Сравнительная оценка прочности соединения керамических масс со сплавом stomet – 1kz

В статье отражены результаты исследования прочности соединения керамической массы Noritake EX3 и отечественного сплава Stomet – 1kz.

Ключевые слова: сплавы, металлокерамические протезы, стоматологические материалы

Актуальность

В нашей стране достаточно широко применяются сплавы на основе никеля и хрома для изготовления различных конструкций несъемных протезов. Однако эти сплавы по своим эксплуатационным свойствам не соответствуют требованиям международного стандарта ISO1562-84, предъявляемым к сплавам для литья каркасов зубных протезов.

В настоящее время разрабатываются множество стоматологических материалов и их изучение, с целью обоснования для внедрения в практику ортопедических методов стоматологического лечения. Одним из критериев физико-технологического свойства металло керамического зубного протеза является оценка прочности соединения керамики с металлическим сплавом. Известно что, прочность проводится на разных испытательных машинах. Belli Renan и соавт. (2013) – на универсальной испытательной машине «Инстрон» модели 4240,(1) Chan Ryan и соавт. (2013) – на машине «Инстрон» модели 5542(2), Siarampi и соавт. (2014) – на машине «Инстрон» модели 3344 (Канада)(3), Borba и соавт. (2013 и 2015) – на универсальной испытательной машине MTS (MTS Systems Corporation, США)(4), K.Ebeid и соавт. (2014)(5) – на машине «Zwick» Z010.

Цель исследований

изучение прочности соединения сплава Stomet – 1kz с керамической массой синтетического происхождения Noritake EX3.

Материалы и методы исследования

Предметом исследования служит прочность соединения керамики и сплава Stomet – 1kz. Исследование на определение прочности связи керамики со сплавом проводились в аккредитованной испытательной лаборатории «Исследование механики материалов и процессов» (аттестат аккредитаций № KZ.И.02.1717 на соответствие требованиям СТ РК ИСО/МЭК 17025-2007) дочернего государственного предприятия на правах хозяйственного ведения научно-исследовательского института математики и механики Казахского Национального Университета им. Аль-Фараби.

Испытания проводились на универсальной разрывной машине «Instron 5982» по ГОСТ 31575-2012.

В таблице показаны данные проведенных испытаний для стоматологического сплава Stomet – 1kz и керамической массы Noritake EX3.

Таблица 1 - Металлический сплав Stomet – 1kz и керамический слой Noritake EX3

Расчет неопределенности при проведении испытания образцов проводился по методике изложенной в [2,6]. Первая группа погрешностей (для оценки неопределенности по типу А) –погрешности, связанные с технологическими разбросам количества и качества производства.

Вторая группа погрешностей (для оценки неопределенности по типу В):

Среднее значение напряжения отрыва керамического слоя от металлического сплава при изгибе (для n=6):

Стандартная неопределенность U a (R) измерения значение напряжения отрыва керамического слоя от металлического сплава при изгибе (стандартная неопределенность по типу А – СКО среднего арифметического значения) вычисляется:

МПа

В рассматриваемом случае, для расчета неопределенности типа В – неопределенности, обусловленные источниками, имеющими систематический характер – используются границы погрешностей θ1, θ2, θ3 определенные выше

Суммарная неопределенность Uc рассчитывается как корень квадратный из суммы квадратов составляющих неопределенностей:

В рассматриваемом практическом случае, принимается нормальный закон распределения возможных значений этой измеряемой величины. В этом случае коэффициент охвата k = 2 при Р ~ 0,95. Соответственно расширенная неопределенность для уровня доверия Р = 0.95 представляется в виде:

Результат измерения значение напряжения отрыва керамического слоя от металлического сплава при изгибе для нормального закона распределения может быть представлен в виде

Обсуждение полученных данных

Аналогичные исследования на прочность материала методом трехточечного изгиба проводились в работах N.Chan Ryan и соавт. (2013)7, M.Borba и соавт. (2013 и 2015)8, E.Siarampi и соавт., (2014)8 P.Pereira и соавт.(2013)10, K.Ebeid и соавт. (2014)11 – методом биосевого изгиба. На основании анализа публикаций, посвященных изучению прочности керамики можно утверждать, что единого метода испытаний прочности не существует. Авторы проводят испытания на разном оборудовании и по разным протоколам с использованием образцов разных форм и размеров; даже стандарт ИСО 6872 предусматривает испытания прочности одним из 3 методов (трех-, четырехточечный и биосевой изгиб). Поэтому данные, полученные разными исследователями, нельзя толковать однозначно.

Таким образом для керамической массы Noritake EX3 со стоматологическими сплавами Stomet-1kz были найдены значения прочности связи керамики со сплавом. Экспериментальные исследования показали, что для керамического материала "Noritake EX3" со стоматологическим сплавам Stomet-1kz, имеется достаточная величина напряжения при котором не происходит отслаивание керамического слоя от металлического образца (> 25 МПа).

Список литературы

1. Belli R, Frankenberger R, Appelt A, Schmitt J, Baratieri LN, Greil P, et al. Thermal-induced residual stresses affect the lifetime of zirconia-veneer crowns. Dent Mater 2013;29:181–90. [15] Belli R, Petschelt A, Lohbauer U. Thermal-induced residual stresses affect the fractographic patterns of zirconia-veneer dental prostheses // J Mech Behav Biomed Mater. – 2013. - №21. – Р. 167–177.
2. Borba M., Sonza Q.N., Della Bona A., Chipping behavior of ceramic restorations // J. Dent Mat. – 2013. - №29, suppl 1. – Р. 5-10.
3. Chan Ryan N., Stoner B.R., Thomson J.Y., Ronald S.O., Piascik J.R. Fracture toughness improvements of dental ceramic through use of yttria – stabilized zirconia (YSZ) thin –film coatings // J. Dent Mat. – 2013. - №29(8). – Р. 881-887.
4. RENAN BELLI, RONALD FRANKENBERGER, ANDREAS APPETIT,JOHANNES SHMITT, LUIZ N.BARABERI, PETER GRELL, ULRICH LOHBAUER THERMALL-INDUCED RESIDUAL STRESSES AFFECT THE LIFETIME OF ZIRCONIA – VENEER CROWNS // J.DENT MAT. – 2013. - №29(2). – Р. 181-190.
5. Borba M, de Arau´ jo MD, Fukushima KA, Yoshimura HN, Cesar PF, Griggs JA, et al. Effect of microstructure on the lifetime of dental ceramics // Dent Mater. – 2011. - №27. – Р. 710–721.

И.С. Баимбетова, К.Д. Алтынбеков

Казахский Национальный медицинский университет имени С.Д. Асфендиярова Кафедра ортопедической стоматологии, г. Алматы