguDent (cerami-
ka ta przeznaczona jest do napalania
na podbudowę wykonaną ze złota,
którego WRC wynosi 15,1 μm/m×°C).
Następnie wypalono je zgodnie z zale-
ceniami producenta, przedstawionymi
w tabeli 4. Fot. 1 i 2 przedstawiają goto-
we korony metalowo-ceramiczne z po-
pękaną warstwą ceramiczną od strony
licowej.

S

KŁAD

CHEMICZNY

C

ERAM

B

ONDU

Analizę składu chemicznego Ceram
Bondu wykonano przy pomocy mikro-
analizatora rentgenowskiego JCXA 733

firmy Jeol. Rozkład powierzchniowy po-
szczególnych pierwiastków występują-
cych w analizowanej warstwie próbki
1 przedstawiono na fot. 3 w punktach
13-16 (5). Procentową zawartość anali-
zowanych pierwiastków próbki 1 przed-
stawiono w tabeli 5. Średnie wyniki
procentowej zawartości analizowanych
pierwiastków w Ceram Bondzie z punk-
tów 13-16 przedstawia tabela 6.

W

NIOSKI

Na podstawie analizy wyników przepro-
wadzonych badań można sformułować
następujące wnioski:
1. Głównymi składnikami chemicznymi

Ceram Bondu są tlenki tytanu, krze-
mu, glinu i sodu.

2. Połączenie pomiędzy warstwą metalu

i Ceram Bondu jest w pełni adhezyj-
ne. Żółty kolor wypalonej warstwy
ceramiki Ceram Bondu ułatwia osią-
gnięcie zamierzonego końcowego ko-
loru ceramiki.

3. Obserwacje pęknięć w ceramice

próbek grupy 1 pokazują, że Ceram
Bond nie zdołał wyrównać znacznych

różnic pomiędzy współczynnikami
rozszerzalności cieplnej obu materia-
łów.

4. W czasie wykonywania prac metalo-

wo-ceramicznych należy bezwarun-
kowo zwracać uwagę na właściwy do-
bór współczynników rozszerzalności
cieplnej ceramiki i metalu.



*[e-mail]

Wyższa Szkoła Inżynierii Dentystycznej

w Ustroniu

**Akademia Techniczno-Humanistyczna

w Bielsku-Białej

Wyższa Szkoła Inżynierii Dentystycznej

w Ustroniu

Piśmiennictwo
1. Majewski S.: Protetyka stałych uzupełnień

zębowych, SZ-W, Kraków 1998.

2. Włosiński W.: Połączenia ceramiczno-metalo-

we, PWN, Warszawa 1984.

3. Craig R.G.: Materiały stomatologiczne, Urban

& Partner, Wrocław 2006.

4. Bredent: Ceram Bond – charakterystyka pro-

duktu.

5. Cebula D., Wideoman J.: Badania Metalur-

giczne. Preparatyka i metody obserwacji,
Warszawa 1999.