4.1.3. Термические напряжения

В процессе неоднократных обжигов и послойных нанесений керамического покрытия металлокерамической коронки металлический каркас постоянно подвергается термическому расширению и сжатию. При этом коэффициент термического расширения (КТР) больши­нства керамических материалов намного ниже, чем у металлов. Керамические материалы, используемые для изготов­ления металлокерамических реставраций, утрачива­ют термопластическую текучесть после охлаждения ниже своей температуры стеклования, находящейся в пределах от 600°С до 700°С, металл при таких температурных значения еще находится в состоянии термического расширения. При охлаждении металл сжимается быстрее, чем керамика, так как его коэф­фициент термического расширения выше. Это приво­дит к тому, что керамика остается в состоянии сжатия. Несмотря на то, что нахождение хрупкого материала под действием напряжений сжатия является потенци­ально выгодным состоянием, очень важно, чтобы рас­хождение между коэффициентами расширения было небольшим. Если это расхождение окажется слишком высоким, то внутренние напряжения, возникающие при охлаждении зубного протеза, могут привести к разрушению керамического покрытия, причем самым вероятным местом разрушения станет поверхность раздела между металлом и керамикой. С момента ут­раты керамикой термопластической текучести, любое расхождение по коэффициентам термического рас­ширения между покрытием и металлом приведет к образованию напряжений в керамике, поскольку она будет стремиться к большему или меньшему сжатию, чем металл, в зависимости от того, каким будет харак­тер термической несогласованности между ними. Лучшим сочетанием металла и керамики является то, при котором коэффициент термического расширения керамики будет только немного меньшим, чем КТР сплава, а керамическая масса окажется в состоянии небольшого сжатия при охлаждении конструкции до комнатной температуры.

4.2. Состав керамических масс, применяемых для изготовления металлокерамических протезов.

Как было приведено выше, композиционные отклонения в составе керамических масс весьма разнообразны, в связи с этим физико-механические свойства керамических масс, в том числе и коэффициент термического расширения, напрямую зависят от состава массы (см. таб. 2). Для облицовки металлических каркасов из керамических материалов, перечисленных ранее, применяют полевошпатную керамику, в которой повышают содержание щелочей, вводя как соду (Na₂0), так и поташ (К₂0). Это позволяет уменьшить термическую несогласованность между металлом и облицовкой.

Таблица 2. Особенности составов керамических масс для различных видов протезов (Р. Ван-Нурт).

	стеклокерамика	металлокерамика
		опаковый слой	дентинный слой
Si02 (%)	66,5	66,4	59,2
А1203 (%)	13,5	14,5	18,5
Na20 (%)	4,2	6,2	4,8
К20 (%)	7,1	10,2	11,8
Температура обжига	960	940	900

Существенное влияние на создание заданного КТР керамической массы оказывает то, что добавление неко­торых оксидов приводит к образованию кристалли­ческой фазы в стеклянной матрице. Кристаллическая фаза называется кубический лейцит (лейцит с куби­ческой кристаллической решеткой), и обладает высо­ким коэффициентом термического расширения. Количество кристаллизующегося лейцита можно точно регулировать путем изменения параметров об­жига и охлаждения материала для получения керами­ки с заданным коэффициентом расширения, кото­рый будет приближаться к КТР используемого сплава, при этом доля кристаллического лейцита мо­жет составлять до 30-40% по объему материала.

Для насыщения керамического материала кристаллами лейцита производители выдерживают фритту при повышенной темпе­ратуре в течение определенного времени. Таким об­разом, этот процесс аналогичен процессу ситаллизации, однако в данном случае основное внимание уделяется не получению материа­ла с максимально возможной прочностью, а обеспече­нию термической согласованности между металлом и керамикой. Фактически прочность при изгибе кера­мики для облицовки металлических каркасов зубных протезов составляет 30-50 МПа, лейцитовой керамики для цельнокерамических протезов 120 МПа. Следо­вательно, если толщина керамической облицовки на поверхности металла будет слишком высокой, то это приведет к растрескиванию керамики под действием функциональных нагрузок в полости рта. Толщина спеченного керамичес­кого покрытия не должна превышать 1 мм.

При обжиге керамического покрытия в нем может происходить рост числа кристаллов лейцита и увели­чение их размеров. При многократных обжигах это приведет к повышению коэффициента термического расширения керамики, что, в свою очередь, может стать причиной термической несогласованности меж­ду покрытием и сплавом. Таким образом, проведение любых дополнительных обжигов керамического пок­рытия является нежелательным.