Skip to content

Bindingen mellem metal og keramik

 

Gennem mange år har foreningen af keramik og metal prydet gadehjørner og kaffekander i Danmark, tænk blot på “Madam Blå” , og bindingen mellem de æstetisk velegnede, men i mekanisk henseende skrøbelige og skøre keramiske masser med det æstetisk uegnede, men mekanisk meget velegnede metal bliver i dette afsnit kort beskrevet for at få den fornødne forståelse for de næste afsnit.

Keramiks binding til metal skyldes 5 former for binding :

Van der Waal´s kræfter

Adhæsion mellem 2 polariserede atomer i intim kontakt men uden udveksling af elektroner. Jo bedre befugtning af metal med keramik, des bedre Van der Waal adhæsion.

1) Mekanisk retention
  1. “Låsning” mellem keramik og metal
  2. Elektrokemisk korrosion af metaloverfladen ved påbrændingen af keramik
  3. Selektiv oxidation af grænseflader
  4. Opløsning af dendritiske krystaller ved reduktion af keramikkens metaloxider
2) Kompression

Ved nedkøling efter påbrænding af keramik tilstræber man en kompressionstilstand i keramiklagene, idet keramik er højresistent i kompression (tryk), men svagt i tension (træk) i forholdet 14:1, (35 kp/mm² i forhold til 2,5 kp/mm²) (Ref. 43)
Keramik knækker nemt over en bordkant (træk) – men du kan stille en elefant oven på keramik (tryk)
Såsnart keramikmassen nedkøles efter påbrændingen, skal de termiske ekspansions koefficienter (varmeudvidnings koefficienter) for keramik og metal være ens ved nedkøling fra solidus (smeltepunktet). Hvis de er helt ens, vil man ikke inducere spændinger i keramik laget og dermed stor risiko for fraktur i keramik lagene på tand kronen.
Man kan dog gå et skridt videre og udnytte den termiske ekspansions koefficient med en lidt større termisk kontraktion end keramiklagene, hvorved keramik kommer til at sidde i kompression. Derved vil trækspændinger opstået som følge af funktionelle belastninger i munden kunne modvirkes.
Den derved opnåede bindings styrke opgøres til 26% af den samlede metalkeramik binding (Ref. 72).

3) Transition

Transitionsfase bindingen sker ved hjælp af et intermediærlag bestående af uopløst oxid, hvorved der dannes en indirekte binding mellem keramik og metal (Ref. 79). Denne form for binding regnes for det meste ind under samlegruppen “kemisk binding”.

4) Kemisk binding

Den kemiske keramik – metal binding er frembragt ved elektron-udveksling mellem keramiks oxygen og de oxiderede metaller i metal legeringen. Forbindelsesleddet mellem metal legeringen og keramik er et oxid-lag, som kun behøver være et monolag tykt for at være effektivt.

5) Kemisk binding den vigtigste

Af de ovennævnte bindingstyper er kemisk binding den væsentligste. Af Vickery og Badinelli (Ref. 72) opgives den til at udgøre 52% af den samlede keramik – metal binding.
Legeringer bestående kun af højædelmetal (non-oxiderbart) danner ikke kemisk binding. Keramik der påbrændes rent guld (Au) bindes ikke kemisk, men vil kunne fjernes fra metal overfladen uden nogen tegn på binding. Tilsvarende gælder ved andre højædle metaller fx platin (Pt)
Dette er analogt med anvendelsen af platinfolie ved fremstilling af keramiske kroner.
Omvendt vil et synligt oxidlag på en højædellegering (minimum 60% guld (Au)) , der påbrændes keramik, ved efterfølgende fjernelse af keramik laget med syre, ikke længere være synligt.
Oxidlagets uædle metaloxider er altså bundet til keramik laget og har dannet en kemisk binding.
Tilsætning af oxiderbare elementer til en metal keramik legering er derfor nødvendig.
Derfor tilsættes uædle metaller , fx Tin(Sn),Kobber(Cu),Indium(In) til højædle legeringer (minimum 60% guld(Au)).
Disse uædle metaller etablerer det nødvendige potentiale til oxidering af metal og dermed adhæsion til keramik. Det er dog vigtigt, at de uædle metaller udgør under 10% af metal legeringen, idet oxid laget ellers bliver for tykt ( Se Fig 1-3 (b)). Et tykt oxid lag vil kunne medføre et brud igennem det, og dermed løsne keramik laget fra metallet. Oxid lagets tykkelse på legeringer med under 60% guld (Au) er overordentligt vanskeligt at regulere under støbe- og påbrændingsproces.
I keramik udgør Siliciumdioxid et 3-dimensionelt netværk, hvor iltatomet udgør det yderste lag. Metaloxider fra metal legeringen opløses i det smeltede keramik og danner et nyt netværk med iltatomet.
Siliciumdioxid vidt udbredt som mineralet kvarts, der indgår som grundbestanddel i keramik.

Forfatter, Tandlæge Jakob Kihl: Metal keramik | Odontologisk Boghandels Forlag | København |EAN/ ISBN-13: 9788774939719

Metal keramik | MK | Porcelain-Fused-to-Metal | PFM | VMK | Porcelæn påbrændings kroner.