Bài 6 HỢP KIM ĐÚC NHA KHOA
2. Phân loại và thuật ngữ
2.1. Các phân loại hợp kim trong nha khoa:
2.1.1. Năm 1932:
Ban vật liệu nha khoa tại văn phòng quốc gia về tiêu chuẩn Hoa kỳ (dental materials group at National Bureau of Standards) đã phân loại đại thể thành bốn tuýp theo độ cứng và chỉ áp dụng cho hợp kim vàng.
• Tuýp I: Mềm, vickers hardness number (VHN) từ 50 – 90.
• Tuýp II: Trung bình, VHN từ 90 – 120.
• Tuýp III: Cứng, VHN từ 120 – 150.
• Tuýp IV: Rất cứng, VHN ≥ 150.
Trong nửa cuối thế kỷ XX, nhiều hợp kim thường đã phát triển, thay thế cho hợp kim quí ở nhiều lãnh vực. Hầu hết hàm khung cũng như các phục hồi mão, cầu...được làm từ hợp kim thường.
2.1.2. Năm 1984:
ADA đưa ra một phân loại đơn giản dựa trên cơ sở thành phần kim loại quý đối với hợp kim nha khoa, gồm ba loại:
• Hợp kim rất quý (high noble: HN);
• Hợp kim quý (noble: N);
• Hợp kim thường (predominantly base metal: PB);
Phân loại hợp kim nha khoa theo thành phần kim loại quý cần để ước lượng giá của phục hồi, cần cho bác sĩ, kỹ thuật viên, bệnh nhân và cơ quan bảo hiểm (bảng 20-1).
TABLE 20-1. Phân loại hợp kim nha khoa của ADA 1984 (Alloy Classification of the American Dental Association (1984))
Tuýp hợp kim Tổng lượng kim loại quý trong thành phần (theo khối lượng)
Rất quý (HN)
Quý (N) Thường (PB)
≥ 40 wt% Au & 60 wt% nguyên tố kim loại quý (Au + Ir + Os + Pd + Rh + Ru)
≥ 25 wt% nguyên tố kim loại quý
≤ 25 wt% nguyên tố kim loại quý
Từ “hợp kim bán quý” (precious, semipreciuos) không nên dùng vì không chính xác. Các kỹ thuật viên thường dùng từ “bán quý” để chỉ các hợp kim có nền là palladium hoặc bạc. Các hợp kim có >50% khối lượng paladium, bao gồm Pd- Ag, Pd-Cu, Pd-Co, Pd-Ga-Ag, Pd-Au, Pd-Au-Ag được gọi là quý. Từ quý cũng được dùng cho hợp kim Ag-Pd nếu chứa >25% palladium và các kim loại quý khác.
Các hợp kim rất quý và quý thường được đóng gói và tính giá theo các lô 1, 2 hoặc 20 dwt (pennyweight).
2.1.3. Từ 1989:
Phân loại vẫn gồm bốn tuýp đã đưa thêm tất cả các hợp kim đúc đáp ứng đòi hỏi các test về độc tính, đổi màu, giới hạn chảy dẻo, phần trăm dãn dài.
• Tuýp I: Mềm, cho những phục hồi ít chịu lực: Inlay.
• Tuýp II: Trung bình, phục hồi chịu lực trung bình: Onlay.
• Tuýp III: Cứng, cho những phục hồi chịu lực: Onlay, mão, các cầu ngắn.
• Tuýp IV: Rất cứng, cho những phục hồi chịu lực cao: Chốt ống tủy, mão veneer mỏng, cầu dài, khung.
Theo phân loại 4 tuýp của ADA năm 1989, 4 tuýp hợp kim để làm phục hồi toàn kim loại và mặt dán nhựa được sắp xếp, dựa theo đặc tính (chứ không theo thành phần) như sau:
• Tuýp I: Mềm, VHN từ 50 - 90, cho những phục hồi ít chịu lực: Inlay.
• Tuýp II: Trung bình, VHN từ 90 - 120, phục hồi chịu lực trung bình: Onlay, móo ắ dày, cựi răng, pontic, móo đầy.
• Tuýp III: Cứng, VHN từ 120 - 150 cho những phục hồi chịu lực cao: Onlay, mão, các cầu ngắn, mão mỏng, các pontic và cùi nhỏ, nền hàm.
• Tuýp IV: Rất cứng, VHN ≥ 150 cho những phục hồi chịu lực rất cao: Chốt ống tủy, mão veneer mỏng, cầu dài, khung và các thanh ngang của khung.
• Loại I và II thường còn được gọi là “hợp kim inlay”, loại III và IV còn được gọi là “hợp kim mão và cầu”.
2.1.4. Năm 2003:
Hội đồng khoa học của ADA đã xem xét lại sự phân loại, bao gồm thêm titanium như một mục riêng trong nha khoa. Titanium là một trong những kim loại có tính tương hợp sinh học cao nhất trong các ứng dụng nha khoa và có ứng dụng rộng với đặc tính tương tự kim loại quý.
Ngoài các phân loại chính thức nêu trên, còn cần chú ý hai cách phân biệt sau:
2.2. Phân biệt hợp kim nha khoa:
Do có nhiều loại hệ thống hợp kim để lựa chọn, cần phải xem xét theo chỉ định áp dụng và thành phần của hợp kim.
2.2.1 Phân biệt loại các hợp kim theo chỉ định:
Bảng 20-3 liệt kê các loại hợp kim theo chỉ định áp dụng đối với mão toàn kim loại, kim loại - sứ và hàm khung. Cần chú ý là hợp kim dùng cho phục hình sứ - kim loại có thể dùng cho toàn kim loại nhưng không phải là ngược lại. Nguyên nhân chính là do hợp kim không thể tạo một lớp oxid mỏng và ổn định để liên kết với sứ, độ nóng chảy có thể thấp nên gây biến dạng lún hoặc bị chảy ở nhiệt độ thiêu kết (nung) sứ, độ dãn nở nhiệt cũng không tương thích với sứ. Bảng 20-3.
Phân loại hợp kim để làm phục hình toàn kim loại, sứ - kim loại, hàm khung (Classification of Alloys for All-Metal Restorations, Metal-Ceramic Restorations, and Frameworks for Removable Partial Dentures).
Typ hợp kim Toàn kim loại Kim loại - sứ Hàm khung Rất quý
Quý
Thường
Au-Ag-Cu-Pd Hợp kim cho sứ - kim loại
Ag-Pd-Au-Cu Ag-Pd
Hợp kim cho sứ - kim loại
Ti nguyên chất Ti-Al-V
Ni-Cr-Mo-Be Ni-Cr-Mo Co-Cr-Mo Co-Cr-W Al-đồng thiếc
Au-Pt-Pd
Au-Pd-Ag (5-12 wt%
Ag)
Au-Pd-Ag (>12 wt%
Ag) Au-Pd
Pd-Au Pd-Au-Ag Pd-Ag Pd-Cu Pd-Co Pd-Ga-Ag
Ti nguyên chất Ti-Al-V
Ni-Cr-Mo-Be Ni-Cr-Mo Co-Cr-Mo Co-Cr-W
Au-Ag-Cu- Pd
Ag-Pd-Au- Cu
Ag-Pd
Ti nguyên chất
Ti-Al-V Ni-Cr-Mo-Be Ni-Cr-Mo Co-Cr-Mo Co-Cr-W
2.2.2. Phân biệt hợp kim bằng các nguyên tố chính:
Khi phân biệt hợp kim theo thành phần, người ta xếp theo trình tự giảm dần, từ thành phần chiếm nhiều nhất rồi đến các thành phần khác. Các bảng 20-3, 20-7 và 20-8 sắp xếp theo trình tự này. Ngoại lệ cho sự sắp xếp là khi có thành phần ảnh hưởng nhiều đến đặc tính hoặc ảnh hưởng đến tính tương hợp sinh học của vật liệu hoặc cả hai.
2.3. Các kim loại quí dùng trong hợp kim nha khoa:
Trên bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, có tám kim loại quý: Vàng, các kim loại nhóm platinum (platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, osmium) và bạc. Tuy vậy, trong môi trường miệng, bạc khá hoạt động nên không được coi là kim loại quý. Các kim loại quý thường được dùng trong hợp kim làm inlay, onlay, mão, cầu, sứ - kim loại. Chúng là những hợp kim ít bị đổi màu và ăn mòn. Từ “kim loại quý” chỉ có nghĩa tương đối. Trong số bảy kim loại quý, chỉ có vàng, palladium và platinum đóng vai trò quan trọng trong các hợp kim nha khoa.
Karat và Fineness:
Karat (carat) dùng để chỉ phần của vàng nguyên chất có trong 24 phần của một hợp kim. Thí dụ: Vàng 24 karat là vàng nguyên chất, vàng 22 karat là hợp kim chứa 22 phần vàng nguyên chất và 2 phần kim loại khác.
Fineness dùng để mô tả hợp kim có vàng bằng số phần vàng trên 1000. Thí dụ:
vàng nguyên chất có fineness 1000, hợp kim 650 chứa 65% vàng. Như vậy, thang đo fineness chính là bằng 10 lần của thang đo %. Trong thí dụ trên, 650 fine alloy có 65% vàng nguyên chất.
Trong thực tế, fineness được coi là thực tế hơn karat, nhưng nói chung, không được dùng phổ biến trong hợp kim nha khoa. Bảng 20-4 trình bày phân loại hợp kim vàng theo karat và fineness.
Bảng 20-4. Các hợp kim vàng phân loại theo karat và fineness (Gold alloys commonly use karat and fineness classifications)
% khối lượng vàng Karat Fineness
100 24 1000
75 18 750
58 14 583
42 10 420
2.4.
2.4. Hợp kim chủ yếu kim loại thường (hợp kim thường):
Là những hợp kim chứa ≥ 75% khối lượng là các nguyên tố kim loại thường hoặc < 25% khối lượng là kim loại quý. Kim loại thường (base metal) là thành phần
“không có giá trị” của hợp kim đúc nha khoa, vì chúng rẻ và thường có mức phản ứng cao với môi trường. Tuy vậy, chúng có ảnh hưởng đến khối lượng riêng, độ bền và độ cứng, cũng như tạo thành lớp oxid (điều này lại rất cần cho phục hồi kim loại - sứ). Cũng có một vài kim loại thường có thể dùng để bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn bằng cách thụ động hóa (passivation)). Kim loại thường có mặt trong thành phần hợp kim nha khoa khá phong phú: Bạc, nickel, chromium, nhôm, đồng, kẽm, indium, thiếc, gallium, molybdenium, beryllium, tungsten…
Từ “hợp kim chủ yếu là kim loại thường” (predominantly base metal alloys) được dùng là do trước trước đây, trong hợp kim loại này, có một lượng nhỏ palladium. Ngày nay, các từ “hợp kim kim loại thường, hợp kim thường và hợp kim chủ yếu kim loại thường” được dùng đồng nghĩa. Theo trình tự thời gian, có ba loại hợp kim thường đã được sử dụng trong nha khoa:
Hợp kim thép không rỉ (stainless steel alloys) Hợp kim nickel-chrome (nickel-chrome alloys) Hợp kim cobalt-chromium (cobalt-chromium alloys)
Titanium và các hợp kim titanium, nickel-titanium siêu đàn hồi (super-elastic) sẽ được trình bày trong một bài riêng.