ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΚΙΝΗΤΗΣ ΠΡΟΣΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΡΟΣΘΕΤΙΚΗΣ ΕΜΦΥΤΕΥΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ Διευθυντής: Καθηγητής Π. Γαρέφης

Transcript

1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΚΙΝΗΤΗΣ ΠΡΟΣΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΡΟΣΘΕΤΙΚΗΣ ΕΜΦΥΤΕΥΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ Διευθυντής: Καθηγητής Π. Γαρέφης Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΕΙΔΟΥΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΠΗΓΗΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΤΥΠΟΥ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΧΥΤΕΥΣΗΣ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗ ΠΟΡΩΣΗ ΤΩΝ ΑΡΓΥΡΟΠΑΛΛΑΔΙΟΥΧΩΝ ΚΡΑΜΑΤΩΝ (ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ) ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΓΕΩΡΓΙΟΣ Χ. ΚΑΛΤΣΙΔΗΣ Οδοντίατρος ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

2 2

3 Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Οδοντιατρική Σχολή Πρόεδρος Σχολής Καθηγητής: Α. Αθανασίου 3

4 ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΣΥΜΒΟΥΛΕΥΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Π. Γαρέφης Καθηγητής (Επιβλέπων) Π. Κοϊδης - Καθηγητής (Μέλος) Α. Χατζηκυριάκος - Αν. Καθηγητής (Μέλος) 4

5 ΕΠΤΑΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Π. Γαρέφης Καθηγητής (Επιβλέπων) Π. Κοϊδης - Καθηγητής (Μέλος) Ν. Καφαντάρης Καθηγητής (Μέλος) Α. Χατζηκυριάκος - Αν. Καθηγητής (Μέλος) Α. Πισιώτης Αν. Καθηγητής (Μέλος) Ν. Τσίγγος Επ. Καθηγητής (Μέλος) Κ. Σταμούλης Επ. Καθηγητής (Μέλος) - 5

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Πρόλογος Α. ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Κεφάλαιο 1 ο : ΜΕΤΑΛΛΑ - ΚΡΑΜΑΤΑ Ι. Μέταλλα 11 Ι.α Ορισμός Εισαγωγή 11 Ι.β Δομή 12 Ι.γ Στερεοποίηση 15 ΙΙ. Κράματα 16 ΙΙ.α Ορισμός Εισαγωγή 16 ΙΙ.β Φάσεις Διαγράμματα ισορροπίας 18 II.γ Επεξήγηση διαγραμμάτων 18 ΙΙ.δ Τύποι κραμάτων 19 III. Φυσικές και μηχανικές ιδιότητες μετάλλων και κραμάτων 21 IV. Βιοσυμβατότητα 27 V. Ταξινόμηση μετάλλων κραμάτων 28 Κεφάλαιο 2 ο : ΑΡΓΥΡΟΠΑΛΛΑΔΙΟΥΧΑ ΚΡΑΜΑΤΑ I. Εισαγωγή 32 II. Ερευνητικά δεδομένα 32 III. Σύσταση 33 IV. Επιθυμητές ιδιότητες 34 V. Επίδραση των συστατικών στα κράματα 34 VI. Ιδιότητες 35 VII.Βιοσυμβατότητα 36 Κεφάλαιο 3 ο : ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΤΩΝ ΧΥΤΩΝ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ I. Εισαγωγή 38 II. Αγωγοί χύτευσης 38 III. Επένδυση κέρινου προπλάσματος Υλικά επένδυσης 40 ΙΙΙ.α Επένδυση 40 ΙΙΙ.β Υλικά επένδυσης 41 IV. Αποκήρωση - Εξαέρωση Καύση 42 V. Τήξη Χύτευση 43 VI. Τελική διαμόρφωση 44 Κεφάλαιο 4 ο : ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΧΥΤΩΝ ΑΝΑ ΣΤΑΔΙΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ I. Εισαγωγή 45 II. Αγωγός χύτευσης 45 III. Δακτύλιος Σχηματιστής χοάνης 46 IV. Επένδυση - Καύση 47 V. Τήξη Χύτευση 47 VI.Ταξινόμηση σφαλμάτων 48 6

7 Κεφάλαιο 5 ο : ΠΟΡΩΣΗ ΤΩΝ ΧΥΤΩΝ I. Εισαγωγή 51 II. Είδη πόρωσης 51 III. Μηχανισμοί πόρωσης 52 IV. Αίτια δημιουργίας πόρωσης 52 V. Μέθοδοι εντόπισης πόρωσης 54 Β. ΕΙΔΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Κεφάλαιο 1 ο ΣΚΟΠΟΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΥΠΟΘΕΣΗ 57 Κεφάλαιο 2 ο ΥΛΙΚΟ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΣ Ι. Υλικό 58 ΙΙ. Μέθοδος 59 ΙΙ.1 Κατασκευή δοκιμίων 59 ΙΙ.2 Επεξεργασία χυτού για παρατήρηση και φωτογράφηση 62 ΙΙ.3 Έλεγχος δοκιμίων 63 ΙΙ.4 Φωτογράφηση δοκιμίων 64 ΙΙ.5 Μέτρηση των επιφανειών 64 ΙΙ.6 Στατιστική μεθοδολογία 66 Κεφάλαιο 3 ο ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Ι. Πίνακες μετρήσεων 67 ΙΙ. Στατισική ανάλυση 78 Κεφάλαιο 4 ο ΣΥΖΗΤΗΣΗ 89 Κεφάλαιο 5 ο ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 91 Κεφάλαιο 6 ο ΠΕΡΙΛΗΨΗ 92 Κεφάλαιο 7 ο ABSTRACT 93 Κεφάλαιο 8 ο ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 94 7

8 ΠΡΟΛΟΓΟΣ 8

9 9

10 Α. ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 10

11 Κεφάλαιο 1 ο ΜΕΤΑΛΛΑ-ΚΡΑΜΑΤΑ Ι. Μέταλλα Ι.α. Ορισμός-Εισαγωγή Τα μέταλλα είναι στοιχεία στη φύση και στην καθημερινή μας ζωή. Συνήθως με τη λέξη «μέταλλο» φανταζόμαστε κάτι σκληρό, στερεό, ίσως και γυαλιστερό όπως ο Au, ο Ag, η Pt, ο Fe κ.λ.π. Όμως στα μέταλλα ανήκει και ο Hg που είναι υγρό και το He που είναι αέριο (Phillips 1977). Όλοι συμφωνούν ότι δεν υπάρχει σαφής, πλήρης και ικανοποιητικός ορισμός του μετάλλου. Η ονομασία μέταλλο προέρχεται από την ελληνική γλώσσα, όπως γράφει ο Ρωμαίος ιστορικός Πλίνιος ο Πρεσβύτερος (1ος αιώνας μ.χ.) στο έργο του Historia Naturalis Liber. Ο συγγραφέας αναφέρει ως προέλευση της λέξης μέταλλο τη σύνθεση και εν συνεχεία παραφθορά των δύο ελληνικών λέξεων «μετ άλλων». Αυτό επειδή η ύπαρξη κοιτασμάτων χρυσού ή αργύρου σε μια περιοχή, συνυπήρχε με κοιτάσματα άλλων υλικών (στοιχείων) με ομοειδείς ιδιότητες. (Χρυσουλάκης-Παντελής 2003) Μερικοί από τους κυριότερους ορισμούς παρατίθενται παρακάτω. Ως μέταλλο μπορεί να ορισθεί το υλικό το λαμβανόμενο από τη μεταλλουργική επεξεργασία ορισμένων ορυκτών (Σταθόπουλος 1981). Ως μέταλλα ή μεταλλικά σώματα ορίζονται στοιχεία με τις ίδιες περίπου βασικές ιδιότητες, οι οποίες οφείλονται στην παρεμφερή διαμόρφωση της ηλεκτρονικής στοιβάδας των ατόμων τους (μεταλλικός ή ατομικός δεσμός). [Γαρέφης 1980] Μέταλλο είναι ένα χημικό στοιχείο που δίνει θετικά ιόντα σε ένα διάλυμα. (Phillips 1977) Τα μέταλλα είναι χημικά στοιχεία που έχουν ορισμένες τυπικές και χαρακτηριστικές ιδιότητες, οι οποίες τα διαχωρίζουν από τα μη μεταλλικά στοιχεία. Αυτές οι ιδιότητες είναι λάμψη, αδιαφάνεια, πυκνότητα, αντοχή, θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα. (Peyton 1960) Επίσης, διακρίνονται βάσει των φυσικοχημικών τους ιδιοτήτων (Αδάμ 1973, Κονοφάος 1975), όταν βρίσκονται στη στερεά κατάσταση. Οι ιδιότητες αυτές είναι: α. Μεταλλική λάμψη στη στερεά κατάσταση β. Στερεά κατάσταση στη συνήθη θερμοκρασία γ. Καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα δ. Ελάττωση της θερμικής αγωγιμότητας με την αύξηση της θερμοκρασίας ε. Με οξέα δίνουν άλατα, με βάσεις υδροξύλια στ. Μεγάλη μηχανική αντοχή και πλαστικότητα ζ. Μεγάλο ειδικό βάρος Τα μέταλλα χαρακτηρίζονται από τον μικρό αριθμό ηλεκτρονίων σθένους και επομένως σαν ηλεκτροθετικά στοιχεία, στις διάφορες ενώσεις με άλλα στοιχεία δίνουν ηλεκτρόνια και μεταπίπτουν σε θετικά ιόντα (Αδάμ 1973, Κονοφάος 1975, Skinner-Phillips 1967) Σύμφωνα με τον Αντωνόπουλο (1991, 1995), τα μέταλλα είναι μια από τις τρεις κατηγορίες στις οποίες μπορούν να χωριστούν τα στοιχεία. Οι άλλες δύο είναι τα 11

12 αμέταλλα και οι ημιαγωγοί. Η ταξινόμηση γίνεται ανάλογα με τις καλές, κακές ή ενδιάμεσες ηλεκτρικές ιδιότητες. Οι Χρυσουλάκης και Παντελής (2004), υποστηρίζουν ότι ο κύριος ορισμός των μετάλλων σχετίζεται με τις φυσικές, χημικές και μηχανικές ιδιότητες των «μεταλλικών σωμάτων» σε στερεά κατάσταση. Έτσι, τα μεταλλικά σώματα ή σώματα που έχουν μεταλλικό χαρακτήρα, παρουσιάζουν ομοιότητα επί τη βάση των περισσότερων χαρακτηριστικών ιδιοτήτων τους, όπως είναι το μεγάλο ειδικό βάρος, η αύξηση της ηλεκτρικής αντίστασης με τη θερμοκρασία, η μεγάλη ηλεκτρική αγωγιμότητα, η λάμψη, η υψηλή μηχανική αντοχή, η πλαστικότητα κ.λ.π. Ι.β Δομή Τα μέταλλα χαρακτηρίζονται ως κρυσταλλικά σώματα, επειδή η δομή τους είναι κρυσταλλική. Κρυσταλλική δομή είναι η διάταξη των ατόμων στον χώρο κατά τριπλή περιοδικότητα (Κονοφάος 1979), ή μια διάταξη ατόμων στον χώρο, η οποία παρουσιάζει περιοδικότητα στις τρεις διαστάσεις του χώρου. (Χρυσουλάκης-Παντελής 2004) Η κρυσταλλική δομή των μετάλλων οφείλεται στην ισορροπία των δυνάμεων έλξης και άπωσης που αναπτύσσονται μεταξύ των ατόμων της ύλης - μεσοατομικές δυνάμεις. (Αδάμ 1973, Κονοφάος 1975, Γαρέφης 1980) Όταν τα μέταλλα βρίσκονται σε τηγμένη κατάσταση, εξαιτίας της υψηλής θερμοκρασίας και κατά συνέπεια και της υψηλής θερμικής ενέργειας, η κινητικότητά τους είναι τόσο έντονη, ώστε οι μεσοατομικές δυνάμεις υπερνικούνται. Στη στερεά κατάσταση, σε θερμοκρασία χαμηλότερη από τη θερμοκρασία τήξης, η θερμική ενέργεια είναι μικρή και κατά συνέπεια και η κινητικότητα μικρή, επομένως οι μεσοατομικές δυνάμεις ή ατομικός δεσμός υπερισχύουν και τα άτομα διατάσσονται πολύ κοντά το ένα στο άλλο και καταλαμβάνουν θέσεις ισορροπίας στη χαμηλότερη στάθμη ελεύθερης ενέργειας. Αυτή η διάταξη επαναλαμβάνεται στις τρεις διαστάσεις του χώρου (τριπλή περιοδικότητα) και έτσι σχηματίζονται οι κρύσταλλοι. (Αδάμ 1973, Κονοφάος 1975) Επομένως, οι κρύσταλλοι των μετάλλων αποτελούνται από άτομα που διατάσσονται στον χώρο σε κανονικά πρότυπα. (Σολδάτος 1976) Το σχηματικό πρότυπο αυτής της διάταξης ονομάζεται διχτυωτό. Το διχτυωτό είναι ένα σύνολο που παράγεται από την επανάληψη της στοιχειώδους κυτταρικής μονάδας που είναι τμήμα της κρυσταλλικής δομής. [Αδάμ 1973] Σχήμα 1. Διάταξη κρυσταλλικού πλεγματος (Χρυσουλάκης-Παντελής). 12

13 Κατά συνέπεια, η κρυσταλλική δομή αποτελείται από «άτομα» και δίνεται από το στοιχειώδες κύτταρο και το κρυσταλλικό πλέγμα αποτελείται από «σημεία» και δίνεται από την κυψελίδα. (Κονοφάος 1975) Το μικρότερο σύνολο ατόμων, η διάταξη των οποίων επαναλαμβάνεται κατά τις τρεις διαστάσεις, δημιουργεί την κρυσταλλική δομή που ονομάζεται στοιχειώδες κύτταρο. Ως πλέγμα ορίζεται και το σύνολο άπειρων σημείων στον χώρο, διατεταγμένων κατά τέτοιο τρόπο, ώστε για κάθε τυχαίο σημείο του πλέγματος, τα γειτονικά του σημεία να έχουν την ίδια διάταξη κατά μήκος τυχαίας διεύθυνσης. (Χρυσουλάκης-Παντελής 2004) Οι φυσικές ιδιότητες των μετάλλων εξαρτώνται στενά από τη φύση της δομής των κρυστάλλων. (Αδάμ 1973, Κονοφάος 1975,,van Noort 2002) Το 1847 ο Γάλλος φυσικός Augusto Bravais αφού διερεύνησε γεωμετρικά τα δυνατά είδη πλεγμάτων, τα οποία μπορούν να προκύψουν με βάση τον παραπάνω ορισμό, τα κατέταξε σε 14 είδη, τα οποία διανέμονται σε 7 κρυσταλλικά συστήματα (Σχήμα 2). Σχήμα 2. Τα 14 είδη των κρυσταλλικών πλεγμάτων (Χρυσουλάκης-Παντελής). 13

14 Κάθε κρυσταλλικό σύστημα χαρακτηρίζεται από το είδος του γεωμετρικού σχήματος της κυψελίδας του, του κρυσταλλικού δηλαδή πλέγματος της δομής στον χώρο χωρίς άτομα, τις σχετικές τιμές των γωνιών α, β και γ των αξόνων και τις σχετικές τιμές των παραμέτρων a, b και c. (Πίνακας 3) Πίνακας 1. Χαρακτηριστικές τιμές για τα 7 κρυσταλλογραφικά συστήματα (Χρυσουλάκης-Παντελής). Οι τρεις πιο συνηθισμένοι τύποι πλεγμάτων στοιχειωδών κυτταρικών μονάδων είναι: 1. Το εδροκεντρωμένο κυβικό πλέγμα 2. Το ενδοκεντρωμένο κυβικό πλέγμα ή χωροκεντρωμένο 3. Το πλέγμα μέγιστης πυκνότητας εξαγωνικού τύπου [Peyton 1960, Αδάμ 1973, Κονοφάος 1975, Γαρέφης 1980] Η εξέταση και ο προσδιορισμός της κρυσταλλικής δομής των μετάλλων μπορεί να γίνει με ειδικά μικροσκόπια, με βομβαρδισμό με ακτίνες Χ, (Peyton 1960, Αδάμ 1973) με φυσικές δοκιμασίες που συσχετίζουν τη δομή του μετάλλου και μέσω των ιδιοτήτων του, δηλαδή με μετρήσεις της ηλεκτρικής αγωγιμότητας και της μαγνητικής χωρητικότητας, που δείχνουν αλλαγές στη δομή των μετάλλων. (Peyton 1960) Ορισμένα μέταλλα, κατά την πυράκτωση, υφίστανται αλλαγή της μικρογραφικής δομής τους και μεταπίπτουν από τον έναν τύπο δομής σε έναν άλλο. Αυτή η αλλαγή ονομάζεται αλλοτροπική. (Αδάμ 1973, Γαρέφης 1980) Ειδικότερα, η αλλαγή της κρυσταλλικής δομής, που προέρχεται από αλλαγή του είδους του ατομικού δεσμού, δίνει τεράστια διαφορά ιδιοτήτων. Η ερμηνεία του φαινόμενου της αλλοτροπίας στηρίζεται στην ελεύθερη ενέργεια. (Κονοφάος 1975) Οι πραγματικοί κρύσταλλοι δεν αποτελούνται μόνο από ένα είδος ατόμων σε καθορισμένες θέσεις, ούτε τα άτομα είναι πάντοτε τοποθετημένα στα πλεγματικά σημεία που προβλέπονται. Έτσι, λέμε ότι οι πραγματικοί κρύσταλλοι περιέχουν ατέλειες, οι οποίες είναι πλεγματικές και μπορούν να αντιμετωπιστούν γεωμετρικά και να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες: 14

15 Α) Σημειακές ατέλειες Β) Γραμμικές ατέλειες ή εξαρμόσεις Γ) Επίπεδες ατέλειες Επίσης, μπορούμε να τις χωρίσουμε με θερμοδυναμικά κριτήρια σε αντιστρεπτές και μη αντιστρεπτές. Οι σημειακές είναι αντιστρεπτές, ενώ οι γραμμικές και οι επίπεδες είναι μη αντιστρεπτές. Η παρουσία ατελειών σε ένα μέταλλο έχει μεγάλη επίδραση στις μηχανικές του ιδιότητες. (Αντωνόπουλος 1991, 1995) Ι.γ Στερεοποίηση των μετάλλων Ο τρόπος στερεοποίησης των μετάλλων έχει μεγάλη σημασία, γιατί πολλές φορές οι φυσικές ιδιότητες των στερεών υλικών εξαρτώνται από τον τρόπο κρυστάλλωσης που πραγματοποιείται το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί από τη θερμοκρασία τήξης μέχρι την επαναφορά στη θερμοκρασία περιβάλλοντος. (Phillips 1977) Αν ένα μέταλλο τηχθεί και μετά το αφήσουμε να κρυώσει, και αν καταγράφουμε τη θερμοκρασία συναρτήσει του χρόνου, θα έχουμε τη γραφική παράσταση του Σχήματος 3. (Skinner-Phillips 1967, Κονοφάος 1975, Phillips 1977) θ ε ρ μ ο κ ρ α σ ί α Υγρή φάση Στερεά φάση χρόνος Υγρή +Στερεά φάση Σχήμα 3. Τυπική καμπύλη απόψυξης καθαρού μετάλλου(ε.μπαντέκα). Η θερμοκρασία Tf είναι το σημείο τήξης του μετάλλου. Η θερμοκρασία αυτή είναι σταθερή και χαρακτηριστική του συγκεκριμένου μετάλλου. Συχνά ένα μέταλλο μπορεί να προσδιοριστεί από το σημείο τήξης του. (Phillips 1977) Κατά τη στερεοποίηση του μετάλλου παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία του παραμένει σταθερή (B C), ενώ φυσιολογικά θα περιμέναμε κάποια μείωσή της. Αυτό σημαίνει ότι το μέταλλο παίρνει θερμότητα από κάπου αλλού και αυτή η θερμότητα οφείλεται στην ενέργεια που αποδίδει ένα υγρό, όταν στερεοποιείται. (Skinner-Phillips 1967, Phillips 1977) Η στερεοποίηση ενός μετάλλου αρχίζει με την αφαίρεση θερμίδων από αυτό. Ο σχηματισμός των κρυστάλλων αρχίζει από άτομα του τηγμένου μετάλλου, που χάνουν πρώτα την κινητικότητά τους. Έτσι, έχουμε τη δημιουργία των πρώτων φύτρων που αναπτύσσονται σε τυχαίες θέσεις. (Κονοφάος 1975) Η κρυσταλλοποίηση προκαλείται από τη διάχυση ατόμων από το τήγμα στους πυρήνες, και οι κρύσταλλοι δεν σχηματίζονται κανονικά, ένα επίπεδο κάθε φορά, αλλά η διάχυση των ατόμων σε θέσεις του διχτυωτού φαίνεται να είναι ανώμαλη, με ασυνέχειες ή ατέλειες στο πλέγμα, που συνεχώς σχηματίζονται ή επιδιορθώνονται τυχαία. (Skinner-Phillips 1967) Ένα καθαρό μέταλλο μπορεί να κρυσταλλωθεί δενδροειδώς από έναν πυρήνα κρυστάλλωσης. Αυτοί οι σχηματισμοί ονομάζονται δενδρίτες. (Αδάμ 1973, 15

16 Phillips 1977, Γαρέφης 1980) Οι κρύσταλλοι καθώς προχωρεί η πήξη, αυξάνουν ο ένας προς τον άλλον και αρχίζουν να εφάπτονται, οπότε σταματά και η ανάπτυξή τους. (Skinner-Phillips 1967, Phillips 1977) Τελικά, ο εσωτερικός χώρος γεμίζει από κρυστάλλους, όμως κάθε κρύσταλλος παραμένει ως μια μονάδα, γιατί είναι διαφορετικά προσανατολισμένος από τους γειτονικούς του. Επομένως, το μέταλλο είναι φτιαγμένο από χιλιάδες μικροσκοπικούς κρυστάλλους. Ένα τέτοιο μέταλλο ονομάζεται κόκκος. Τα σημεία επαφής των κόκκων ονομάζονται όρια των κόκκων. (Skinner-Phillips 1967) Έτσι, κάθε κόκκος ξεκίνησε από έναν διαφορετικό πυρήνα κρυστάλλωσης και είναι ανεξάρτητος κρυσταλλικός μηχανισμός, με το ίδιο κρυσταλλικό πλέγμα, αλλά με διαφορετικό προσανατολισμό από τους γειτονικούς του. (Κονοφάος 1975) Ο Peyton (1960) αναφέρει ότι ο αρχικός αριθμός των πυρήνων κρυστάλλωσης εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως η καθαρότητα του μετάλλου, η αναταραχή κατά την ψύξη και το σχήμα του καλουπιού. Το σχήμα των κρυστάλλων ή κόκκων εξαρτάται από τον τρόπο με τον οποίο οι κρύσταλλοι αναπτύσσονται ο ένας προς τον άλλο. Αν γειτονικοί κόκκοι έχουν τον ίδιο προσανατολισμό, θα συγχωνευτούν σε έναν μεγαλύτερο κρύσταλλο. Οι Skinner-Phillips (1967) αναφέρουν ότι σε ένα κρυσταλλικό μέταλλο το σχήμα των κόκκων μπορεί να επηρεαστεί από το σχήμα του καλουπιού στο οποίο γίνεται η στερεοποίηση. Π.χ. αν ένα μέταλλο στερεοποιείται σε ένα τετράγωνο καλούπι που βρίσκεται σε μια θερμοκρασία αρκετά χαμηλότερη από τη θερμοκρασία τήξης του μετάλλου, η αύξηση του κρυστάλλου μπορεί να προέλθει από τα άκρα προς το κέντρο. Οι κόκκοι ονομάζονται «στυλοειδείς» και είναι το αποτέλεσμα ετερογενούς πυρήνωσης. Αν το καλούπι είναι κυλινδρικό, οι κόκκοι θα αυξηθούν κατακόρυφα στην επιφάνεια του τοιχώματος και επομένως θα δώσουν εμφάνιση ακτινωτής κοκκώδους δομής. Αυτοί οι κόκκοι ονομάζονται «ακτινωτοί». Οι δενδρίτες σχηματίζονται κατά τη στερεοποίηση, όταν το μέταλλο κρυώνει πιο γρήγορα στην κατεύθυνση ενός από τους κύριους άξονες, ώστε να σχηματισθεί ένας επιμήκης κρύσταλλος. Οι βραχίονες του αρχικού κρυστάλλου σχηματίζονται πριν προλάβει το παραμένον μέταλλο να στερεοποιηθεί και έτσι σχηματίζεται ένας σκελετικός κόκκος. (Peyton 1960) Ανάλογα με τον αριθμό των κόκκων ανά μονάδα όγκου, τα μέταλλα διαχωρίζονται σε λεπτόκοκκα και χονδρόκοκκα. Τα λεπτόκοκκα έχουν ανώτερες μηχανικές ιδιότητες δηλ., μεγαλύτερη σκληρότητα, ελαστικότητα και αντοχή. (Αδάμ 1973). Το αν ένα μέταλλο θα γίνει, κατά τη στερεοποίησή του, λεπτόκοκκο ή χονδρόκοκκο εξαρτάται από διάφορους παράγοντες: α. Από την ταχύτητα της ψύξης. Η γρήγορη ψύξη ευνοεί τον σχηματισμό λεπτόκοκκης δομής. (Peyton 1960, Skinner-Phillips 1967, Αδάμ 1973, Γαρέφης 1980) β. Από τον αριθμό των υπαρχόντων πυρήνων κρυστάλλωσης ή φύτρων. Όσο μεγαλύτερος είναι αυτός, τόσο γρηγορότερα γίνεται η στερεοποίηση, και τόσο μικρότερο θα είναι το μέγεθος των κόκκων. (Skinner-Phillips 1967, Phillips 1977) ΙΙ. Κράματα ΙΙ.α Ορισμός-εισαγωγή Η χρήση καθαρών μετάλλων στην οδοντιατρική, αλλά και στην καθημερινή ζωή, είναι τελείως περιορισμένη. Τα καθαρά μέταλλα ή θα είναι μαλακά, όπως ο 16

17 Au ή θα έχουν τάση για οξείδωση, όπως ο Fe. (Skinner-Phillips 1967) Έτσι, τα «μέταλλα» που χρησιμοποιούνται είναι συνδυασμοί δύο ή περισσότερων μετάλλων και ονομάζονται κράματα. (Peyton 1960, Skinner-Phillips 1967) Κράμα ονομάζεται ένα σώμα με μεταλλικές ιδιότητες και σχηματίζεται από την ανάμιξη δύο ή περισσότερων στοιχείων, από τα οποία το ένα τουλάχιστον είναι μέταλλο (Αδάμ 1973, Κονοφάος 1975), ενώ κατά τον Anusavice (1996) κράμα είναι ένα μεταλλικό υλικό που σχηματίζεται από την ένωση δύο ή περισσότερων μετάλλων, τα οποία θα πρέπει να είναι διαλυτά μεταξύ τους στην τηγμένη τους μορφή. Οι Skinner-Phillips (1967) και ο Phillips (1977) ορίζουν ως κράμα τον συνδυασμό δύο ή περισσότερων μετάλλων, τα οποία είναι αμοιβαία διαλυτά στην τηγμένη κατάσταση. Ο συνδυασμός των μετάλλων, που ορίζεται ως κραμα, γίνεται για τη βελτίωση των ιδιοτήτων των καθαρών μετάλλων και για να επιτευχθούν ιδιότητες που θα επιτρέψουν στο κράμα να λειτουργήσει πιο πλαστικά κάτω από τις συνθήκες χρήσης. Στην οδοντιατρική η ιδιότητα που ενδιαφέρει περισσότερο και θεωρείται πιο σημαντική είναι η αντοχή στο θάμπωμα και στη διάβρωση μέσα στο στοματικό περιβάλλον. (Phillips 1977) Κατά τον σχηματισμό ενός κράματος, η μεταβολή των ιδιοτήτων του δεν είναι απ ευθείας ανάλογη με την περιεκτικότητα του κάθε μετάλλου που συμμετέχει στο κράμα. Οι μηχανικές ιδιότητες αλλάζουν αισθητά. Κατά τον σχηματισμό ενός κράματος παρατηρείται το φαινόμενο της σκλήρυνσης των μετάλλων του κράματος, δηλ. η αύξηση της αντοχής και σκληρότητας και η ελάττωση της πλαστικότητας. (Αδάμ 1973, Γαρέφης 1980) Τα κράματα παράγονται με τη θέρμανση των μετάλλων πάνω από το σημείο τήξης τους. Οι αντιδράσεις των κραμάτων δεν διαφέρουν ουσιαστικά από τις αντιδράσεις των μετάλλων. Γι αυτό είναι συχνά δύσκολο να διακρίνουμε ένα μέταλλο από ένα κράμα. Τις περισσότερες φορές η μικροδομή διαφέρει ελάχιστα. (Phillips 1977) Υπάρχει όμως μια ουσιαστική και χαρακτηριστική διαφορά. Αυτή τη βλέπουμε στο διάγραμμα χρόνου θερμοκρασίας, όπου η στερεοποίηση του κράματος γίνεται σε μια κλίμακα θερμοκρασιών και όχι σε μια σταθερή θερμοκρασία, όπως στα μέταλλα. Το θερμοκρασιακό διάστημα πήξης (δηλ. η απόσταση B C) είναι τοπικό για οποιαδήποτε συγκεκριμένη σύνθεση κράματος, όπως ανάλογα σταθερό είναι και το σημείο τήξης ενός καθαρού μετάλλου. (Skinner-Phillips 1967, Phillips 1977) Θ ε ρ μ ο κ ρ α σ ι α Υγρη φαση Υγρη+Στερεα φαση Στερεα φαση Χρονος Σχήμα 4. Καμπύλη απόψυξης ενός κράματος. (R.v.Noort). Σχήμα 5. Διάγραμμα φάσεων αργυροπαλαδιούχου κράματος. (W.J.O Brien) 17

18 Σε όλες τις θερμοκρασίες πάνω από το Β το κράμα είναι υγρό και σε όλες τις θερμοκρασίες κάτω από το C είναι στερεό. Η στερεοποίηση αρχίζει στο Β και ολοκληρώνεται στο C. Ανάμεσα σ αυτά τα δύο σημεία, το B και το C, υπάρχει και υγρό και στερεό κράμα. Η θερμοκρασία στο Β είναι το άνω όριο και στο C το κάτω όριο του θερμοκρασιακού διαστήματος πήξης. ΙΙ.β Φάσεις κραμάτων διαγράμματα ισορροπίας των φάσεων Φάση είναι μια ομοιογενής κατάσταση της ύλης, η οποία είναι μηχανικώς ευδιάκριτη και με μηχανικό τρόπο διαχωρίζεται εύκολα. (O Brien 1978, Skinner- Phillips 1967, Αδάμ 1973) Για ένα κρυσταλλικό υλικό, φάση είναι ένα σώμα με χωριστό κρυσταλλικό πλέγμα. (O Brien 1978) Ο όρος φάση αναφέρεται σε μια ομοιογενή περιοχή της ύλης, όπου τόσο η χημική σύσταση, όσο και η κρυσταλλική δομή, κατά συνέπεια και οι ιδιότητες, διατηρούνται ίδιες σε όλη της την έκταση. (Χρυσουλάκης-Παντελής 2003) Η ύλη υπάρχει σε τρεις διαφορετικές καταστάσεις: αέρια, υγρή, στερεά. Όμως στη μεταλλουργία δεν είναι περίεργο να βρούμε να υπάρχουν περισσότερες από μια φάσεις στη στερεή κατάσταση. Είναι δηλαδή, δυνατόν να υπάρχουν κόκκοι δύο διαφορετικών συνθέσεων που διαχωρίζονται εύκολα μηχανικά. (Skinner-Phillips 1967) Οι φάσεις των διαφόρων κραμάτων μπορούν να παρασταθούν σε διαγράμματα συντεταγμένων θερμοκρασίας και σύνθεσης του κράματος. Το διάγραμμα ισορροπίας των φάσεων ενός κράματος παριστάνει τις φάσεις που περιέχει το κράμα σε ορισμένη θερμοκρασία και με ορισμένη κατά βάρος εκατοστιαία αναλογία των στοιχείων που αναμιγνύονται σε σταθερή ατμοσφαιρική πίεση. (Αδάμ 1973) Τα διαγράμματα ισορροπίας των φάσεων ισχύουν και παρέχουν τις προβλεπόμενες διαφοροποιήσεις των φάσεων μόνο όταν υπάρχει ισορροπία μεταξύ τους, γεγονός που συμβαίνει μόνο όταν η ψύξη του κράματος είναι βραδύτατη. Η ισορροπία των φάσεων βασίζεται στο φαινόμενο της διάχυσης των ατόμων. (Κονοφάος 1975, Αδάμ 1973, Skinner-Phillips 1967) Οι γραφικές παραστάσεις, οι οποίες περιγράφουν σε συντεταγμένες θερμοκρασίας - συγκέντρωσης της περιοχής ύπαρξης ή συνύπαρξης των φάσεων ενός συστήματος ονομάζονται διαγράμματα φάσεων. Μας παρέχουν πληροφορίες σχετικά με: Την παρουσία, τον αριθμό και τη χημική σύσταση των υπαρχουσών φάσεων σε διαφορετικές συγκεντρώσεις και θερμοκρασίες, κάτω από συνθήκες εξαιρετικά χαμηλής ταχύτητας απόψυξης (συνθήκη ισορροπίας). Τη διαλυτότητα σε συνθήκες ισορροπίας σε στερεά κατάσταση ενός στοιχείου ή ένωσης στο άλλο. Τη θερμοκρασία, στην οποία οι διαφορετικές φάσεις αρχίζουν να τήκονται και τη θερμοκρασία, στην οποία ένα ψυχόμενο κράμα σε συνθήκες ισορροπίας, αρχίζει να στερεοποιείται, καθώς και τη θερμοκρασιακή περιοχή εντός της οποίας πραγματοποιείται η στερεοποίηση. (Χρυσουλάκης-Παντελής 2003) ΙΙ. γ Επεξήγηση ενός διαγράμματος ισορροπίας των φάσεων Για να δημιουργήσουμε το διάγραμμα ισορροπίας των φάσεων ενός κράματος σε όλες τις αναλογίες των συστατικών μετάλλων, τοποθετούμε τις καμπύλες 18

19 θερμοκρασίας χρόνου, των διαφόρων αναλογιών, τη μία δίπλα στην άλλη και ενώνουμε τα διάφορα σημεία. Αν έχουμε ένα κράμα Ag-Pd με σύνθεση 40% Pd και 60% Ag, τότε σε θερμοκρασία 1240 ο C θα υπάρχει μόνο μία φάση, η υγρή. Mεταξύ 1240 και 940 ο C θα υπάρχουν δύο φάσεις, δηλ. υγρό διάλυμα στο οποίο υπάρχει και κάποια ποσότητα στερεών. Από τους 940 ο C έχουμε πάλι μόνο μία φάση, τη στερεή. Οι διαχωριστικές καμπύλες ισορροπίας μεταξύ των φάσεων παριστάνουν τα όρια μετάπτωσης από τη μία φάση στην άλλη. Ανάμεσα στις καμπύλες L και S περιλαμβάνεται η περιοχή ισορροπίας των δύο φάσεων, που ονομάζεται θερμοκρασιακό διάστημα πήξης. (Σχήμα 6) Σχήμα 6. Διάγραμμα ισορροπίας των φάσεων, συστήματος Ag-Pd. (O Brien 2002) Από ένα τέτοιο διάγραμμα μπορούμε να έχουμε τα ακόλουθα στοιχεία: 1. Τον αριθμό και το είδος των πιθανών φάσεων σε ορισμένη θερμοκρασία και περιεκτικότητα. 2. Σε κράμα γνωστής περιεκτικότητας μπορούμε να προσδιορίσουμε τον μετασχηματισμό των φάσεών του, κατά την ψύξη ή τη θέρμανση, τόσο από την άποψη του αριθμού των φάσεων, όσο και από την άποψη της ποιότητας και του βάρους του κράματος. 3. Η απόψυξη του κράματος στη θερμοκρασία περιβάλλοντος παρέχει μια σαφή ιδέα της τροποποίησης της μορφολογίας του κράματος και της εξέλιξης της μικρογραφικής μορφής του στη συγκεκριμένη θερμοκρασία. 4. Μπορούμε να προσδιορίσουμε την επερχόμενη μεταβολή του κράματος σε είδος και βάρος, που μπορεί να επέλθει κατά την αυξομείωση της κ.β. αναλογίας του ενός στοιχείου του κράματος. (Αδάμ 1972) ΙΙ.δ Τύποι κραμάτων Τα κράματα κατατάσσονται: Ανάλογα με τον αριθμό των μετάλλων που περιέχουν, σε διμερή όταν περιέχουν δύο μέταλλα, τριμερή όταν περιέχουν τρία μέταλλα, τετραμερή κ.λ.π. (Αδάμ 1973, Γαρεφης 1980, Phillips 1977) 19

20 Ανάλογα με τα σχήματα των κρυσταλλικών τους πλεγμάτων (Skinner-Phillips 1967, Phillips 1977) Το πιο απλό κράμα είναι αυτό στο οποίο τα άτομα των δύο μετάλλων αναμιγνύονται πλήρως και τυχαία σε όλες τις αναλογίες σε ένα κοινό κρυσταλλικό πλέγμα. (Αδάμ 1973, Skinner-Phillips 1967) Τα κράματα αυτά ονομάζονται στερεά διαλύματα. Όπως τα συστατικά πολλών υγρών διαλυμάτων, έτσι και τα μέταλλα που σχηματίζουν κράματα μπορεί να μην είναι τέλεια διαλυτά το ένα στο άλλο σε όλες τις αναλογίες. Σ αυτή την περίπτωση μπορεί να εμφανιστούν αρκετές ενδιάμεσες φάσεις, που δεν είναι αμοιβαία διαλυτές στη στερεά κατάσταση. Αυτές αποτελούν τα ευτηκτικά κράματα και τις ενδομεταλλικές ενώσεις. (Skinner-Phillips 1967) Το κράμα στο οποίο τα μέταλλα διαχωρίζονται μεταξύ τους, όταν το κράμα στερεοποιείται και κάθε κόκκος αποτελείται από ένα από τα συστατικά μέταλλα του κράματος, ονομάζεται ευτηκτικό κράμα. (Phillips 1977) Το κράμα στο οποίο, όταν αυτό στερεοποιείται, τα άτομα των μετάλλων αναμιγνύονται σε ορισμένες αναλογίες και το κράμα μας δίνει έναν χημικό τύπο, ονομάζεται ενδομεταλλική ένωση. Οι ενδομεταλλικές ενώσεις γενικά έχουν πολύπλοκο κρυσταλλικό πλέγμα και είναι εξαιρετικά σκληρές και εύθραυστες. (Peyton 1960) Ένας ακόμα τύπος κράματος είναι ο μικτός τύπος, που αποτελείται από τον συνδυασμό δύο ή περισσότερων τύπων κραμάτων. (Phillips 1977) Στερεά διαλύματα Τα κράματα που χρησιμοποιούνται για χυτές αποκαταστάσεις είναι στερεά διαλύματα. (Αδάμ 1973, Skinner-Phillips 1967, Phillips 1977) Σε αυτόν τον τύπο του κράματος τα μέταλλα αναμιγνύονται σε όλες τις αναλογίες και στην υγρή και στη στερεά κατάσταση. Τα στερεά διαλύματα παριστούν μία από τις πιο απλές, κοινές και χρήσιμες μορφές συνδυασμού μετάλλων. Αυτός ο τύπος κράματος δεν σχηματίζει χημικές ενώσεις, μάλλον παράγεται ένα αληθινό διάλυμα, στο οποίο υπάρχει τυχαία διανομή των δύο ή περισσότερων τύπων ατόμων μέσα στη μάζα. Ένα τέτοιο διάλυμα παριστάνει ένα φυσικά ομοιογενές μίγμα των δύο ή περισσότερων μετάλλων και στην υγρή και στη στερεά κατάσταση. (Peyton 1960, Anderson 1972) Κάτω από το μικροσκόπιο οι κόκκοι αυτών των κραμάτων μοιάζουν με τους κόκκους των καθαρών μετάλλων. Η δομή τους είναι εξολοκλήρου ομοιογενής. Τα μέταλλα θεωρούνται διαλυτά το ένα στο άλλο στη στερεά κατάσταση. (Skinner- Phillips 1967) Παραδείγματα στερεών διαλυμάτων είναι τα κράματα Au-Cu, Pd- Ag, Au-Pd, Cu-Zn. (Peyton 1960) Ας χρησιμοποιήσουμε ως παράδειγμα το κράμα Ag-Pd. Όταν το κράμα είναι υγρό τα μέταλλα διαλύονται το ένα στο άλλο. Στο στερεό διάλυμα το κράμα κρυσταλλώνεται έτσι ώστε τα άτομα του ενός μετάλλου (Ag) να διασκορπίζονται τυχαία μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα του άλλου (Pd), αντικαθιστώντας τα άτομα του (Pd). (Αδάμ 1973, Skinner-Phillips 1967, Phillips 1977) Επειδή τα άτομα του πρώτου μετάλλου (Ag) εισέρχονται απευθείας μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα του άλλου (Pd), το σύστημα δεν διαχωρίζεται μηχανικά και έχει μόνο μια φάση. (Skinner-Phillips 1967, Αδάμ 1973) Όταν τα δύο μέταλλα είναι διαλυτά το ένα στο άλλο σε στερεά κατάσταση, διαλύτης είναι εκείνο το μέταλλο, του οποίου το κρυσταλλικό πλέγμα ανθίσταται και διαλυόμενο το άλλο. Στο κράμα Ag-Pd τα δύο μέταλλα είναι πλήρως διαλυτά σε όλες τις αναλογίες και υπάρχει παντού σε όλο το σύστημα ο ίδιος τύπος 20

21 κρυσταλλικού πλέγματος. Στην περίπτωση αυτή διαλύτης είναι το μέταλλο του οποίου τα άτομα καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο ποσοστό στο κρυσταλλικό πλέγμα. (Skinner-Phillips 1967, Αδάμ 1973, Phillips 1977) Τα στερεά διαλύματα έχουν συνήθως μικροσκοπικές δομές παρόμοιες με αυτές των καθαρών μετάλλων, με ιδιότητες που μοιάζουν με τον μέσο όρο των ιδιοτήτων των δύο συστατικών. (Peyton 1960) Τα στερεά διαλύματα είναι ανθεκτικότερα στη διάβρωση και αμαύρωση στο στόμα και αποτελούν σημαντικό τύπο κράματος για οδοντιατρική χρήση. (Phillips 1977) Ο βαθμός της αναμιξιμότητας των υπό κραματοποίηση μετάλλων για την παραγωγή στερεών διαλυμάτων, καθορίζεται από την υπάρχουσα σχέση μεταξύ των μεγεθών των ατόμων του, του σθένους, της κρυσταλλικής δομής και της χημικής συγγένειας. (Αδάμ 1973, Ράπτης Σταθόπουλος-Αδαμ 1981) Η εικόνα που έχουμε για τα άτομα ενός στερεού είναι ότι αυτά δονούνται γύρω από μια θέση ισορροπίας, χωρίς να αλλάζουν θέση. Η πραγματικότητα είναι λίγο διαφορετική. Κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες υπάρχει μια διαρκής μετακίνηση ατόμων σε όλη τη μάζα του στερεού. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διάχυση (diffusion) και είναι κοινό στη στερεά, στην υγρή και στην αέρια κατάσταση. Η διάχυση των ατόμων σε διαλύματα προκαλείται από μεταβολές ή διαφορές στη συγκέντρωση συστατικών και έχει ιδιαίτερη σημασία στα στερεά διαλύματα των μετάλλων (κράματα), διότι είναι υπεύθυνη για τη διαφοροποίηση των μηχανικών ιδιοτήτων τους (π.χ. επιφανειακή σκλήρυνση του χάλυβα με ενανθράκωση ή αύξηση της αντοχής των κραμάτων αλουμινίου με διάχυση ατόμων χαλκού). [Αντωνόπουλος 1995] ΙΙΙ. Φυσικές και μηχανικές ιδιότητες μετάλλων και κραμάτων Η κατανόηση των διαφόρων ιδιοτήτων των μετάλλων και κραμάτων που χρησιμοποιούνται στην οδοντιατρική είναι μεγάλης σημασίας. Πρέπει αυτά να εκπληρώνουν ορισμένες προϋποθέσεις, έτσι ώστε να ανταποκρίνονται με τον καλύτερο δυνατό τρόπο στις διαδικασίες και τεχνικές απαιτήσεις. Τα κράματα εκτίθενται στην προσβολή του στοματικού περιβάλλοντος, υπόκεινται σε δυνάμεις μάσησης κ.λ.π., γι αυτό και οι ιδιότητές τους πρέπει να χρησιμοποιούνται ως το βασικό κριτήριο επιλογής τους. Η κλινική εμπειρία και η έρευνα έχουν κάνει δυνατή τη συσχέτιση της κλινικής επιτυχίας με αρκετές ιδιότητες των υλικών. Αυτές οι ιδιότητες έχουν χρησιμοποιηθεί και ως οδηγοί στην προσπάθεια βελτίωσης των κραμάτων. Οι ιδιότητες αυτές είναι φυσικές και μηχανικές. Οι μηχανικές ιδιότητες των υλικών, σύμφωνα με τον Peyton (1960), αποτελούν ένα τμήμα των φυσικών ιδιοτήτων. Οι καθαρά φυσικές ιδιότητες των υλικών περιλαμβάνουν το χρώμα, την πυκνότητα, την ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, το σημείο τήξης, τη θερμική διαστολή, την ειδική θερμότητα κ.λ.π. Αυτές οι ιδιότητες δεν σχετίζονται κυρίως με την εφαρμογή δύναμης σε ένα σώμα, όπως οι μηχανικές ιδιότητες. Κατά τη διαδικασία της κατασκευής και κατά τη λειτουργική χρήση των κραμάτων, αυτά υπόκεινται σε εφαρμογές δυνάμεων και σ αυτή τη φάση οι μηχανικές ιδιότητες είναι εκείνες που μας ενδιαφέρουν. Αυτές είναι η σκληρότητα, η αντοχή στον εφελκυσμό, στη θλίψη και στη διάτμηση, το όριο αναλογίας και το όριο ελαστικότητας, η ποσοστιαία επιμήκυνση κ.λ.π., ιδιότητες που είναι σημαντικές στη σχεδίαση και στη χρήση των αποκαταστατικών υλικών. (O Brien -Ryge 1978) 21

22 Οι φυσικές ιδιότητες των υλικών εξαρτώνται από τους τύπους των ατόμων και των δεσμών που υπάρχουν στα υλικά, ενώ δεν επηρεάζονται από το σχήμα, το μέγεθος ή από τον προσανατολισμό των κρυστάλλων στο στερεό και συχνά μπαίνουν στην κατηγορία των ανεπηρέαστων από τη δομή ιδιοτήτων. Αντίθετα, οι μηχανικές ιδιότητες επηρεάζονται και από τους τύπους των ατόμων και των δεσμών που υπάρχουν σε ένα υλικό, αλλά και από το μέγεθος, από το σχήμα και από την εσωτερική κρυσταλλική δομή του υλικού. Ο Brumfield (1954) ταξινομεί τις ιδιότητες που αφορούν τα χυτά σε κύριες και σε δευτερεύουσες (Πίνακας 2) ΚΥΡΙΕΣ Όριο αντοχής Τελική αντοχή ή όριο θραύσης Ποσοστιαία επιμήκυνση Κάτω όριο θερμοκρασιακού διαστήματος πήξης Άνω όριο θερμοκρασιακού διαστήματος πήξης Σκληρότητα ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΥΣΕΣ Μέτρο ελαστικότητας Μέτρο ελαστικής ενέργειας Στιφρότητα Πίνακας 2. Κύριες και δευτερεύουσες ιδιότητες των κραμάτων κατά Brumfield. Κατά τους Χρυσουλάκη και Παντελή (2003) οι ιδιότητες των μεταλλικών υλικών είναι: α) κύριες φυσικές (θερμικές, ηλεκτρικές, μαγνητικές), β) μηχανικές (ελαστικότητα, πλαστικότητα, θραύση) και γ) επιφανείας (στιφρότητα, τριβήφθορά, διάβρωση-οξείδωση) [Πίνακες 3, 4, 5] 22

23 ΚΥΡΙΕΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ 1. Θερμικές α. Ειδική θερμότητα β. Θερμική αγωγιμότητα γ. Θερμική διαστολή δ. Θερμική διαχυτότητα 2. Ηλεκτρικές α. Ηλεκτρική αγωγιμότητα-αγωγοί β. Ημιαγωγοί γ. Υπεραγωγοί 3. Μαγνητικές α. Διαμαγνητισμός β. Παραμαγνητισμός γ. Σιδηρομαγνητισμός Πίνακας 3. Κύριες φυσικές ιδιότητες των κραμάτων κατά Χρυσουλάκη. ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Ελαστικότητα Πλαστικότητα Θραύση Πίνακας4. Μηχανικές ιδιότητες κατά Χρυσουλάκη. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ Σκληρότητα Τριβή - φθορά Διάβρωση - οξείδωση Πίνακας 5. Ιδιότητες επιφάνειας κατά Χρυσουλάκη. 23

24 Παρά το γεγονός ότι όλες οι ιδιότητες έχουν σημασία για την επιλογή των κραμάτων στην οδοντιατρική, οι μηχανικές όπως και αυτές που αφορούν την επιφάνεια των κραμάτων παρουσιάζουν εξαιρετικό ενδιαφέρον κατά τη χρήση τους από τον οδοντίατρο. Παρακάτω παρατίθενται ορισμένες βασικές έννοιες των ιδιοτήτων των κραμάτων που έχουν ιδιαίτερη σημασία στην επιλογή και τη χρήση τους στην οδοντιατρική. Μηχανικές ιδιότητες Με τον όρο μηχανικές ιδιότητες εννοούμε τη συμπεριφορά των μεταλλικών σωμάτων κάτω από την επίδραση μηχανικών τάσεων. (Αντωνόπουλος 1991) Οι χρησιμοποιούμενες επιδράσεις ορίζονται με τις έννοιες δύναμη και τάση. 1. ΔΥΝΑΜΗ (FORCE): Είναι το φυσικό αίτιο που μπορεί να μεταβάλει την κατάσταση ενός σώματος που βρίσκεται σε ηρεμία ή τη μετακίνησή του ή να δημιουργήσει παραμόρφωση του σώματος, όταν αυτό δεν κινείται. (Θεοχάρης 1970, Αδάμ 1973, Γαρέφης 1980) 2. ΤΑΣΗ (STRESS): Τάση είναι η εσωτερική αντίδραση των ατόμων ή των μορίων της μάζας ενός υλικού σε μια δύναμη που δρα εξωτερικά επ αυτού και διαταράσσει τις μεσοατομικές αποστάσεις. (Αδάμ 1973, Γαρέφης 1980) Παραμόρφωση είναι η αλλοίωση των διαστάσεων του σώματος που επέρχεται από εσωτερική τάση. (Αδάμ 1973, Γαρέφης 1980) Η παραμόρφωση μπορεί να είναι ελαστική ή πλαστική. Η ελαστική παραμόρφωση είναι παροδική και εξαφανίζεται μετά την απομάκρυνση της τάσης. Η πλαστική παραμόρφωση είναι μόνιμη μετακίνηση των ατόμων μέσα στο υλικό. (Skinner-Phillips 1967) 3. ΤΥΠΟΙ ΤΑΣΕΩΝ: Η δύναμη μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα σώμα από οποιαδήποτε κατεύθυνση και η τάση που αναπτύσσεται μπορεί να ανήκει σε μια από τις τρεις παρακάτω κατηγορίες. α) Τάση εφελκυσμού: είναι η τάση που προκαλείται από μια δύναμη που τείνει να επιμηκύνει ένα σώμα. β) Τάση θλιπτική: προκαλείται από μια δύναμη που τείνει να συμπιέσει ένα σώμα. γ) Τάση διατμητική: προκαλείται από μια δύναμη που τείνει να συμπιέσει ή να κυλήσει ένα τμήμα σώματος επάνω σε ένα άλλο. (Skinner-Phillips 1967) Οι Χρυσουλάκης και Παντελής (2003) αναφέρουν τέσσερις εντατικές καταστάσεις, με τις οποίες μπορούν να αναλυθούν και οι πιο πολύπλοκες καταστάσεις. Αυτές είναι: α) Απλός εφελκυσμός και απλή θλίψη β) Διαξονικός εφελκυσμός γ) Υδροστατική πίεση δ) Καθαρή διάτμηση 1. ΟΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΑΣ (PROPORTIONAL LIMIT): είναι η μεγαλύτερη τιμή τάσης μέχρι την οποία ισχύει η αναλογία μεταξύ τάσης παραμόρφωσης, δηλαδή μέχρι την τιμή της τάσης που η παραμόρφωση είναι ευθέως ανάλογη της τάσης (Νόμος του Hooke). Κάτω από το όριο αναλογίας, η παραμόρφωση είναι ελαστική. (Peyton 1960, Αδάμ 1973, Γαρέφης 1980) 2. ΟΡΙΟ ΕΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ (ELASTIC LIMIT): είναι η μεγαλύτερη τάση που μπορεί να αναπτυχθεί σε ένα υλικό και η οποία του επιτρέπει την επιστροφή στις 24

25 αρχικές του διαστάσεις, όταν παύει να εφαρμόζεται η δύναμη. (Skinner- Phillips 1967) Στην ουσία το όριο αναλογίας και το όριο ελαστικότητας παριστούν την ίδια τάση, με τη διαφορά ότι η μια περιγράφει την ελαστική συμπεριφορά του υλικού, ενώ η άλλη την αναλογία που υπάρχει ανάμεσα στην τάση και στην παραμόρφωση. (Peyton 1960) ΜΕΤΡΟ ΕΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Ή ΜΕΤΡΟ ΤΟΥ YOUNG (MODULUS OF ELASTICITY or YOUNG S MODULUS): είναι ο λόγος της τάσης προς την παραμόρφωση ενός υλικού, όταν η τάση βρίσκεται κάτω από το όριο αναλογίας. Εκφράζει την αντίσταση των υλικών για ελαστική παραμόρφωση. (Θεοχάρης 1970, Αδάμ 1973, Γαρέφης 1980) 3. ΕΛΑΣΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ (RESILIENCE): είναι η ποσότητα της ενέργειας που μπορεί να απορροφηθεί από ένα σώμα που βρίσκεται υπό τάση και η οποία δεν περνά το όριο αναλογίας. (Skinner-Phillips 1967) Η ποσότητα της ενέργειας που απορροφάται μπορεί να επαναφέρει το υλικό στο αρχικό του σχήμα. (Γαρέφης 1980) ΜΕΤΡΟ ΕΛΑΣΤΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (MODULUS OF RESILIENCE): είναι η ελαστική ενέργεια που αποθηκεύεται στη μονάδα όγκου του υλικού. ΕΥΚΑΜΨΙΑ (FLEXIBILITY): τα κράματα που έχουν υψηλό όριο ελαστικότητας, μετά την αποδρομή των τάσεων, επανέρχονται στις αρχικές τους διαστάσεις. Όταν επομένως ένα υλικό υφίσταται μεγάλη ελαστική παραμόρφωση με την επίδραση μικρής ή μέτριας τάσης, αυτό καλείται εύκαμπτο. 4. ΟΡΙΟ ΔΙΑΡΡΟΗΣ (YIELD STRENGTH): είναι η τάση στην οποία έχουμε παραμόρφωση, χωρίς να αυξάνεται καθόλου ή σημαντικά η τάση. Η παραμόρφωση είναι μόνιμη. Είναι μια ιδιότητα που συχνά χρησιμοποιείται για την περιγραφή της τάσης ενός υλικού, όταν πάψει να ισχύει η αναλογία τάσης παραμόρφωσης και έχει ξεπεραστεί το όριο ελαστικότητας του υλικού. (Peyton 1960) Πρακτικά είναι η τάση πέραν της οποίας παρατηρείται έντονη αύξηση της επιμήκυνσης του υλικού, χωρίς αύξηση της τάσης. (Αδάμ 1973, Γαρέφης 1980) 5. ΕΠΙΜΗΚΥΝΣΗ (ELONGATION): είναι το αποτέλεσμα της παραμόρφωσης ενός υλικού, υπό την επίδραση εφελκυστικής τάσης. Η τιμή της είναι ένας αριθμός που εκφράζει την εκατοστιαία αύξηση του αρχικού μήκους ενός σώματος. 6. ΤΕΛΙΚΗ ΑΝΤΟΧΗ Ή ΟΡΙΟ ΘΡΑΥΣΗΣ (ULTIMATE STRENGTH or BREAKING POINT): είναι η μεγαλύτερη τάση που απαιτείται για να σπάσει μια δομή. Η τιμή του ορίου τάσης παριστάνει τη μεγαλύτερη δυνατή αντίστασή του σε μια δύναμη που δρα επ αυτού. (Αδάμ 1973) 7. ΟΛΚΙΜΟΤΗΤΑ (DUCTILITY): είναι η ικανότητα ενός υλικού να παραμορφώνεται πλαστικά χωρίς να σπάζει, υπό την επίδραση τάσεων μεγαλύτερων από το όριο αναλογίας. Ένα υλικό είναι όλκιμο, όταν διαθέτει υψηλό βαθμό επιμήκυνσης. (Αδάμ 1973) Εκφράζεται με την % επιμήκυνση κατά τη θραύση. 8. ΕΛΑΤΟΤΗΤΑ (MALLEABILITY): είναι η ικανότητα του υλικού να αντιστέκεται στη μόνιμη παραμόρφωση κάτω από τάσεις συμπίεσης και από σφυρηλάτηση, χωρίς να σπάζει. (Skinner-Phillips 1967) Επιφανειακές ιδιότητες 1. ΣΤΙΦΡΟΤΗΤΑ (STIFNESS or TOUGHNESS): είναι η αντοχή ενός υλικού στη θραύση. Εκφράζει την ενέργεια που απαιτείται μέχρι το όριο θραύσης. Ένα στιφρό υλικό είναι ανθεκτικό. (Skinner-Phillips 1967) 2. ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ (HARDNESS): είναι η αντίσταση που προβάλλεται από ένα σώμα 25

26 στη διείσδυση άλλου σώματος μέσα σ αυτό. (Θεοχάρης 1970) Η επιφανειακή σκληρότητα είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης διαφόρων ιδιοτήτων, κυρίως αντοχής του ορίου αναλογίας, της ελατότητας και της ολκιμότητας. Είναι ιδιότητα πολύ σημαντική για τον οδοντίατρο και αυτό επιβεβαιώνεται από το γεγονός ότι η ADA περιλαμβάνει τις δοκιμασίες σκληρότητας σε πολλές προδιαγραφές της. (Skinner-Phillips 1967) 3. ΠΟΡΩΣΗ : θα αναφερθεί αναλυτικά σε επόμενο κεφάλαιο. 4. ΟΞΕΙΔΩΣΗ η ΔΙΑΒΡΩΣΗ (CORROSIOΝ): είναι το φυσικοχημικό φαινόμενο της αλληλεπίδρασης μεταξύ του περιβάλλοντος και των συνθετικών του κράματος.(combe 1999) Ηλεκτρικές ιδιότητες 1. ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ (CONDUCTANCE): είναι η ικανότητα ενός υλικού να είναι αγωγός ηλεκτρικού ρεύματος. Το αντίθετο είναι η ειδική αντίσταση. Στα κράματα η αλλαγή της ηλεκτρικής αντίστασης χρησιμοποιείται για τη μελέτη της εσωτερικής δομής τους, σαν αποτέλεσμα θερμικής κατεργασίας. (Peyton 1960) Θερμικές ιδιότητες 1. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ (CONDUCTIVITY): είναι το ποσό της θερμότητας που διέρχεται από την εγκάρσια τομή ενός σώματος κατά μήκος του οποίου διαδίδεται, στη μονάδα του χρόνου. (Κουγιουμτζέλης- Περιστεράκης 1969) 2. ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ: είναι η ποσότητα της θερμότητας που χρειάζεται για να αυξηθεί η θερμοκρασία μιας μονάδας όγκου του υλικού κατά 1 ο C. Κατά τη διαδικασία της τήξης και χύτευσης, η ειδική θερμότητα έχει σημασία για τον προσδιορισμό της συνολικής ποσότητας θερμότητας που πρέπει να δεχθεί η μάζα του κράματος για να αυξηθεί η θερμοκρασία του μέχρι το σημείο τήξης. 3. ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ Ή ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ (SPECIFIC HEAT): ονομάζεται η αύξηση της θερμοκρασίας ενός υλικού, από την απορρόφηση θερμότητας, που μπορεί να προκληθεί είτε υπό σταθερό όγκο, είτε υπό σταθερή πίεση. (Χρυσουλάκης-Παντελής 2003) 4. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΔΙΑΣΤΟΛΗΣ (CO EFFICIENT OF THERMAL EXPANSION): εκφράζει τη μεταβολή του μήκους ενός υλικού, σχήματος ράβδου μήκους ίσου με τη μονάδα, όταν μεταβληθεί η θερμοκρασία κατά 1 ο C. (Κουγιουμτζέλης-Περιστεράκης 1969) Τα οδοντιατρικά κράματα πρέπει να έχουν όσο το δυνατό χαμηλότερο συντελεστή θερμικής διαστολής. (Γαρέφης 1980) 5. ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΤΗΞΗΣ (MELTING TEMPERATURE): είναι η θερμοκρασία που απαιτείται για να μετατραπεί 1γρ. υλικού από τη στερεά στην υγρή κατάσταση. (Κουγιουμτζέλης- Περιστεράκης 1969) Στην τήξη και χύτευση των κραμάτων είναι μειονέκτημα η υψηλή ειδική θερμότητα σε συνδυασμό με υψηλή θερμοκρασία τήξης, επειδή μια τέτοια κατάσταση απαιτεί παρατεταμένη θέρμανση με αποτέλεσμα την τάση για οξείδωση του κράματος. (Peyton 1960) Μαγνητικές ιδιότητες 1. ΔΙΑΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ (DIAMAGNETISM): κάτω από την επίδραση εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, τα τροχιακά των ηλεκτρονίων τροποποιούνται, επειδή ένα ηλεκτρικό φορτίο σε κίνηση εντός μαγνητικού πεδίου αποκλίνει της πορείας του (Νόμος Laplace). 26

27 2. ΠΑΡΑΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ (PARAMAGNETISM): ορίζεται η μαγνητική διαπερατότητα. Για πολλά υλικά αυτή είναι λίγο μεγαλύτερη της μονάδας. 3. ΣΙΔΗΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ (FERROMAGNETISM): είναι το αποτέλεσμα της κίνησης του συνόλου των ατόμων, τα οποία προσανατολίζουν τις μαγνητικές τους ροπές προς κοινή διεύθυνση. Δύο ακόμα ιδιότητες που ενδιαφέρουν και οι οποίες σχετίζονται με τα οδοντιατρικά κράματα είναι: 1. ΧΥΤΕΥΣΙΜΟΤΗΤΑ (CASTABILITY): είναι η ικανότητα των κραμάτων να ρευστοποιούνται και να αποκτούν τη δυνατότητα να ρέουν μέσα στο καλούπι. (Presswood 1983) 2. ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΛΕΠΤΩΝ ΟΡΙΩΝ (BURNISHABILITY): σχετίζεται με τη δυνατότητα των κραμάτων να δέχονται την τελική επεξεργασία του φινιρίσματος και την προσαρμογή των λεπτών τους ορίων. Η ιδιότητα αυτή εξαρτάται από τη σκληρότητα και την επιμήκυνση των κραμάτων. ΙV.Βιοσυμβατότητα Στις διάφορες ιδιότητες των υλικών μπορεί να συμπεριληφθεί και η βιοσυμβατότητα. Η βιοσυμβατότητα είναι ένας ιδιαίτερα ευρύς όρος, ο οποίος περιλαμβάνει το σύνολο των φυσικών, μηχανικών, χημικών και ηλεκτρικών ιδιοτήτων ενός υλικού, που έρχεται σε επαφή με ζώντες ιστούς. (Lemons 1986, Edgerton 1993) Σύμφωνα με τους Dee, Puleo και Bizios (2002) αρχικά ο ορισμός της βιοσυμβατότητας αφορούσε κυρίως την αντίδραση του βιολογικού περιβάλλοντος στα υλικά, ενώ η σύγχρονη ετοιμολογία του όρου περιλαμβάνει το σύνολο των αλληλεπιδράσεων μεταξύ ξενιστή και βιοϋλικού. Ο Wataha (Brantley & Eliades 2001) ορίζει τη βιοσυμβατότητα ως την ικανότητα ενός υλικού να επιφέρει τη δέουσα βιολογική ανταπόκριση σε δεδομένη εφαρμογή του στους ιστούς. Κατά τον Hench (1989) τα υλικά με βάση τη βιολογική τους ανταπόκριση (ιστική αντίδραση) μπορούν να ταξινομηθούν σε 4 κατηγορίες: Τοξικά υλικά νέκρωση των γύρω ιστών Μη τοξικά, διασπώμενα υλικά αποδομή του υλικού και κάλυψη του κενού χώρου από τους γύρω ιστούς Μη τοξικά, βιολογικά ανενεργά υλικά (βιοαδρανή) σχηματισμός κάψας συνδετικού ιστού, ποικίλου πάχους Μη τοξικά, βιολογικά ενεργά υλικά (βιοενεργά) σχηματισμός ζώνης πρόσφυσης με τους γύρω ιστούς Οι Takata-Katauchi-Akagava(1994) διακρίνει 2 κατηγορίες βιοϋλικών, τα βιοαδρανή και τα βιοενεργά. Η απαίτηση να είναι τα υλικά που έρχονται σε επαφή με τους ιστούς μη τοξικά (βιοσυμβατά), μπορεί να ικανοποιηθεί ελέγχοντας τα υλικά in vitro (κυτταροκαλλιέργειες), in vivo (μικρής διάρκειας εμφυτεύματα σε πειραματόζωα) και με κλινικές δοκιμές. [Hench 1980] Τέλος, θα πρέπει να αναφερθεί ότι στον γενικό όρο βιοσυμβατότητα περιλαμβάνονται έννοιες όπως η σταθερότητα των υλικών που έρχονται σε επαφή με τους ιστούς, η επιφανειακή ενέργεια, η χημεία και το φορτίο επιφανείας των υλικών, καθώς και η μικρομορφολογία της διεπιφάνειας ιστού υλικού, οι οποίες 27

28 παίζουν καθοριστικό ρόλο στην καταλληλότητα ενός υλικού και θα πρέπει να μελετώνται με ιδιαίτερη προσοχή. (Williams 1990) V. Ταξινόμηση Ένα πλήθος οδοντιατρικών κραμάτων προσφέρονται για χρήση σήμερα. Κράματα με διαφορετική σύνθεση, για διαφορετικές χρήσεις και με διαφορετική μέθοδο επεξεργασίας. Στην ελληνική και στη διεθνή βιβλιογραφία αναφέρονται πάρα πολλές κατηγορίες κραμάτων που η ονομασία τους έχει σχέση με τα κριτήρια που χρησιμοποιούνται σε κάθε ταξινόμηση. Οι πιο συχνά συναντώμενες κατηγορίες είναι τα ευγενή, τα χρυσοκράματα, τα πολύτιμα, τα μειωμένης περιεκτικότητας σε χρυσό, τα οικονομικά, τα ημιπολύτιμα, τα ημιευγενή, τα βασικά, τα μη πολύτιμα, τα αργυροπαλλαδιούχα κ.λ.π. Τα οδοντιατρικά κράματα περιέχουν δύο κατηγορίες στοιχείων (μετάλλων) που επηρεάζουν συνήθως και την ταξινόμησή τους. Οι κατηγορίες αυτές είναι: 1. Ευγενή στοιχεία, είναι εκείνα που εμφανίζονται έντονα ηλεκτροθετικά, δηλαδή το δυναμικό τους είναι το υψηλότερο δυνατό αναφορικά με το Η 2 (American Society for metals, Ander), με αποτέλεσμα να μην οξειδώνονται και να μην προσβάλλονται από οξέα, εμφανίζουν δηλαδή μεγάλη αντοχή στις χημικές αντιδράσεις. (Brooks 1974, Γαρέφης 1980) Τα ευγενή στοιχεία είναι ο Au και η Pt και στοιχεία που περιλαμβάνονται στην ομάδα της Pt (Ir, Ro, Os, R). 2. Μη ευγενή στοιχεία, είναι εκείνα που προσβάλλονται από οξέα και οξειδώνονται. Από τα στοιχεία αυτά, εκείνα που ενδιαφέρουν περισσότερο την οδοντιατρική για τον σχηματισμό κραμάτων είναι Ag, Pd, Cu, Zn, In, Ga, Ge, Ni, G, Fe, Si. Στη βιβλιογραφία φαίνεται να υπάρχει συμφωνία των διαφόρων συγγραφέων σχετικά με τις κατηγορίες των ευγενών κραμάτων (Au + Pt > 75%) και των κλασσικών χρυσοκραμάτων με περιεκτικότητα στη σύνθεσή τους σε χρυσό και πλατίνα μεγαλύτερη από 75% και τα κωδικοποιούν σε τέσσερις κατηγορίες με κριτήριο τη σκληρότητα. Η ADA με την προδιαγραφή Νο 14, καθορίζει την κατηγορία των βασικών κραμάτων που περιλαμβάνει τα οδοντιατρικά κράματα, τα οποία στη σύνθεσή τους έχουν Ni + G > 80%, ενώ σύμφωνα με τις συστάσεις της ADA το 1984 τα κράματα ταξινομούνται σε τρεις κατηγορίες: high noble (Au και ευγενή στοιχεία 60% κ.β.), noble (ευγενή στοιχεία 25% κ.β.) και base metals (ευγενή στοιχεία < 25% κ.β.). Η αύξηση της τιμής του χρυσού ανάγκασε τη βιομηχανία να στραφεί στην παραγωγή οικονομικότερων κραμάτων (Combe 1992), με αντικατάσταση της Pt με Pd, το οποίο μεταλλουργικά συμπεριφέρεται όπως και η Pt. Επίσης, μεγάλο ποσοστό των ευγενών στοιχείων αντικαταστάθηκε από τον Ag, που σε συνδυασμό με το Pd μας έδωσε μια σειρά κραμάτων, που λέγονται ομαλής αναμιξιμότητας Φαίνεται ότι οι παράγοντες που επηρέασαν την εξέλιξη των κραμάτων είναι κυρίως: Οικονομικοί Ανάγκη για βελτιωμένες φυσικομηχανικές ιδιότητες Βιοσυμβατότητα.Διάφοροι συγγραφείς, χρησιμοποιώντας διαφορετικά κριτήρια, ταξινόμησαν τα κράματα ως εξής: 28

29 1. Σε κλασσικά και νέα κράματα (Σταθόπουλος 1983, Λομβαρδάς 1982) 2. Σε ακριβά και οικονομικά κράματα (Καφούσιας 1982) 3. Με βάση την πολυτιμότητα Σε ευγενή πολύτιμα μη πολύτιμα (Θεοδώρου 1975) Σε ευγενή πολύτιμα ημιπολύτιμα μη πολύτιμα ή βασικά (Γαρέφης 1980) 4. Με βάση την περιεκτικότητα Σε κράματα υψηλής πολυτιμότητας (Au > 70%), μέσης και χαμηλής πολυτιμότητας (Au < 70%), κράματα Ag Pd και κράματα βασικών μετάλλων (Tuccillo 1987, Σταθόπουλος 1983) 5. Με βάση τον συνδυασμό των μετάλλων που χρησιμοποιούνται για να δώσουν τον κύριο όγκο του κράματος, σε κράματα Au-Pt-Pd, Au-Pd-Ag, Pd-Ag και G- Ni. (McLean 1983) 6. Στο Εργαστήριο της Ακίνητης Προσθετικής του Α.Π.Θ. υιοθετήθηκε ονοματολογία και ταξινόμηση, που περιλαμβάνει τέσσερις βασικές κατηγορίες κραμάτων για ακίνητες χυτές προσθετικές αποκαταστάσεις. (Τσίγγος 1985) Αυτές είναι: α. Ευγενή κράματα ή κράματα χρυσού: περιλαμβάνονται τα χρυσοκράματα με περιεκτικότητα σε Au και σε στοιχεία της ομάδας της Pt μεγαλύτερη από 74 75%. β. Κράματα μειωμένης περιεκτικότητας σε χρυσό: περιλαμβάνονται κράματα που περιέχουν ποσοστά Au μικρότερα από 74%, ενώ ταυτόχρονα η περιεκτικότητα σε Pd και Ag δεν εμπίπτουν στα ποσοστά που καθορίζουν την κατηγορία των Ag-Pd κραμάτων. γ. Αργυροπαλλαδιούχα κράματα: περιλαμβάνονται οι συνθέσεις των κραμάτων που περιέχουν συνολικό ποσοστό Ag-Pd μεγαλύτερο από 65 70%. Το ποσοστό του Pd κυμαίνεται από 23 55% και του Ag στο 35 70%, ανεξάρτητα από το αν περιέχουν ελάχιστο ή καθόλου Au. δ. Βασικά κράματα: περιλαμβάνονται κράματα χρωμιονικελιούχα που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ακίνητων προσθετικών αποκαταστάσεων. Οι συνθέσεις αυτές συμπληρώνονται με άλλα βασικά μέταλλα, όπως Be, Si, Cu, Mn, Fe. 7. O Wataha (2002) διακρίνει τα κράματα πριν το 1975 σε: Κράματα για ολικές χυτές Κράματα για μεταλλοκεραμικές Κράματα για μεταλλικούς σκελετούς μερικών οδοντοστοιχιών 8. Ο Craig (2002) τα διακρίνει ανάλογα με την περιεκτικότητά τους σε Au και με το κόστος σε: Πολύτιμα (precious) Ημιπολύτιμα (semi-precious) Μη πολύτιμα (non-precious) 9. Με βάση τη συσχέτιση βιολογικών φαινόμενων ο Κοίδης (2004) τα διακρίνει σε κράματα πολύτιμα, ημιπολύτιμα και μη πολύτιμα ή βασικών μετάλλων. Έχουν κατά καιρούς προταθεί διάφορα συστήματα ταξινόμησης των κραμάτων μεταλλοκεραμικής στηριζόμενα σε διαφορετικά κριτήρια. Με βάση τα σημερινά δεδομένα τα κράματα ταξινομούνται με δύο κυρίως κριτήρια: τη σύσταση και τις φυσικές ιδιότητες. 29

30 1. Συγκεκριμένα, το κυριότερο σύστημα ταξινόμησης είναι αυτό που προτάθηκε από την ADA το 1984, που αφορά τα χυτευόμενα κράματα γενικά και βασίζεται στην περιεκτικότητα τους σε χρυσό και άλλα ευγενή στοιχεία (Classification system for cast alloys. Council on dental materials, Instruments and equipment. JADA1984;109:766). Σύμφωνα με το σύστημα αυτό τα κράματα διακρίνονται σε τρείς κατηγορίες: τα κράματα υψηλής περιεκτικότητας σε ευγενή στοιχεία (high noble), τα ευγενή κράματα (noble) και τα βασικά κράματα (predominantly base metal). (Πίνακας 6) Κατηγορία Σύνθεση HIGH NOBLE ευγενή στοιχεία 60κβ % και Au 40% NOBLE predominately BASE METAL 25 κβ% σε ευγενή στοιχεία < 25 κβ% σε ευγενή στοιχεία Πίνακας 6. Ταξινόμηση κραμάτων κατά ADA (1984) με βάση τη σύνθεση. Η υπόθεση πάνω στην οποία βασίστηκε το προαναφερθέν σύστημα είναι ότι τα κράματα με μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε ευγενή στοιχεία θα παρουσιάζουν και μεγαλύτερη αντίσταση στη διάβρωση στη στοματική κοιλότητα. Παρόλα αυτά, τα ποσοστά που χρησιμοποιούνται ως όρια μεταξύ των διαφόρων κατηγοριών είναι αυθαίρετα, ενώ με βάση τα σύγχρονα βιβλιογραφικά δεδομένα η συσχέτιση μεταξύ κατηγορίας στην οποία ανήκει ένα κράμα και αντοχής του στη διάβρωση δεν είναι απόλυτη (JADA1984, Gerstorfer-Saner-Passler 1991, Niemi-Minni- Ivaska.1986, Goehlich -Marker.1990, Wataha -Craig.1991). 2. Επιπρόσθετα, ο κυριότερος περιορισμός του συστήματος αυτού είναι ότι στην ίδια κατηγορία μπορεί να εντάσσονται κράματα με πολύ διαφορετική σύσταση και ιδιότητες. Παρ όλα αυτά, η ταξινόμηση αυτή, αν και αρκετά γενική, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σήμερα από τους περισσότερους κατασκευαστές κραμάτων, προκειμένου να διευκολυνθεί η επικοινωνία μεταξύ οδοντίατρου και οδοντοτεχνίτη, αλλά και από ασφαλιστικές εταιρίες προκειμένου να αποτελεί μέτρο αξιολόγησης της αξίας του κράματος που τοποθετείται στις προσθετικές εργασίες των ασφαλισμένων. Το 1989 προτάθηκε από την ANSI/ADA και μία αναθεωρημένη έκδοση της προδιαγραφής Νο 5, όπου τα κράματα ταξινομούνται με βάση τις μηχανικές τους ιδιότητες και συγκεκριμένα το όριο ροής και την εκατοστιαία επιμήκυνση. Σύμφωνα με αυτή τα κράματα κατατάσσονται σε 4 κατηγορίες από Ι έως IV αυξανομένης της σκληρότητας από το I στο IV. (Πίνακας 7). 30

31 Στη νεότερη βιβλιογραφία, συγγραφείς, λαμβάνουν την ταξινόμηση της ADA (1984) ως βάση και εντάσσουν σε κάθε γενική κατηγορία διάφορες επιμέρους υποκατηγορίες, στην προσπάθεια τους να συμπεριλάβουν όλα τα νέα κράματα. (Mc Lean JW. 1983, Anusavice KJ.1996, O Brien WJ. 1997, Anusavice De Hoff-Craig. 1986, Anusavice De Hoff-Craig.2002). Τύπος Κράματος Σκληρότητα Κλινική χρήση Όριο ροής (Mpa) Επιμήκυ νση % I II Μαλακά Μέτρια Σε χαμηλές τάςεις, όπως ένθετα Σε μέτριες τάσεις, όπως ένθετα και επένθετα < III Σκληρά Σε υψηλές τάσεις, όπως στεφάνες και μικρής έκτασης γέφυρες Πολύ σκληρά Σε πολύ υψηλές τάσεις, όπως στεφάνες, μεγάλης έκτασης γέφυρες και μερικές οδοντο στοιχίες > Πίνακας 7. Ταξινομηση κραμάτων κατά ADA (1989) με βαση τις φυσικές ιδιότητες 31

32 Κεφάλαιο 2 ο ΑΡΓΥΡΟΠΑΛΛΑΔΙΟΥΧΑ ΚΡΑΜΑΤΑ Ι. Εισαγωγή Η χρησιμοποίηση των αργυροπαλαδιούχων κραμάτων, έγινε αρχικά για την αντικατάσταση των κραμάτων χρυσού, για οικονομικούς λόγους. Σήμερα παρόλο που συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται, έχουν και αυτά αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από τα ακόμη φθηνότερα βασικά κράματα. Ανεξάρτητα από τις διάφορες απόψεις και μεταβολές χρησιμοποίησης τους, που προέκυψαν στο μακρόχρονο διάστημα από την εισαγωγή τους στην προσθετική, για λόγους κόστους, μέχρι σήμερα, αξίζει να παρακολουθήσει κανείς την ερευνητική τεκμηρίωση που υπάρχει για να αποκτήσει μια ολοκληρωμένη γνώμη. II. Ερευνητικά δεδομένα Μια βιβλιογραφική ανασκόπηση των εργαστηριακών ερευνών που έγιναν για τα κράματα Ag Pd θα καταστήσει σαφή την, με την πάροδο του χρόνου, αλλαγή των απόψεων σχετικά με αυτά. Ουσιαστικά διακρίνουμε δύο περιόδους. α. Μια πρώτη περίοδο μέχρι το 1977 με αρνητικά αποτελέσματα για την χρησιμοποίηση τους. Το 1966 οι Teteruck και Mumford (Landesman-De Gennaro-Martinoff 1981) κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ένα Ag Pd κράμα ήταν μη αποδεκτό για γενική χρήση εξαιτίας του ποικίλου βαθμού επιφανειακής ανωμαλίας, μετά από σύγκριση αρκετών συνδυασμών κραμάτων πυροχωμάτων και τεχνικών. Το 1976 οι Moon και Modjeski αναφέρθηκαν σε μια εργασία τους και σε κράματα της ADA. Έδειξαν ότι τα χρυσά κράματα της ADA γυαλίζονται εύκολα, ενώ στα κράματα Ag Pd ο αριθμός που εκφράζει τη δυνατότητα στίλβωσης δεν συμφωνεί με τις προδιαγραφές της ADA, κυρίως στη χυτευμένη μορφή και για τον λόγο αυτό θα πρέπει ίσως να γίνονται θερμικές κατεργασίες, ώστε να γίνουν τα κράματα πιο μαλακά. Το 1976 οι Nitkin και Asgar εκτίμησαν την εφαρμογή πολύτιμων, ημιπολύτιμων και μη πολύτιμων χυτών και βρήκαν ότι τα χυτά που έγιναν από μη πολύτιμο κράμα ήταν κατώτερα σε εφαρμογή από τα χυτά από πολύτιμα και ημιπολύτιμα κράματα. Το 1976 ο Huget εξετάζοντας τα Ag Pd κράματα για χρήση με πορσελάνη βρήκε ότι οι υψηλές περιοχές τήξης, τα σχετικά φτωχά χαρακτηριστικά χύτευσης και η αμφισβητούμενη αντίσταση στη θάμβωση αποτελούν αντενδείξεις για τη χρήση αυτών των κραμάτων για μεταλλοκεραμικές αποκαταστάσεις. Εντούτοις, τα τελευταία χρόνια εμφανίστηκαν αρκετά νέα κράματα που ενδείκνυνται για μεταλλοκεραμικές. Το 1977 οι Dale και Moser έκαναν in vitro μελέτη σε 5 ημιπολύτιμα κράματα, τα οποία χυτεύθηκαν με μια τεχνική παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται στα χρυσοκράματα. Εξετάσθηκαν παράμετροι όπως η ακρίβεια προσαρμογής, η προσαρμογή των ορίων, η ευκολία λείανσης και η αντίσταση στη διάβρωση. Οι συγγραφείς βρήκαν ότι τα κράματα αυτά αντιστέκονται ικανοποιητικά στη διάβρωση στο στόμα. Τα χυτά έδειξαν ακριβή εφαρμογή και ακεραιότητα των ορίων και μπορούσαν να γυαλιστούν καλά με παραδοσιακές τεχνικές. Το γυάλισμα δεν επηρέασε την ακεραιότητα των ορίων. Τα ευρήματά τους 32

33 καταξιώνουν τα κράματα Ag Pd ως πολύ καλά υποκατάστατα των χρυσοκραμάτων τύπου III και IV της ADA. β. Σε μια δεύτερη περίοδο από το1988 με θετικές απόψεις για την χρήση τους. Το 1978 οι Landesman-De Gennaro-Martinoff έκανε εργαστηριακές και κλινικές μελέτες 18 μηνών και βρήκε ότι όλα τα κράματα που εξέτασε ήταν αποδεκτά, αναφορικά με την ακεραιότητα, εφόσον χρησιμοποιηθούν οι κατάλληλες τεχνικές. Μεταβλητές όπως ο τύπος του πυροχώματος, η αναλογία σκόνης υγρού, η θερμοκρασία καύσης, η θερμοκρασία χύτευσης και ίσως ο τύπος της συσκευής χύτευσης παίζουν κύριο ρόλο στην τελική εφαρμογή αυτών των ευαίσθητων στην τεχνική κραμάτων. Οι μελέτες με το SEM έδειξαν παρόμοια εφαρμογή όλων των κραμάτων. Η κλινική εκτίμηση βάση της φλεγμονής των ούλων, της ευαισθησίας των ούλων και της αποτριβής δεν έδειξαν σημαντικές διαφορές. Το κράμα χρυσού που χρησιμοποιήθηκε ως μάρτυρας έδειξε σημαντικά λιγότερα χυτά με αμαύρωση και διάβρωση. Το 1981 ο Γαρέφης βρήκε ότι τα Ag Pd κράματα έχουν φυσικομηχανικές και εργαστηριακές ιδιότητες παρόμοιες με αυτές των παραδοσιακών κραμάτων χρυσού τύπου III και IV. Μετά την εξέταση με στερεοσκοπικό μικροσκόπιο αποδείχθηκε ότι έχουν καλή εφαρμογή. Όσον αφορά στην αντίσταση στην οξείδωση και στη διάβρωση βρέθηκε ένα μέσο ποσοστό οξείδωσης, μακροσκοπικά διαπιστούμενης, 12,1%. Το 1982 ο Randall βρήκε ότι όταν η περιεκτικότητα σε ευγενές μέταλλο είναι κάτω από 55%, τότε η μικροδομή παίζει καθοριστικό ρόλο στον καθορισμό της αντίστασης στη θάμβωση. Έτσι, με τη σωστή σχεδίαση και θερμική κατεργασία, τα χαμηλής ευγένειας κράματα μπορούν να σχεδιαστούν με αποδεκτά χαμηλή ευαισθησία στη θάμβωση. Σήμερα θεωρούνται καλά υποκατάστατα των χρυσοκραμάτων. Ίσως σε αυτό να συνετέλεσε: α) η διαφοροποίηση της σύστασής τους και β) η διαφοροποίηση της τεχνικής χύτευσης, η οποία προσαρμόστηκε στις απαιτήσεις χρήσης αυτών των νέων κραμάτων. ΙΙΙ. Σύσταση Στα κράματα που υποκατέστησαν σε σημαντικό ποσοστό τα κράματα χρυσού, ανήκαν και τα κράματα Ag Pd. Είναι λευκά, πολύτιμα κράματα και έγιναν γνωστά με την ονομασία PALLIAC, όπως πρωτοεμφανίστηκαν στις ΗΠΑ και στη Γερμανία μεταξύ του 1920 και του (Καφούσιας 1981) Τα οδοντιατρικά κράματα αυτής της κατηγορίας περιέχουν ως βασικά στοιχεία Ag: 35 66%κ.β. και Pd: 22 50%κ.β. (Huget-Civjan 1974, Wright 1982, German-Wright-Gallant 1982) Επίσης, μπορεί να περιέχουν χρυσό από 0-10%κ.β. και άλλα στοιχεία. (Καφούσιας 1981) Τα σύγχρονα κράματα αυτής της κατηγορίας που χρησιμοποιούνται για ολικές χυτές και μεταλλοακρυλικές αποκαταστάσεις περιέχουν κατά τον Anusavice (1996): Ag 70 75% και Pd 25% ή Ag 60%, Pd 25%, Cu 15% 33

34 IV. Επιθυμητές ιδιότητες Για να είναι ακίνδυνη η αντικατάσταση του χρυσού με άλλα μέταλλα, δεν είναι αρκετό να δημιουργήσουμε κράματα με μηχανικές ιδιότητες ίσες ή ανώτερες από αυτά. (Παπαθανασίου 1982) Πρέπει η κατεργασία τους να είναι εύκολη και απλή και για να είναι κλινικά αποδεκτά πρέπει να πληρούν τις παρακάτω επιθυμητές ιδιότητες: 1. Να δίνουν χυτό ακριβείας, που να μπορεί να γυαλιστεί και να μπορεί να προσαρμοστεί στα όρια με τα διαθέσιμα οδοντιατρικά εργαλεία. (Dale-Moser 1977, Moon-Modjeski 1977, Ράπτης-Σταθόπουλος-Αδάμ1982, Σταθόπουλος 1982 ) 2. Να ανθίστανται στις δυνάμεις σύγκλεισης. (Dale-Moser 1977, Moon-Modjeski 1977) 3. Να μην εμφανίσουν θάμβωση και διάβρωση στο στοματικό περιβάλλον. 4. Να είναι βιοσυμβατά. (Ράπτης Σταθόπουλος-Αδάμ1982) 5. Να έχουν καλές φυσικομηχανικές ιδιότητες. (Ράπτης-Σταθόπουλος-Αδάμ 1982) V. Επίδραση των συστaτικών στα κράματα Η διατήρηση των επιθυμητών ιδιοτήτων ενός κράματος εξαρτάται από τη σύστασή του. (Ράπτης-Σταθόπουλος Αδάμ 1982) Για τον λόγο αυτό είναι απαραίτητο, ιδιαίτερα στα κράματα Ag Pd, να διατηρείται η γνησιότητά τους χωρίς προσπάθεια αύξησης της πολυτιμότητάς τους με εμπειρική προσθήκη χρυσού, ενώ παράλληλα πρέπει να δίνεται προσοχή στην κατεργασία τους, ώστε να μην διαταραχθεί η εύθραυστη ισορροπία των μεταλλουργικών φάσεων. (Ράπτη-Σταθόπουλος-Αδάμ 1982, Randall 1982). Τα διμερή κράματα Ag Pd σχηματίζουν συνεχή σειρά στερεών διαλυμάτων. (Huget-Civjan 1974, Huget-Dvivedi-Cosner 1976, O Brien 1978, Randall 1982) Στα θερμοκρασιακά διαστήματα οι καμπύλες solidus και liquidus βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους παντού στη σειρά. Η προσθήκη Pd αναγκάζει την καμπύλη liquidus να αυξηθεί γρήγορα και τα κράματα γίνονται μαλακά και ελατά. (Peyton 1960) Η μικρογραφική δομή των κραμάτων Ag Pd παρουσιάζει διαφορές από εκείνη του τυπικού χρυσού κράματος τύπου ΙΙΙ. (Καφούσιας 1981,) Μερικά περιέχουν Pt έως 5% για να γίνουν πιο λεπτόκοκκα, ανθεκτικότερα στη διάβρωση, σκληρότερα και για να αυξηθεί το όριο αναλογίας τους. (Καφούσιας 1981) Η Pt και το Pd συμπεριφέρονται μεταλλουργικά με τον ίδιο τρόπο. Το Pd μοιάζει με την Pt στην αντοχή, στην ελατότητα και στο χρώμα. Αν και η ευγένεια του Pd είναι χαμηλότερη από αυτήν της Pt, η προτίμηση στο Pd, ως συστατικό πολλών οδοντιατρικών κραμάτων χύτευσης, βασίζεται πιθανόν στο χαμηλότερο σημείο τήξης, στο χαμηλότερο κόστος κατά μονάδα βάρους και στη χαμηλότερη πυκνότητα του Pd. (Huget-Civjan 1974, Γαρέφης 1981) Άλλοτε προστίθεται Au από 1 έως 10%, που κάνει το κράμα ευκατέργαστο, αλλά κυρίως επιτρέπει την προσθήκη μη πολύτιμων μετάλλων σε μεγαλύτερη αναλογία απ ότι στα διμερή κράματα Ag Pd. Και αυτό γιατί για την αντοχή ενός κράματος στα στοματικά υγρά, έχει καθοριστική σημασία όλα τα άτομα των μη ευγενών μετάλλων του κράματος να περιβάλλονται από άτομα ευγενών μετάλλων. (Καφούσιας 1981) Ακόμα υπάρχουν βασικές ενδείξεις σχετικά με το ότι η προσθήκη μικρής 34

35 ποσότητας Pd στο κράμα επιτρέπει τη μείωση του χρυσού, χωρίς να θυσιαστεί η αντίσταση στην οξείδωση και στη διάβρωση. (Γαρέφης 1981) Τα βασικά μέταλλα που περιέχονται στα κράματα Ag Pd παίζουν σημαντικό ρόλο στην εμφάνιση και στον έλεγχο των ιδιοτήτων. (Huget-Dvivedi-Cosner 1976) Βελτιώνουν τις μηχανικές ιδιότητες του κράματος (Randall 1982), χαμηλώνουν το θερμοκρασιακό διάστημα τήξης, κάνουν το κράμα πιο λεπτόκοκκο και του δίνουν τη δυνατότητα να μπορεί να υποστεί θερμικές κατεργασίες. (Καφούσιας 1981) Τα Ag Pd κράματα συνήθως περιέχουν μικρότατες ποσότητες βασικών μετάλλων χαμηλού σημείου τήξης, όπως Zn, In, Sn, για να αυξηθεί η ρευστότητα του κράματος και έτσι να βελτιωθεί η χυτευσιμότητά τους. Το In και ο Sn επίσης σχηματίζουν ενδομεταλλικές ενώσεις και με το Pd και με τον Ag. (Huget-Civjan 1974, Randall 1982) Η σκλήρυνση δια γηράνσεως αρκετών κραμάτων φαίνεται ότι σχετίζεται με τον σχηματισμό αυτών των συνθέσεων. (Huget Civjan 1974, Huget-Dvivedi-Cosner 1976) Εξαιτίας της τάσης των μετάλλων να απορροφούν αέρα όταν τήκονται, με συνέπεια τη λήψη πορωδών χυτών, η εκατοστιαία αναλογία του Pd και του Ag είναι πολύ σημαντικές. (Peyton 1960, Huget-Civjan 1974, Καφούσιας 1981, Randall 1982) Το Pd απορροφά κατά την τήξη του 450 του όγκου του σε υδρογόνο (Παπαθανασίου 1982) και ο Ag απορροφά οξυγόνο σε σημαντικές ποσότητες. Δεδομένου ότι ο Ag είναι μέταλλο που οξειδώνεται εύκολα (Peyton 1960, O Brien 1978, Καφούσιας 1981), το πρόβλημα των κραμάτων αυτών είναι η διάβρωσή τους στο στοματικό περιβάλλον. Βρέθηκε ότι η προσθήκη Pd 25%κ.β. αυξάνει την αντίσταση του κράματος στη διάβρωση κατά 1000%. (Huget-Civjan 1974, Phillips 1977, Καφούσιας 1981,) Η αύξηση της περιεκτικότητας σε Ag οδηγεί σε αυξημένη ελατότητα και χαμηλότερη σκληρότητα, αλλά αυξάνει το πρόβλημα της διάβρωσης. Κατά τον συνδυασμό Ag Pd παίζει ρόλο το ποσοστό του Cu που προστίθεται για την κραματοποίηση. (Peyton 1960, Καφούσιας 1981,) Πέρα όμως από ένα ορισμένο ποσοστό, η προσθήκη Cu συντελεί στον σχηματισμό σουλφιδίων του Ag εξουδετερώνοντας έτσι την ευεργετική επίδραση του Pd. (Huget-Civjan 1974, Καφούσιας 1981,) Γενικά, σε ένα οδοντιατρικό κράμα, όσο χαμηλώνει το ποσοστό του περιεχομένου ευγενούς μετάλλου, τόσο μεγαλύτερη σημασία έχει η ακριβής εξισορρόπιση των συνδυαζόμενων, στη σύνθεση μετάλλων, προκειμένου να αποκτήσει το κράμα κλινικά ανεκτή αντίσταση στη διάβρωση.) VI. Ιδιότητες Στα κράματα Ag Pd το μέγεθος των κόκκων είναι αρκετά μεγαλύτερο από αυτό των παραδοσιακών κραμάτων χρυσού. (Ράπτης-Σταθόπουλος-Αδάμ 1981) Λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε Pd, το θερμοκρασιακό διάστημα πήξης των Ag Pd κραμάτων είναι σημαντικά υψηλότερο από αυτό των χρυσοκραμάτων. Γενικά, είναι σκληρότερα κράματα, έχουν μικρότερο ειδικό βάρος και σε ορισμένες περιπτώσεις υψηλότερο μέτρο ελαστικότητας. Όταν η αναλογία είναι 65% Ag και 35% Pd, το κράμα κατέχει τις υψηλότερες τιμές μέτρου ελαστικότητας και σκληρότητας. Το χρώμα τους είναι ασημί. (Ράπτης- Σταθόπουλος-Αδάμ 1981) Οι διαφορές ως προς τη σκληρότητα και την επιμήκυνση, που παρουσιάζουν σε σχέση με τα χρυσοκράματα, παίζουν ρόλο στον εκτροχισμό, στη διαμόρφωση των ορίων των χυτών, στη λείανση και στη στίλβωση. (Γαρέφης 1980) Στο αν επιδέχονται ή όχι θερμικές κατεργασίες, που θα μεταβάλλουν τις 35

36 μηχανικές τους ιδιότητες, υπάρχει διχογνωμία. Ο McLean (1983) αναφέρει ως πλεονέκτημα των κραμάτων Ag Pd το υψηλό όριο ροής και μέτρο ελαστικότητας, την έλλειψη τοξικότητας και το χαμηλό κόστος. Ως μειονεκτήματα αναφέρει τη δυσκολία ακριβούς χύτευσης, με συνέπεια να προκύπτει χυτό χωρίς λεπτά όρια. Μια απαίτηση των κραμάτων Ag Pd είναι τo αναγκαία αυστηρό πρωτόκολλο, που πρέπει να ακολουθείται στις εργαστηριακές διαδικασίες. Το βασικότερο πλεονέκτημά τους έναντι των χρυσοκραμάτων ήταν η σημαντική διαφορά κόστους. Οι φυσικομηχανικές ιδιότητες των αργυροπαλλαδιούχων κραμάτων καταγράφονται στον Πίνακα 8. ΧΡΩΜΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΌ ΔΙΑΣΤΗΜΑ ΤΗΞΗΣ ΑΣΗΜΙ Ο C ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ BRINELL ΟΡΙΟ ΡΟΗΣ N/mm 2 ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΣΥΣΤΟΛΗ 1,8-2% Πίνακας 8. Φυσικομηχανικές ιδιότητες κραμάτων Ag-Pd. V. Βιοσυμβατότητα Τα κράματα Ag-Pd ανήκουν στην κατηγορία των ευγενών κραμάτων (noble alloys), σύμφωνα με την προδιαγραφή της ADA (1984). Μία τυπική σύσταση των κραμάτων αυτών περιλαμβάνει 66% Ag, 23% Pd, 2% Au, καθώς και ορισμένα άλλα στοιχεία, όπως Cu και Zn (Anusavice 1996, Wataha 2002). Τα κράματα αυτά είναι συνήθως πολυφασικά, ενώ η αντοχή τους στη διάβρωση ποικίλει σημαντικά, ανάλογα με τη σύσταση του κράματος, τείνοντας γενικά να αυξηθεί όσο μειώνεται η περιεκτικότητα τους σε παλλάδιο και αυξάνεται αντίστοιχα σε άργυρο. (Wataha Lockwood 1998,Wataha 2000) Έχει βρεθεί ότι κατά τη διάβρωση των κραμάτων αυτών υπάρχει διάλυση στοιχείων όπως Cu, Ag, Zn, ενώ την ίδια στιγμή το παλλάδιο εμπλουτίζει την επιφάνεια του κράματος (surface enrichment), χωρίς ν απομακρύνεται από αυτήν (Wataha-Hankw 1996). Η παρατήρηση αυτή ενισχύει την άποψη ότι ο άργυρος, αν και πολύτιμο μέταλλο, συμπεριφέρεται ως βασικό σε συνθήκες στοματικού περιβάλλοντος (Schmalz-Langer-Schweikl 1998). Επιπλέον, η πολυφασική φύση των κραμάτων αυτών ενισχύει τα φαινόμενα διάβρωσης λόγω της ανάπτυξης γαλβανικών ρευμάτων μεταξύ περιοχών (φάσεων) του κράματος που παρουσιάζουν διαφορετική σύσταση. Συνολικά, έχει βρεθεί ότι τα κράματα αργύρου-παλλαδίου απελευθερώνουν συνολικά στο στοματικό περιβάλλον 0,11 μg/cm 2 την ημέρα από τη μάζα τους, ενώ η αντίστοιχη απελευθέρωση από τα κράματα υψηλής περιεκτικότητας σε παλλάδιο (Pd-Ag) είναι δέκα φορές χαμηλότερη (0,01 μg/cm 2 ). Η απελευθέρωση αυτή συνεχίζεται σε σταθερούς 36

37 ρυθμούς με την πάροδο του χρόνου (Wataha-Lockwood1998). Μεταξύ των στοιχείων που απελευθερώνονται από τα αργυροπαλλαδιούχα κράματα, o Cu και ο Ag, θεωρούνται ως τα κύρια στοιχεία που ευθύνονται για την κυτταροτοξικότητα τους (Wataha-Malcolm-Hanks 1995). H συγκέντρωση των ιόντων αυτών που μπορεί να καταστείλει την κυτταρική μεταβολική δραστηριότητα κατά 50% (δοκιμασία ΜΤΤ) μετά από 24 ώρες επίδρασης σε κυτταρικές σειρές ινοβλαστών (Balb/c 3T3) είναι για τον μεν Ag 90 μmol/lit, για τον δε Cu 550 μmol/lit (Wataha-Loekwood-Schedle 2000). Οι συγκεντρώσεις αυτές είναι πολύ χαμηλότερες από εκείνες που συνήθως απελευθερώνονται από τα κράματα αυτά με αποτέλεσμα στην πλειοψηφία των in vitro μελετών τα αργυροπαλλαδιούχα κράματα να εμφανίζουν ήπια έως αμελητέα κυτταροτοξικότητα, με εξαίρεση εκείνα όπoυ η συγκέντρωση του χαλκού πλησιάζει ή ξεπερνά το 20%. (Nelson 1999, Bumgardner at all 2002, Wataha Lockwood-Nelson1999, 1999b, Hornez at all 2002) Ωστόσο, θα πρέπει να ληφθεί υπ όψη ότι τα in vitro δεδομένα δεν αντανακλούν με ακρίβεια τις in vivo συνθήκες. Αντίθετα, στη στοματική κοιλότητα, η διάβρωση μπορεί να τροποποιείται σημαντικά από πληθώρα παραγόντων, όπως η παρουσία μεγάλων διακυμάνσεων θερμοκρασίας και pη, η συνύπαρξη και άλλων κραμάτων με διαφορετικό ηλεκτροχημικό δυναμικό, καθώς και η παρουσία της μικροβιακής χλωρίδας (Palaghias 1985, Margelos- Eliades-Palaghias 1991 Eliades-Athanasiou 2002, ). Τέλος, υπάρχουν ενδείξεις ότι η μακροχρόνια έκθεση των κυττάρων στις πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις των στοιχείων που απελευθερώνονται από τα κράματα αυτά είναι δυνατό να επιφέρει αλλαγές σε ανοσολογικές παραμέτρους του οργανισμού με αύξηση των μεσολαβητών της φλεγμονής (PgE2, IL-2 IL-1a/b, IL-6, TNF) και γενικότερη κινητοποίηση του ανοσολογικού συστήματος (Schmalz-Langer-Schweikl 1998, Geurtsen 2002). Επομένως, παραμένει ένα μεγάλο ερωτηματικό σχετικά με τα βιολογικά αποτελέσματα που προκύπτουν από τη μακροχρόνια έκθεση του οργανισμού κατά τη διάρκεια παραμονής του κράματος στο στόμα. 37

38 Κεφάλαιο 3 ο ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΧΥΤΩΝ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ Ι. Εισαγωγή Η τεχνική της χύτευσης αποτελεί μια από τις παλαιότερες κατασκευαστικές μεθόδους δομικών στοιχείων. Εισήχθη στην οδοντιατρική το 1907 από τον Taggart. Πρόκειται για διαδικασία κατασκευής μεταλλικών ή κεραμικών προσθετικών αποκαταστάσεων με την εισροή ρευστού μετάλλου ή κεραμικού υλικού σε προσχηματισμένο πρότυπο (καλούπι), του οποίου το σχήμα λαμβάνει το ρευστό υλικό μετά από την πήξη του. Αποτελεί τη βασική τεχνική κατασκευής μεταλλικών σκελετών στεφανών και γεφυρών, μεταλλικών σκελετών μερικών οδοντοστοιχιών, ολικών χυτών εργασιών και χυτευόμενων ολοκεραμικών αποκαταστάσεων. Καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος της εργαστηριακής διαδικασίας στην ακίνητη προσθετική. Απαραίτητες προϋποθέσεις για την εφαρμογή της τεχνικής αποτελούν η κατασκευή κέρινου ή πλαστικού ομοιώματος προπλάσματος, η επένδυσή του με ειδικό υλικό επένδυσης πυρόχωμα, η απομάκρυνση του κεριού ή του πλαστικού υλικού με θέρμανση, ώστε να δημιουργηθεί ο κενός χώρος, μέσα στον οποίο θα χυθεί στη συνέχεια το λιωμένο κράμα ή το κεραμικό υλικό, με τελικό στόχο τη μετατροπή του προπλάσματος σε χυτό μεγάλης ακρίβειας και υψηλής ποιότητας. Η σειρά των εργαστηριακών σταδίων περιλαμβάνει: Τοποθέτηση αγωγών Προετοιμασία δακτυλίου χύτευσης Επένδυση με πυρόχωμα Αποκήρωση - Καύση Προθέρμανση - Χύτευση ΙΙ..Αγωγοί χύτευσης Αγωγός χύτευσης είναι το τμήμα που ενώνει το κέρινο πρόπλασμα με τον σχηματιστή της χοάνης και το οποίο μετά από τη διαδικασία της αποκήρωσης δημιουργεί το κανάλι που οδηγεί το τηγμένο κράμα από το πυράντοχο στον θάλαμο του εγκλείστρου. (Jelenco 1968) Σκοποί: 1. Εξασφαλίζει τη διαφυγή του κεριού κατά τα αρχικά στάδια της διαδικασίας καύσης. 2. Οδηγεί το τηγμένο κράμα από το πυράντοχο στον θάλαμο του εγκλείστρου 3. Εξασφαλίζει μια δεξαμενή τηγμένου κράματος, απ όπου το χυτό μπορεί να εφοδιαστεί με επιπλέον κράμα κατά τη στερεοποίηση, αντισταθμίζοντας την ελλάτωση του όγκου που προκαλείται από τη συστολή του στερεοποιημένου κράματος. (Jelenco 1968) Ένα τέλειο χυτό καθορίζεται βασικά από τη σχεδίαση του αγωγού χύτευσης (Degussa). Με τον όρο σχεδίαση εννούμε τον αριθμό των κύριων και βοηθητικών αγωγών, το υλικό κατασκευής, τη διάμετρο και το μήκος των αγωγών, την ύπαρξη 38

39 αγωγών εξαερισμού ή απαερίωσης, τις θέσεις τοποθέτησης των αγωγών, τη γωνία τοποθέτησης των αγωγών ή τη διεύθυνσή τους, την ύπαρξη και το σχήμα της δεξαμενής τροφοδοσίας (αποθήκη κράματος) και το μέγεθος και το σχήμα του κώνου. (Σταμούλης 1970) Η σχεδίαση των αγωγών καθοδηγείται από τον τύπο, το σχήμα και την έκταση της προσθετικής αποκατάστασης, τον τύπο της συσκευής χύτευσης και τον τύπο του κράματος που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί. Αριθμός αγωγών: θα πρέπει να χρησιμοποιείται τουλάχιστον ένας αγωγός ανά μονάδα χυτού. Όταν το κέρινο ομοίωμα είναι εξαιρετικά λεπτό, απαιτείται η χρήση βοηθητικού ή διπλού αγωγού. Διάμετρος αγωγών: η διάμετρος του αγωγού παίζει, ίσως τον πιο σημαντικό ρόλο στη λήψη ενός αποδεκτού χυτού. (Compagni-Faucher-Youdelis 1984) Είναι γνωστό ότι τα μέταλλα στη στερεά κατάσταση καταλαμβάνουν μικρότερο χώρο από ότι στην υγρή. Επομένως, αν ένα στερεό μέταλλο πρέπει να καταλάβει τον ίδιο χώρο που κατείχε στην υγρή του μορφή, μπορεί να γίνει μόνο αν ο όγκος του αυξηθεί με την προμήθεια νέου τηγμένου μετάλλου. (O Brien 1960, Ney, Jelenco, Degussa, Σταμούλης 1970, Compagni-Faucher-Youdelis 1984) Η διάμετρος του αγωγού πρέπει να είναι μεγαλύτερη από το παχύτερο τμήμα του χυτού, ώστε το κανάλι του αγωγού, που είναι ο προμηθευτής του τηγμένου κράματος στο στερεοποιημένο χυτό, να στερεοποιηθεί τελευταίο. Και επειδή είναι επίσης γνωστό ότι ο ίδιος όγκος μετάλλου ψύχεται ταχύτερα αν καλύπτει μεγάλη επιφάνεια, τότε η σχέση του εμβαδού της επιφάνειας προς τον όγκο του αγωγού πρέπει να ρυθμιστεί έτσι, ώστε ο αγωγός να παγώσει τελευταίος. (O Brien-Ryge 1978) Το μέγεθος και η διάμετρος του αγωγού εξαρτώνται επίσης και από τον τύπο της μηχανής που χρησιμοποιούμε. Όταν χρησιμοποιούμε φυγόκεντρο μηχανή χύτευσης με πίεση δεν απαιτείται αγωγός μεγάλης διαμέτρου. (Brecker 1961) Αγωγοί μεγαλύτερης διαμέτρου από την απαιτούμενη δεν επηρεάζουν το αποτέλεσμα. (Degussa) Η διάμετρος του αγωγού δεν θα πρέπει να αυξομειώνεται, διότι στην περίπτωση αυτή αλλάζει η ταχύτητα ροής του μετάλλου και δημιουργούνται δίνες, με αποτέλεσμα αποτριβή των τοιχωμάτων του πυροχώματος. Απαραίτητο στοιχείο προδιαγραφής είναι το μέγεθος και το μήκος του αγωγού να εξασφαλίζουν την ελάχιστη αναταραχή του τηγμένου κράματος (ελάχιστες δίνες), καθώς αυτό ρέει στον θάλαμο του εγκλείστρου. [Jelenco 1968, O Brien-Ryge 1978] Έχει βρεθεί ότι η πλέον ευνοϊκή διάμετρος αγωγού για χυτά μέσου μεγέθους είναι gauge ή 3 mm. (Jelenco 1968, O Brien-Ryge 1978) Μήκος αγωγών: βρέθηκε ότι το μήκος του αγωγού πρέπει να είναι 6 9 mm. (Jelenco 1968, O Brien 1978) Η ρύθμιση του μήκους του αγωγού εξαρτάται από τον τύπο του πυροχώματος, από την ταχύτητα εισόδου του κράματος στο έγκλειστρο και από το είδος του κράματος. Όταν η ροή είναι αργή, το ύψος του αγωγού πρέπει να είναι 9 mm, ενώ όταν είναι ταχύτερη 6 mm. (O Brien-Ryge 1978) Υλικό αγωγών: οι κέρινοι προκατασκευασμένοι αγωγοί σε διάφορα σχήματα είναι απαραίτητοι, γιατί τήκονται ταυτόχρονα με το κερί του προπλάσματος. (Jelenco 1968) Θέσεις τοποθέτησης: όταν το τηγμένο κράμα χυτεύεται σε ένα έγκλειστρο, η εξωτερική επιφάνεια του χυτού κρυώνει ταχύτερα σχηματίζοντας ένα κέλυφος 39

40 στερεού κράματος γύρω από το τηγμένο κέντρο. Καθώς το μέταλλο συνεχίζει να ψύχεται, αυτό το κέλυφος αυξάνει σε πάχος και τελικά οι λεπτότερες περιοχές στερεοποιούνται, ενώ υπάρχει ακόμα τηγμένο κράμα στο κέντρο των παχύτερων περιοχών. (Ney 1972) Επομένως, ο αγωγός πρέπει να τοποθετηθεί στην παχύτερη περιοχή του προπλάσματος μακριά από τα όρια. (Brecker 1961, Jelenco 1968, Degussa, Αδάμ 1973) Η κατεύθυνση της ροής του τηγμένου κράματος πρέπει να είναι από το ευρύτερο προς το λεπτότερο τμήμα του προπλάσματος. (Degussa) Το σημείο σύνδεσης του αγωγού δεν πρέπει ούτε να ενισχύεται, ούτε να λεπταίνει. Αν λεπτυνθεί το κράμα θα στερεοποιηθεί πρώτα στο σημείο σύνδεσης. (Degussa, Ney) Η διατομή του αγωγού στην περιοχή της ένωσης με το ομοίωμα πρέπει να είναι ελαφρά περισφιγμένη, χωρίς οξείες γωνίες και φαρδύτερη από το παχύτερο τμήμα του προπλάσματος. Γωνία τοποθέτησης: θα πρέπει να είναι κατάλληλη, ώστε να αφήσει το τηγμένο κράμα να ρέει μέσα στον θάλαμο του εγκλείστρου προς όλες τις περιοχές, όσο πιο γρήγορα γίνεται. (Jelenco 1968, Degussa) Ειδικά στα κράματα Ag Pd επιβάλλεται η χρήση φαρδύτερου και μακρύτερου αγωγού χύτευσης, λόγω του μικρότερου ειδικού βάρους αυτών των κραμάτων. (Καφούσιας 1981, Σταθόπουλος 1983, Γαρέφης 1983) Επίσης, είναι προτιμότερο κατά τη χύτευση των κραμάτων Ag Pd να χρησιμοποιούνται δεξαμενές τροφοδοσίας και αεραγωγοί αγωγοί εξαερισμού ή απαέρωσης. (Γαρέφης 1983, Huget 1974 ) Στα Ag-Pd κράματα οι ευθείς αγωγοί και η τοποθέτηση των ομοιωμάτων κοντά στο θερμικό κέντρο του καλουπιού δημιουργούν καλύτερες προϋποθέσεις για την μείωση της επιφανειακής πόρωσης (Τσίγγος 1985) ΙΙΙ. Επένδυση κέρινου προπλάσματος-υλικά επένδυσης ΙΙΙα. Επένδυση Μετά από την τοποθέτηση των αγωγών επιλέγεται ο δακτύλιος χύτευσης. Πρόκειται για μεταλλικό συνήθως δακτύλιο, το μέγεθος και το σχήμα του οποίου εξαρτώνται από το μέγεθος, το σχήμα και τον αριθμό των κέρινων ομοιωμάτων που πρόκειται να χυτευθούν. Πριν από την προετοιμασία του δακτυλίου, το κέρινο ομοίωμα αφαιρείται από το εκμαγείο εργασίας, ζυγίζεται σε ζυγό ακριβείας και υπολογίζεται η ποσότητα του κράματος που απαιτείται για το χυτήριο, ανάλογα με το είδος του κράματος. Το σύστημα πρόπλασμα αγωγοί χύτευσης τοποθετείται στον σχηματιστή χοάνης, έτσι ώστε ο αγωγός να έχει το προκαθορισμένο μήκος και το πρόπλασμα να βρίσκεται επάνω ακριβώς από το θερμικό κέντρο και να απέχει το δυνατόν ίσες αποστάσεις από τα τοιχώματα του δακτυλίου. (Degussa) Το πρόπλασμα πριν από την επένδυση θα πρέπει να επαλειφθεί ή να ψεκασθεί με κάποιο μέσο μείωσης της επιφανειακής τάσης, ώστε το πυρόχωμα να δώσει την ακριβή του επιφάνεια. (Brecker 1961, Σταμούλης 1970, O Brien-Ryge 1978) Είναι γνωστό ότι η επιφάνεια του κεριού δεν διαβρέχεται εύκολα από υδατικά διαλύματα και η διαβροχή είναι τόσο μικρότερη, όσο σκληρότερο είναι το κερί. Οι ουσίες που χρησιμοποιούνται για να αυξήσουν την επιφανειακή ενέργεια του κεριού, είναι σαπωνούχα διαλύματα, τα οποία μετατρέπουν την επιφάνεια σε υδρόφιλη, με αποτέλεσμα καλύτερη διαβροχή του κέρινου ομοιώματος από το πυρόχωμα. 40

41 Οι περίσσειες του υγρού πρέπει να απομακρύνονται με ήπιο ρεύμα αέρα, γιατί η παραμονή τους στην επιφάνεια του κεριού μπορεί να προκαλέσει τοπική αλλοίωση της σύστασης του πυροχώματος, με αποτέλεσμα οζίδια ή τραχειές επιφάνειες στα χυτά. Επειδή το σύστημα δακτύλιος πυρόχωμα δεν διαστέλλεται στον ίδιο βαθμό κατά τη θέρμανση (Brecker 1961) και επειδή υπάρχει η ανάγκη αντιμετώπισης της υγροσκοπικής διαστολής (Σταμούλης 1970), πρέπει να χρησιμοποιείται υλικό ανακούφισης, που επιστρώνεται στην εσωτερική επιφάνεια του δακτυλίου και το οποίο είναι πιο κοντό από τον δακτύλιο κατά 1/8 της ίντσας. (Brecker 1961) Το υλικό αυτό, το οποίο παλαιότερα ήταν φύλλο αμιάντου, ενώ σήμερα λόγω απόσυρσης του αμιάντου είναι φύλλο κυτταρίνης, δίνει στο πυρόχωμα τη δυνατότητα να αναπτύξει τη διαστολή του και ταυτόχρονα διευκολύνει την απομάκρυνση του πυροχωμάτινου καλουπιού από τον δακτύλιο. Η σταθεροποίηση του φύλλου κυτταρίνης στον δακτύλιο είναι καλύτερη, όταν αυτό διαποτίζεται με νερό. Αυτό όμως μεταβάλλει την αναλογία πυροχώματος νερού και κατά συνέπεια τη διαστολή του πυροχώματος και την εφαρμογή των χυτών. Όταν η κυτταρίνη είναι στεγνή, η τελική διαστολή είναι μεγαλύτερη και τα χυτά εφαρμόζουν καλύτερα. Η μίξη του πυροχώματος και η επένδυση, γίνονται σήμερα σε μηχανικό αναδευτήρα κενού, ώστε το πυρόχωμα να είναι πλήρως αναμεμιγμένο και χωρίς φυσαλίδες αέρα. ΙΙΙβ. Υλικά επένδυσης Η επένδυση του κέρινου ομοιώματος επιτυγχάνεται με κατάλληλο πυράντοχο υλικό, το πυρόχωμα. Τα πυροχώματα είναι πυράντοχα υλικά, κατάλληλα για τον σχηματισμό καλουπιού, μέσα στο οποίο χυτεύεται το κράμα (Peyton 1960, Craig 1993, Farias 1979, Jorgensen 1980, Τζουριάδης 1984) και τα οποία αποτελούνται βασικά από ορυκτές γαίες και χρησιμοποιούνται για την επένδυση κέρινων ή πλαστικών προτύπων. Τα πυροχώματα διαστέλλονται τόσο κατά την πήξη τους, όσο και κατά τη θέρμανσή τους, προκειμένου να αντιρροπiσουν τη συστολή του κράματος, που συμβαίνει κατά τη στερεοποίησή του, καθώς και τη συστολή του κεριού, η οποία οφείλεται στις μεταβολές της θερμοκρασίας. Η δράση των πυροχωμάτων μπορεί να δοθεί με την παρακάτω εξίσωση: συστολή κεριού + συστολή κράματος διαστολή προχώματος (πήξης, υγροσκοπική, θερμική) [ O Brien-Ryge 1978,Craig 1993]. Οι βασικές απαιτήσεις τις οποίες θα πρέπει να συγκεντρώνει το πυρόχωμα για να είναι κατάλληλο για οδοντιατρική χρήση είναι οι ακόλουθες: να αναπαράγει κάθε λεπτομέρεια του κέρινου ή πλαστικού ομοιώματος να αντέχει στις ισχυρές θλιπτικές δυνάμεις που αναπτύσσονται στις υψηλές θερμοκρασίες χύτευσης και συγκόλλησης των αποκαταστάσεων να αντισταθμίζει τη συστολή στερεοποίησης του κράματος, συμβάλλοντας στην ακρίβεια αναπαραγωγής των διαστάσεων να είναι εύχρηστο, να κρυσταλλώνεται γρήγορα, να δημιουργεί λεία επιφάνεια, να είναι λεπτόκοκκο και να διαστέλλεται τόσο, ώστε να αντισταθμίζει τη συστολή του κράματος κατά τη στερεοποίηση 41

42 να μην παράγει διαβρωτικά αέρια και να μην αντιδρά χημικά με το κράμα (Τζουριάδης 1984) Τα πυροχώματα αποτελούνται γενικά από τρεις διαφορετικές ομάδες υλικών. α. Πυρίμαχο υλικό, το οποίο συνήθως είναι διοξείδιο του πυριτίου με τη μορφή του χαλαζία, του χριστοβαλίτη, του τριδυμίτη, ή μίγματος αυτών. β. Συνδετικό υλικό, το οποίο μπορεί να είναι γύψος, πυριτικό νάτριο, πυριτικό αιθύλιο, θειικό αμμώνιο, φωσφορικό νάτριο ή άλλα παρόμοια υλικά. γ. Διάφορες χημικές ουσίες, που δρούν ως ρυθμιστές ή πρόσθετα, όπως χλωριούχο νάτριο, βορικό οξύ, θειικό κάλιο, γραφίτης, σκόνη χαλκού ή οξείδιο του μαγνησίου, οι οποίες προστίθενται για την τροποποίηση διαφόρων φυσικών ιδιοτήτων. Τα πυροχώματα διακρίνονται ανάλογα με τα συνδετικά υλικά που περιέχουν για την αύξηση της συνεκτικότητας των πυρίμαχων υλικών σε: Πυροχώματα γύψου ή απλά πυροχώματα, τα οποία περιέχουν ως συνδετική ουσία γύψο, είναι χημικά ασταθή σε θερμοκρασίες πάνω από τους 650 C και χρησιμοποιούνται για τη χύτευση κραμάτων με χαμηλό σημείο τήξης, όπως είναι τα παραδοσιακά κράματα χρυσού τύπου ΙΙ, ΙΙΙ και ΙV. Πυροχώματα φωσφορικού τύπου ή ειδικά πυροχώματα, τα οποία περιέχουν ως συνδετική ουσία πυριτικό νάτριο, φωσφορικό αμμώνιο, φωσφορικό νάτριο κ.λ.π. και χρησιμοποιούνται για τη χύτευση κραμάτων με θερμοκρασία τήξης κοντά στους 1200 C. Τα πυροχώματα φωσφορικού τύπου αντέχουν στις υψηλές θερμοκρασίες χύτευσης και συγκόλλησης και αποδίδουν μεγαλύτερο ποσοστό θερμικής διαστολής, το οποίο ο οδοντοτεχνίτης μπορεί να μεταβάλλει ανάλογα με τη συστολή του κράματος και τον τύπο της αποκατάστασης (ενδομυλική εξωμυλική). Πυροχώματα πυριτικού τύπου ή ειδικά πυροχώματα, τα οποία περιέχουν ως συνδετική ουσία μια κολλοειδή μορφή πυριτίου σε ζελατινώδη κατάσταση, που με την πυράκτωση μεταπίπτει σε χριστοβαλίτη και χρησιμοποιούνται στη χύτευση κραμάτων με πολύ υψηλό σημείο τήξης, όπως είναι τα χρωμιοκοβαλτιούχα κράματα για σκελετούς μερικών οδοντοστοιχιών. Πυροχώματα για συγκόλληση, είναι απλά πυροχώματα, τα οποία έχουν όμως μικρότερη διαστολή από τα πυροχώματα που προορίζονται για χύτευση. Η μικρή διαστολή είναι απαραίτητη, ώστε να μην μεταβάλλεται η θέση των προσθετικών τμημάτων μετά από την ακινητοποίησή τους στο εκμαγείο ή στο στόμα του ασθενή. Στα κράματα Ag Pd είναι απαραίτητη η χρησιμοποίηση πυροχωμάτων φωσφορικού τύπου. (Ράπτης-Σταθόπουλος-Αδάμ 1981) Η τήρηση των αναλογιών ανάμιξης υγρού και σκόνης πυροχώματος πρέπει να είναι σχολαστική και η επένδυση να γίνεται σε κενό αέρα. (Γαρέφης 1983) IV. Αποκήρωση-Eξαέρωση-Kαύση Μετά από την πήξη του πυροχώματος, ο δακτύλιος τοποθετείται σε ειδικό φούρνο για την αποκήρωση και την προθέρμανση του καλουπιού. Η αποκήρωση και η προθέρμανση γίνονται υπό συνθήκες ελεγχόμενης θερμοκρασίας και χρόνου. Το διπλό αυτό στάδιο της τεχνικής των χυτών έχει σκοπό την τελική προετοιμασία της μήτρας για να δεχθεί το λιωμένο κράμα. Είναι απαραίτητο για κάθε κράμα να ακολουθούνται οι προδιαγραφές του κατασκευαστή για τη διαδικασία ανόδου της θερμοκρασίας. 42

43 Για την αποκήρωση ο δακτύλιος θα πρέπει να τοποθετείται στον φούρνο πριν στεγνώσει τελείως το πυρόχωμα (Eissmann-Rudd-Morrow 1981) και η θέση του είναι στο πίσω μέρος του φούρνου αποκήρωσης, ώστε η θέρμανση να είναι ομοιόμορφη. (Jelenco 1968) Επίσης, πρέπει να τοποθετείται ανεστραμμένος και επάνω σε σχάρα, ώστε να μην εμποδίζεται η ροή του τηγμένου κεριού προς τα κάτω, όπως και η είσοδος του οξυγόνου που θα απομακρύνει τα υπολείμματα του άνθρακα με τη δημιουργία αερίων. (Jelenco 1968, Craig 1993, Ney 1972) Η θερμοκρασία στην οποία γίνεται η αποκήρωση είναι ταυτόχρονα και η θερμοκρασία υγροσκοπικής διαστολής του πυροχώματος. Στη συνέχεια ο δακτύλιος τοποθετείται με το στόμιο του αγωγού προς τα επάνω και η θερμοκρασία ανυψώνεται, ώστε να δεχθεί το καλούπι το τηγμένο μέταλλο. Σ αυτή τη θερμοκρασία έχουμε και την τελική θερμική διαστολή του πυροχώματος. Η σωστή και προσεκτική θέρμανση του δακτυλίου και του πυροχώματος είναι αναγκαία για τους εξής λόγους; Η σωστή θέρμανση επιτρέπει να εκδηλωθεί κατάλληλη θερμική διαστολή πριν από τη χύτευση (Jelenco 1968, Ney1972) Η πλήρης αποκήρωση επιτυγχάνεται μόνο με σωστή θέρμανση στον κατάλληλο χρόνο (Ney 1972) Η υπερθέρμανση προκαλεί αποσύνθεση ουσιών του πυροχώματος V. Τήξη-χύτευση Η τήξη των οδοντιατρικών κραμάτων γίνεται σήμερα με πολλούς διαφορετικούς τρόπους και μέσα. Μπορεί να γίνει με ανοικτή φλόγα και με τη χρήση διαφόρων μιγμάτων, φυσικό αέριο αέρας, ακετυλένιο οξυγόνο, προπάνιο οξυγόνο, ή με διάφορες ηλεκτρικές συσκευές, όπως φούρνος με αντίσταση, με επαγωγικά ρεύματα ή με βολταϊκό τόξο. Η πιο κοινή μέθοδος είναι η τήξη των κραμάτων με φλόγιστρο. Η σωστή ρύθμιση της φλόγας αποτελεί τον κύριο παράγοντα για την πλήρη τήξη του κράματος. (Peyton 1960) Η φλόγα που δίνει το φλόγιστρο κατά την ανάφλεξη πρέπει να ρυθμίζεται έτσι ώστε να αποτελείται από 3 κώνους: τον εσωτερικό ή κώνο ανάμιξης, σκούρου πρασινοκύανου χρώματος, τον μεσαίο ή κεντρικό ή αναγωγικό κώνο, ανοικτού μπλε χρώματος και τον εξωτερικό ή οξειδωτικό κώνο, ερυθροκίτρινου χρώματος. Η κορυφή του μεσαίου κώνου είναι η πιο θερμή περιοχή και ταυτόχρονα είναι αναγωγική και γι' αυτό επιλέγεται για την τήξη του κράματος, ώστε να ελαχιστοποιείται ο κίνδυνος οξείδωσης. Για κάθε κράμα θα πρέπει να χρησιμοποιείται διαφορετικό πυράντοχο, ώστε να αποφεύγεται η μόλυνσή του από στοιχεία, τα οποία δεν περιέχονται στη σύστασή του. (O Brien-Ryge 1978, Γαρέφης 1983) Η τήξη διευκολύνεται από τα αρτύματα κράσης ή μεσόχωρα ή fluxes που είναι ενώσεις του βόρακα. Αυτές δημιουργούν ένα προστατευτικό στρώμα, το οποίο επαλείφει την επιφάνεια του κράματος και έτσι παρεμποδίζεται η οξείδωση των στοιχείων του, ενώ παράλληλα έχει τη δυνατότητα να διαλύει οξείδια και άλλες προσμίξεις. (Peyton 1960, Ney 1972, O Brien 1960, Σταμούλης 1970, Eissman- Rudd-Morrow 1981, Ferracane 2001) Η πιο απλή στη χρήση και πιο συχνά χρησιμοποιούμενη ηλεκτρική μηχανή τήξης είναι ο φούρνος που λυώνει το κράμα σε πυράντοχο από κάρβουνο, το οποίο χρησιμοποιείται γιατί δημιουργεί ιδιαίτερα αναγωγικό περιβάλλον. Ειδικά στα κράματα Ag Pd θα πρέπει να επισημανθεί η ακαταλληλότητα του παραπάνω τρόπου χύτευσης, δεδομένου ότι τα στοιχεία της σύνθεσης των 43

44 κατώτερων μετάλλων του κράματος, σχηματίζουν ενώσεις και μάλιστα σε θερμοκρασίες σημαντικά χαμηλότερες από αυτές που απαιτούνται για τη χύτευση. Η τήξη τέτοιων κραμάτων πρέπει να γίνεται σε πυράντοχες χοάνες από χαλαζία. (Γαρέφης 1983) Ένα ακόμα στοιχείο που αφορά τα κράματα Ag Pd είναι η θερμοκρασία τήξης. Η υπερθέρμανση του κράματος προκαλεί εξαέρωση των συστατικών του που έχουν χαμηλότερο σημείο τήξης και μάλιστα του Pd, με αποτέλεσμα τη λήψη πορώδους και οξειδωτικού χυτού. (Ράπτης-Σταθόπουλος-Αδάμ 1981, Γαρέφης 1983, Σταθόπουλος 1983) Η χύτευση είναι το επόμενο στάδιο και γίνεται με διάφορους τύπους μηχανών, όπως τη φυγοκεντρική, τη μηχανή κενού και πίεσης αέρα κ.λ.π. Αφού το κράμα φθάσει στην κατάλληλη θερμοκρασία και η τήξη είναι πλήρης, τοποθετείται ο δακτύλιος στη σωστή θέση πλησίον της πυράντοχης χοάνης και χυτεύεται το κράμα. Δύο είναι τα κρίσιμα στοιχεία κατά τη χύτευση με ανοικτή φλόγα. Το πρώτο αφορά την οπτική εικόνα της τήξης του κράματος, καθώς αυτή δεν είναι ίδια για όλα τα κράματα και το δεύτερο αφορά τον χρόνο που μεσολαβεί κατά τη μεταφορά του δακτυλίου από τον φούρνο προθέρμανσης μέχρι την απασφάλιση του βραχίονα της συσκευής χύτευσης. Σε περίπτωση που ο χρόνος παραμονής του δακτυλίου εκτός του φούρνου είναι μεγάλος, προκύπτουν προβλήματα τόσο στην ακρίβεια του λαμβανόμενου χυτού, όσο και στις μηχανικές του ιδιότητες. (Eissman-Rudd-Morrow 1981) Μετά τη χύτευση του κράματος ο δακτύλιος αφήνεται να κρυώσει σε περιβάλλον δωματίου ή βυθίζεται σε κρύο νερό, οπότε το λαμβανόμενο χυτό είναι αντίστοιχα χονδρόκοκκο ή λεπτόκοκκο. Επειδή τα κράματα Ag Pd έχουν χαμηλό ειδικό βάρος, παρουσιάζουν μειωμένη ικανότητα ροής και για τον λόγο αυτό πρέπει να ενισχύεται η δύναμη της φυγοκεντρικής μηχανής με 1 ή 2 περισσότερες στροφές. (Ράπτης-Σταθόπουλος- Αδάμ 1981, Γαρέφης 1983) VΙ. Τελική διαμόρφωση Ακολουθεί καθάρισμα, εφαρμογή και επεξεργασία του χυτού. Τα υπολείμματα του πυροχώματος απομακρύνονται με βούρτσισμα του χυτού κάτω από τη βρύση και στη συνέχεια σε λουτρό υπερήχων. Το λαμβανόμενο χυτό μπορεί να έχει σκούρα και θαμπή επιφάνεια και να καλύπτεται από οξείδια και σουλφίδια. Η επιφανειακή μουντή στοιβάδα οξειδίων μπορεί να απομακρυνθεί με ελαφρά αμμοβόληση (κόκκοι 5mμ) ή με εμβύθιση του χυτού σε ζεστό διάλυμα 50% θειϊκού ή υδροχλωρικού οξέος. Τα κράματα μεταλλοκεραμικής, καθώς και τα κράματα Ag Pd δεν πρέπει να έρχονται σε επαφή με οξέα και για τον λόγο αυτό ο καθαρισμός τους γίνεται μόνο με αμμοβολή. (Καφούσιας 1980, Ράπτης-Σταθόπουλος-Αδάμ 1981, Γαρέφης 1983, Σταθόπουλος 1983) Μετά από τον καθαρισμό του χυτού, κόβονται οι αγωγοί με δίσκο χωρίσματος και γίνεται εφαρμογή του χυτού στα κινητά κολοβώματα. 44

45 Κεφάλαιο 4 ο ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΧΥΤΩΝ ΑΝΑ ΣΤΑΔΙΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Ι. Εισαγωγή Η διαδικασία της «τεχνικής των χυτών» περιλαμβάνει μια σειρά από διαφορετικά στάδια, που έχουν ήδη περιγραφεί και που το κάθε ένα από αυτά είναι πιθανό να είναι υπεύθυνο για ένα «κακό», δηλαδή όχι ικανοποιητικό για χρήση, χυτό. Σφάλματα κατασκευής σε ένα οδοντιατρικό χυτό, μπορούν να προκληθούν από οποιονδήποτε συνδυασμό προβλημάτων που σχετίζονται με τον αγωγό χύτευσης, την επένδυση, την αποκήρωση, την τήξη του κράματος, τη χύτευση και τη στερεοποίηση του χυτού. Ο παράγοντας που επηρεάζει περισσότερο την αντοχή του χυτού είναι η σχεδίαση του αγωγού χύτευσης. (Compagni-Faucher-Youdelis 1984) ΙΙ. Αγωγός χύτευσης Τα σφάλματα σε ένα χυτό, που έχουν σχέση με τον αγωγό χύτευσης, προέρχονται από λάθη στην τοποθέτηση του αγωγού, στο σχήμα του, στο μήκος του (σε σχέση με τη θέση του ομοιώματος στον δακτύλιο) και στο πάχος του. Όταν ο αγωγός χύτευσης έχει τοποθετηθεί σε λάθος θέση στο κέρινο ομοίωμα, τα χυτά που λαμβάνονται είναι ελλειπή. Αυτό συμβαίνει επειδή το κράμα στερεοποιείται ταχύτερα στα λεπτότερα σημεία του καλουπιού και έτσι σταματά η τροφοδοσία με λυωμένο κράμα, στα παχύτερα σημεία. (Jelenco 1968) Το ίδιο συμβαίνει και όταν ο αγωγός καταλήγει στο πρόπλασμα με λαιμό ή όταν έχει στενώσεις ή αιχμηρές γωνίες. (Σταμούλης 1970, Compagni-Faucher-Youdelis 1984) Ο λεπτότερος, από τον κανονικό, αγωγός έχει ως αποτέλεσμα ατελή χυτά ή χυτά τα οποία στην επιφάνειά τους εμφανίζουν στίγματα και μικρούς πόρους. Αιτία του παραπάνω προβλήματος είναι το γεγονός ότι έχει αρχίσει η συστολή στερεοποίησης του κράματος, χωρίς να συνεχίζεται η τροφοδοσία στο καλούπι με το τηγμένο κράμα που βρίσκεται στον σχηματιστή της χοάνης. (Σταμούλης 1970, Ney 1972, Degussa). Ο μακρύς και λεπτός αγωγός είναι υπεύθυνος για την εμφάνιση πόρωσης, που συνήθως εντοπίζεται στην ένωση του αγωγού με το πρόπλασμα και γύρω από αυτήν. (Jelenco 1968) Επίσης, ο παχύς αγωγός είναι υπεύθυνος για ελλειπή χυτά, όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος χύτευσης σε κενό, γιατί το κράμα ρέει προς το καλούπι πριν ολοκληρωθεί η τήξη. (Brecker 1961, Ney 1972, Αδάμ 1973) Δεξαμενή τοποθετημένη μακριά από το κέρινο πρόπλασμα ή ύπαρξη αυχένα μικρής διαμέτρου μεταξύ δεξαμενής και προπλάσματος, δεν επιτρέπουν στην δεξαμενή να λειτουργήσει ως τροφοδοτικός μηχανισμός. Ακόμα, η χρήση βοηθητικών ή αγωγών εξαέρωσης είναι αιτία ελαττωματικών χυτών, όταν αυτοί δεν έχουν το κατάλληλο πάχος ή δεν έχουν τοποθετηθεί σωστά. (Ney 1972) Αν ο εξαερισμός δεν είναι κατάλληλος, ίσως δεν γίνει γρήγορα η διαφυγή των αερίων (π.χ. στο κοίλο μιας ολικής στεφάνης), με αποτέλεσμα την παγίδευση αέρα στο 45

46 τηγμένο κράμα και επομένως την εμφάνιση μικροσκοπικών οπών στο χυτό και πόρωσης από παλινδρόμηση στις ράβδους του αγωγού χύτευσης. ΙΙΙ. Δακτύλιος - Σχηματιστής χοάνης Το μέγεθος του δακτυλίου επηρεάζει την αρτιότητα της χύτευσης. Ένας δακτύλιος μικρής διαμέτρου αφήνει χώρο σε πολύ λεπτό στρώμα πυροχώματος να περιβάλλει το πρόπλασμα. Ετσι όμως δεν αντισταθμίζονται οι ογκομετρικές μεταβολές του πυροχώματος και το αποτέλεσμα είναι ένα «στενό χυτό». Ένας δακτύλιος μεγάλης διαμέτρου έχει σαν αποτέλεσμα την απομάκρυνση του προπλάσματος από το θερμικό κέντρο και τη χρησιμοποίηση αγωγού μεγάλου μήκους, με συνέπεια ατελή χυτά. Το πρόβλημα αυτό παρακάμπτεται με την αύξηση του πάχους του αγωγού ή με την τοποθέτηση κατάλληλης δεξαμενής τροφοδοσίας. Η χρήση κοντών δακτυλίων δημιουργεί την πιθανότητα να μην υπάρχει επαρκής ποσότητα πυροχώματος στην άνω επιφάνεια του δακτυλίου, γεγονός που έχει ως συνέπεια την καταστροφή του τοιχώματος κατά τη χύτευση και φυσικά την απώλεια μέρους ή όλου του κράματος. Ο προσανατολισμός και η θέση του προπλάσματος στο καλούπι επηρεάζει την ποιότητα του χυτού. Αν το πρόπλασμα απέχει λιγότερο από 6 mm από το άκρο του δακτυλίου, δεν υπάρχει αρκετή ποσότητα πυροχώματος, ώστε να αποφευχθεί η διάσταση του τηγμένου κράματος. Αν η απόσταση είναι μεγαλύτερη από 6 mm, τότε το κράμα στερεοποιείται πριν προλάβει να διαφύγει το παγιδευμένο αέριο, με αποτέλεσμα χυτό με στρογγυλά όρια, ατελές χυτό ή θραύση του καλουπιού. IV. Επένδυση - Καύση Μερικές φορές η επιφάνεια του χυτού, ιδιαίτερα σε κρίσιμες περιοχές μπορεί να είναι τόσο ανώμαλη, ώστε το χυτό να μην εφαρμόζει. Το πιο συχνό αίτιο της αδρής επιφάνειας είναι η συλλογή φυσαλίδων αέρα στο πρόπλασμα κατά την επένδυση. Τέτοιες φυσαλίδες μπορούν μερικές φορές να αφαιρεθούν αν δεν βρίσκονται σε κρίσιμες περιοχές. Η καλύτερη μέθοδος αποφυγής φυσαλίδων αέρα είναι η χρησιμοποίηση της τεχνικής επένδυσης σε κενό. (Phillips 1977) Ένας άλλος λόγος ύπαρξης φυσαλίδων είναι η χρήση μίγματος πυροχώματος με παχύρρευστη σύσταση. Σ αυτή την περίπτωση το πυρόχωμα δεν μπορεί να ρεύσει επάνω στην επιφάνεια του προπλάσματος εύκολα και κατά τη φάση επένδυσης παγιδεύεται αέρας. Η σωστή αναλογία σκόνης υγρού απαλλάσσει από το πρόβλημα αυτό. (Brecker 1961, Phillips 1977) Το λεπτόρρευστο πυρόχωμα δεν διαστέλλεται αρκετά. Η περίσσεια του νερού μαζεύεται στο κέρινο πρόπλασμα και το αποτέλεσμα είναι και πάλι ένα τραχύ χυτό. (Brecker 1961) Το ίδιο συμβαίνει και όταν το μίγμα του πυροχώματος δεν διαβρέχει πλήρως το κέρινο πρόπλασμα. Η χρήση παράγοντα διαβροχής και η επάλειψη του πυροχώματος σε λεπτό στρώμα, άρουν το πρόβλημα. (Phillips 1977) Ειδικά στα κράματα Ag Pd είναι καλό να αποφεύγεται η χρήση πυροχωμάτων από γραφίτη, γιατί ορισμένα από τα συστατικά των παραπάνω κραμάτων είναι δυνατό να αντιδράσουν με τον άνθρακα και να σχηματίσουν διάφορες ενώσεις, σε βάρος της δομής του κράματος. (Σταθόπουλος 1983) Κατά την καύση έχουν σημασία η θερμοκρασία και ο χρόνος που γίνεται αυτή. Η υπερθέρμανση του πυροχώματος προκαλεί αποσύνθεση του θειϊκού ασβεστίου. Αυτή η αποσύνθεση του πυροχώματος προκαλεί ζημιές στην ποιότητα της 46

47 επιφάνειας και στις φυσικές ιδιότητες των κραμάτων, που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή του χυτού, αν η αποσύνθεση είναι εκτεταμένη. (Peyton 1960) Επίσης, δημιουργούνται τραχιά χυτά από την κατακρήμνιση του πυροχώματος των τοιχωμάτων του θαλάμου του εκλείστρου, γιατί το κράτημα του κράματος επί μακρόν στη θερμοκρασία τήξης προκαλεί συνήθως χονδρόκοκκη δομή. Με την καύση σε χαμηλή θερμοκρασία, τα υπολείμματα του άνθρακα θα μείνουν σε αρκετή ποσότητα και θα εμποδίσουν τη διαφυγή των παγιδευμένων αερίων, προκαλώντας πόρωση από παλινδρόμηση. Εκτός από το παραπάνω είδος πόρωσης, παρατηρήθηκε από τον Leinfelder-Fairhust-Ryge (1963), ότι χυτά που κατασκευάσθηκαν σε έγκλειστρα όπου η θερμοκρασία καύσης ήταν μικρή, έδειξαν μειωμένη πορότητα σε σύγκριση με αυτά που εφαρμόστηκε υψηλότερη θερμοκρασία. Βρέθηκε ότι η μειωμένη πυκνότητα ήταν αποτέλεσμα της πόρωσης των χυτών, ενώ η υψηλότερη πυκνότητα των χυτών που έγιναν σε έγκλειστρο υψηλότερης θερμοκρασίας καύσης που όμως δεν υπερέβαινε το όριο οφειλόταν σε χαμηλότερη ταχύτητα ψύξης, που επέτρεπε περισσότερο κράμα να χυθεί από τη δεξαμενή. (Jelenco 1968) Για να εμποδιστούν οι βλαβερές συνέπειες των αερίων αποσύνθεσης από το πυρόχωμα, δεν θα πρέπει να γίνεται υπερθέρμανση, ενώ θα πρέπει να διατηρείται ο χρόνος θέρμανσης στον ελάχιστο απαιτούμενο. (Peyton 1960) Μια κοινή ατέλεια, η οποία μπορεί να αποδοθεί στην ατελή τεχνική καύσης είναι το χυτό με πτερύγια, που προκαλείται από ραγίσματα στην επιφάνεια του καλουπιού, εξ αιτίας άνισης διαστολής του πυροχώματος. (Ney 1972, Phillips 1977) Η κατάσταση αυτή συχνά προκαλείται αν η καύση ξεκινήσει, πριν προλάβει το πυρόχωμα να πήξει κανονικά, και ενώ είναι πολύ αδύναμο ακόμα για να αντέξει στη θέρμανση χωρίς να διαρραγεί ή επίσης αν η θέρμανση κατά το αρχικό στάδιο της καύσης γίνει πολύ γρήγορα. (Ney 1972) Μαύρα ή δυσχρωμικά χυτά, τα οποία δεν καθαρίζονται εύκολα με αποξείδωση ή αμμοβολή, είναι αποτέλεσμα ατελούς τεχνικής καύσης και μάλιστα παρουσιάζονται όταν το έγκλειστρο είναι πολύ ζεστό κατά τη χύτευση. (Ney 1972) Τα κράματα που περιέχουν Ag, Pd ή Cu, όταν θερμανθούν για πολύ χρόνο και σε πολύ υψηλή θερμοκρασία σε κοινά πυροχώματα (γύψος ως συνδετική ουσία), σχηματίζουν σουλφίδια, γιατί λαμβάνει χώρα διάσπαση της γύψου και απελευθέρωση θειούχων ενώσεων. (Ney 1972, Καφούσιας 1981) Η ανοικτή φλόγα, τα υπολείμματα κεριού που έχουν υποστεί ανθράκωση κατά την προθέρμανση του πυροχώματος και στοιχεία που περιέχουν άνθρακα, διευκολύνουν τη διάσπαση της γύψου (Καφούσιας 1981, Σταθόπουλος 1983), ανάγοντας την σε θειούχο ασβέστιο, το οποίο αντιδρά με τον Ag, το Pd και τον Cu, σχηματίζοντας τα αντίστοιχα σουλφίδια. V. Τήξη - Χύτευση Η θέρμανση του κράματος σε ακατάλληλη θερμοκρασία κατά το στάδιο της τήξης χύτευσης, καταλήγει σε ατελές χυτό. Αν το κράμα θερμανθεί ανεπαρκώς ή η πίεση που ωθεί το τηγμένο κράμα να εισέρθει στο καλούπι είναι ανεπαρκής, παραμένουν αέρια που πρέπει να προωθηθούν προς τα έξω, κατά την είσοδο του υγρού κράματος. Για να διευκολυνθεί η έξοδος των αερίων, το κέρινο πρόπλασμα 47

48 πρέπει να τοποθετηθεί στη σωστή απόσταση από το ανοικτό άκρο του δακτυλίου χύτευσης. Η πίεση που εφαρμόζεται στο τηγμένο κράμα θα πρέπει να είναι αρκετή για να πιέσει τα αέρια από το καλούπι, έτσι ώστε το χυτό να είναι πλήρες και σωστά σχηματισμένο. Αν δεν διαφύγουν τα αέρια, η πίεση από παλινδρόμηση του αερίου, μπορεί να εμποδίσει την τελείωση του χυτού. Ετσι μπορούμε να δούμε στο χυτό που προέκυψε και το οποίο είναι σχεδόν πλήρες, τα κυκλικά άκρα που δείχνουν ότι το καλούπι δεν γέμισε πλήρως. (Phillips 1977) Εφόσον η τήξη του κράματος γίνεται με φλόγιστρο, η μη σωστά ρυθμισμένη φλόγα μπορεί να προκαλέσει εκτεταμένη οξείδωση ή έγκλειση αερίων. Μικρές και ανωμάλου σχήματος φλόγες δεν θα πρέπει να χρησιμοποιούνται. (Peyton 1960) Το κράμα δεν πρέπει να θερμανθεί σε μη αναγκαίες υψηλές θερμοκρασίες, επειδή αυτές προάγουν την οξείδωση και την απορρόφηση αερίων και τείνουν να παράγουν τραχιά χυτά, τα οποία είναι πιο αδύναμα και εύθραυστα από το φυσιολογικό. (Ney 1972) Η υπερθέρμανση ενέχει και τον κίνδυνο εξαέρωσης κάποιου στοιχείου και ειδικά στα κράματα Ag Pd ενέχει τον κίνδυνο εξαέρωσης του Pd. Για να αποφεύγεται η δημιουργία πόρων είναι απαραίτητο το λιώσιμο του κράματος να γίνεται σε συσκευές ελεγχόμενης θερμοκρασίας, με επαγωγικά ρεύματα και όχι με φλόγα. (Σταθόπουλος 1983) Η πολύ χαμηλή θερμοκρασία χύτευσης δίνει χυτά με κενά, κατάσταση που οφείλεται στο ότι το κράμα κρυώνει ταχύτερα στον αγωγό απ ότι στο ίδιο το πρόπλασμα. Η πρώιμη ψύξη του αγωγού εμποδίζει τη συνεχή τροφοδοσία με νέο κράμα και μπορεί να προκαλέσει και συστολή στον αγωγό. Η πολύ υψηλή θερμοκρασία χύτευσης θα επιβραδύνει τη στερεοποίηση του μετάλλου κατά μήκος των τοιχωμάτων του προπλάσματος. Αν το καλούπι υπερθερμανθεί, τότε υπάρχει ο κίνδυνος να τρέξει κράμα έξω από τον αγωγό, αφού σταματήσει ο βραχίονας της φυγοκέντρου μηχανής χύτευσης. Το μικρότερο σφάλμα σε τέτοια περίπτωση θα είναι χυτό με πορώδη επιφάνεια. (Degussa). VI. Ταξινόμηση σφαλμάτων 1. ΑΚΡΙΒΕΙΑ 1α. Αναλογία νερού/σκόνης: οι υψηλές τιμές μειώνουν τις διαστολές πήξης, θερμική και υγροσκοπική, δίνοντας μικρά χυτά. 1β. Ανάμιξη: η αυξημένη ανάμιξη αυξάνει τη διαστολή πήξης, δίνοντας μεγαλύτερα χυτά. 1γ. Θερμοκρασία καύσης: η χαμηλή θερμοκρασία καταλήγει σε μικρότερη θερμική διαστολή και μικρότερα χυτά. 1δ. Τεχνική προσθήκης νερού: μειωμένες ποσότητες νερού που προστίθενται στο πυρόχωμα καταλήγουν σε μειωμένη υγροσκοπική διαστολή και μικρότερα χυτά. 2. ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ 2α. Πολύ ζεστό κερί: κατά την ψύξη συμβαίνει έντονη συστολή. 2β. Πολύ κρύο κερί: το πρόπλασμα υπόκειται σε τάση, που απελευθερώνεται με την αλλαγή στο σχήμα. 2γ. Ανεπαρκής πίεση κατά το κέρωμα: το πρόπλασμα παραμορφώνεται εξ αιτίας της θερμικής συστολής. 2δ. Καθυστερημένη επένδυση: προκαλείται παραμόρφωση. 48

49 2ε. Θέρμανση του προπλάσματος κατά την τοποθέτηση του αγωγού: μπορεί να προκληθεί παραμόρφωση. 2στ. Υπερθέρμανση του χυτού κατά τη συγκόλληση: παραμόρφωση ή τήξη των ορίων. 3. ΦΥΣΑΛΙΔΕΣ 3α. Αναλογία νερού/σκόνης: αν το πυρόχωμα είναι πολύ παχύρευστο δεν θα καλύψει τελείως το πρόπλασμα. 3β. Εκτεταμένη δόνηση του δακτυλίου: προκαλεί μικρά εξογκώματα (γρομπαλάκια). 3γ. Ανεπαρκές κενό ή μη αποτελεσματική διαδικασία διαβροχής από το πυρόχωμα του προπλάσματος: για την εν κενό επένδυση, το ύψος Hg θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 26 ίντσες. 4. ΤΡΑΧΙΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ 4α. Υψηλή αναλογία νερού/σκόνης: αυξάνει την τραχύτητα του καλουπιού. 4β. Περίσσεια παράγοντα διαβροχής: μπορεί να σχηματίσει ένα φιλμ επάνω στην επιφάνεια του προπλάσματος, το οποίο θα αναπαραχθεί στην επιφάνεια του χυτού. Γενικά η τραχύτητα εμφανίζεται στην εξωτερική επιφάνεια. 4γ. Παρατεταμένη θέρμανση ή υπερθέρμανση του καλουπιού: παρατεταμένη θέρμανση μπορεί να προκαλέσει αποσύνθεση του πυροχώματος, ενώ υπερθέρμανση μπορεί να προκαλέσει αντίδραση ανάμεσα στο κράμα και στο πυρόχωμα. Η τραχύτητα εμφανίζεται γενική και έντονη. 4δ. Πρόωρη θέρμανση του πυροχώματος: αναμονή τουλάχιστον 45 λεπτών πριν από την καύση. 4ε. Πολύ υψηλή πίεση χύτευσης: προκαλεί σπάσιμο του πυροχώματος από τη δύναμη με την οποία ωθείται το κράμα. 5. ΠΤΕΡΥΓΙΑ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ Ή ΣΤΑ ΟΡΙΑ 5α. Παρατεταμένη θέρμανση: μπορεί να προκαλέσει ρωγμές στο πυρόχωμα, που απλώνονται ακτινωτά προς την επιφάνεια του προπλάσματος. 5β. Πολύ γρήγορος βαθμός θέρμανσης: σπασίματα στο πυρόχωμα που προκαλούνται από τη μη ομοιόμορφη θέρμανση. 5γ. Υψηλή αναλογία νερού σκόνης: παράγει αδύναμο πυρόχωμα που μπορεί να σπάσει. 5δ. Μεγάλη πίεση χύτευσης: η πρόσκρουση του κράματος μπορεί να προκαλέσει θραύση του πυροχώματος. 5ε. Ψύξη του πυροχώματος πριν από τη χύτευση: μπορεί να προκαλέσει θραύση του πυροχώματος. 6. ΚΟΝΤΑ AΠΟΣΤΡΟΓΚΥΛΕΜΕΝΑ ΟΡΙΑ 6α. Πολύ κρύο πυρόχωμα ή κράμα: η στερεοποίηση ολοκληρώνεται πριν από την πλήρωση του καλουπιού. 6β. Πίεση χύτευσης: ανεπαρκής πίεση που δεν βοηθάει στην πλήρωση του καλουπιού, εξαιτίας του παγιδευμένου αέρα. Εξαρτάται από τη θέση του προπλάσματος και από την πόρωση του πυροχώματος. 6γ. Ατελής αποκήρωση: υπολείμματα άνθρακα στα περιφερικά τμήματα του προπλάσματος. 49

50 7. ΑΤΕΛΗ ΧΥΤΑ 7α. Χυτό ελλείπον πλήρως ή μερικώς: το πρόπλασμα αποκολλάται από τον αγωγό εξαιτίας της έντονης δόνησης. 7β. Σπάσιμο του προπλάσματος κατά την επένδυση 7γ. Ατελής αποκήρωση 7δ. Πολύ μικρός αγωγός χύτευσης: ο αγωγός παγώνει πριν το κράμα γεμίσει πλήρως το καλούπι. 7ε. Ανεπαρκής ποσότητα κράματος 8. PITS 8α. Εγκλεισμός πυροχώματος ασβεστίου ή άλλων υπολειμμάτων που μεταφέρονται στα όρια από το τηγμένο κράμα: γενικώς τα pits εμφανίζουν άκρα με γωνίες, ενώ είναι στρογγυλά αν προέρχονται από εγκλεισμό αρτυμάτων κράσης (fluxes). 9. ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΠΟΡΩΣΗ 9Α. Εντοπισμένη πόρωση συστολής 9Αα. Πολύ μικρή διάμετρος του αγωγού χύτευσης: το κανάλι του αγωγού στερεοποιείται ταυτόχρονα ή πριν από το κυρίως χυτό. Έτσι, παρεμποδίζεται η είσοδος επιπλέον τηγμένου κράματος στο καλούπι για να αντισταθμίσει τη συστολή στερεοποίησης. 9Αβ. Πολύ μικρή θερμοκρασία καλουπιού: η στερεοποίηση του κράματος γίνεται πολύ γρήγορα. 9Β. Υποεπιφανειακή πόρωση 9Βα. Κοντός και μεγάλης διαμέτρου αγωγός χύτευσης: η γρήγορη είσοδος του κράματος προκαλεί τον σχηματισμό φλοιού. Ο όγκος του κράματος υποχωρεί, σχηματίζοντας υποεπιφανειακή πόρωση. 9Ββ. Πολύ υψηλή θερμοκρασία κράματος ή καλουπιού: η πρώτη ποσότητα κράματος που έρχεται σε επαφή με το πυρόχωμα στερεοποιείται και σχηματίζει έναν λεπτό φλοιό. Το κράμα που ακολουθεί συστέλλεται κατά την στερεοποίηση και υποχωρεί, σχηματίζοντας μικρές περιοχές πόρωσης. 9Γ. Μικροπόρωση 9Γα. Πολύ μικρή θερμοκρασία κράματος ή καλουπιού: η στερεοποίηση γίνεται πιο γρήγορα από το φυσιολογικό, προκαλώντας συστολή που εμφανίζεται παντού στο χυτό. 10. ΕΞΩΤΕΡΙΚΗ ΠΟΡΩΣΗ ΠΟΡΩΣΗ ΑΠΟ ΠΑΛΙΝΔΡΟΜΗΣΗ 10α. Ανεπαρκής μάζα κράματος: παγίδευση αέρα στο στερεοποιημένο κράμα. 10β. Ανεπαρκείς στροφές στη μηχανή χύτευσης: όσο πιο πυκνό είναι το πυρόχωμα, τόσο πιο μεγάλη δύναμη απαιτείται για να εξαλείψει τα αέρια μέσα στην κοιλότητα του καλουπιού. 10γ. Πρόπλασμα πολύ μακριά από το άκρο του δακτυλίου: η κατάσταση χειροτερεύει όταν το πυρόχωμα είναι πυκνό και η θερμοκρασία καύσης χαμηλή. 50

51 Κεφάλαιο 5 ο ΠΟΡΩΣΗ ΤΩΝ ΧΥΤΩΝ Ι. Εισαγωγή Η ύπαρξη πόρωσης στα οδοντιατρικά χυτά είναι αποτέλεσμα σφαλμάτων κατά τη διαδικασία της τεχνικής των χυτών και πρέπει να αντιμετωπιστεί γιατί: α) μειώνει την αντοχή του χυτού και τη σκληρότητά του (Phillipς 1973, 1977), β) είναι υπεύθυνη για τη μετέπειτα θραύση τους (Γαρέφης 1980) και γ) αν εμφανιστεί στην επιφάνεια, επιτείνει τη συσσώρευση υπολειμμάτων τροφών και παρόμοιων εναποθέσεων και αυξάνει την πιθανότητα διάβρωσης και δυσχρωμίας (Phillips, 1977, Γαρέφης 1980) Αν η πόρωση εκτείνεται από την επιφάνεια του χυτού μέχρι την υποκείμενη οδοντική ουσία, το δόντι μπορεί να εμφανίσει ανάπτυξη τερηδόνας. (Phillips 1973, 1977, Βιτσέντζος -Καριπίδης1978) Για να εξασφαλίσουμε φυσικές ιδιότητες και επαρκή αντίσταση στη διάβρωση, οι ολοκληρωμένες αποκαταστάσεις δεν θα πρέπει να εμφανίζουν κανένα είδος πόρωσης. (Phillips 1973,1977) Η απαίτηση όμως αυτή δεν μπορεί να είναι απόλυτη. ΙΙ. Είδη πόρωσης Ο Coleman το 1928 ερεύνησε τα αίτια της πόρωσης των οδοντιατρικών χυτών και κατέταξε την πόρωση σε δύο ομάδες: α) εντοπισμένη πόρωση συστολής και β) πόρωση από παγίδευση αερίων. O Brumfield (Leinfelder-Fairhurst-Ryge 1963) μελέτησε την πόρωση στα οδοντιατρικά χυτά και την κατέταξε σε: α) πόρωση συστολής, β) πόρωση οφειλόμενη σε παγίδευση ή απορρόφηση αερίων και γ) πόρωση οφειλόμενη σε εγκλεισμό πυροχώματος. Ο Ryge-Kozak-Fairhurst (1957) κατέταξε την πόρωση σε δύο βασικές ομάδες: α) πόρωση που προκαλείται από την ψύξη και τη στερεοποίηση και στην οποία διέκρινε την εντοπισμένη, την υποεπιφανειακή και τη μικροπόρωση και β) πόρωση προκαλούμενη από αέρια και στην οποία ανήκουν η βελονοειδής και η πόρωση από παγίδευση αερίων. Αυτοί οι τύπο πόρωσης ανήκουν στην εσωτερική πόρωση και μπορούν εύκολα να διαχωριστούν από την εξωτερική πόρωση. Στην εξωτερική πόρωση ανήκουν: α) η πόρωση από παλινδρόμηση (back-pressure), β) η πόρωση που οφείλεται σε ατελή καύση και γ) η πόρωση που οφείλεται σε ανεπαρκή πίεση χύτευσης ή ξένες ουσίες. Οι Skinner και Phillips το 1967 κατέταξαν την πόρωση σε εσωτερική και εξωτερική πόρωση. Την εξωτερική τη θεώρησαν ως παράγοντα επιφανειακής τραχύτητας, αλλά και ως εκδήλωση εσωτερικής πόρωσης. Η εσωτερική πόρωση μπορεί να ταξινομηθεί ανάλογα με το αίτιο που την προκαλεί σε: α) πόρωση οφειλόμενη στη μέθοδο στερεοποίησης του κράματος και β) πόρωση από 51

52 παγίδευση αερίων. Την πρώτη κατηγορία τη διαίρεσαν σε εντοπισμένη πόρωση συστολής, σε υποεπιφανειακή πόρωση και σε μικροπόρωση. Ανέφεραν δε ένα ακόμα είδος πόρωσης, που οφείλεται σε παλινδρόμηση των αερίων μέσα στο έγκλειστρο κατά τη στιγμή εισόδου του τηγμένου κράματος. Ο Phillips (1977) διαχώρισε την πόρωση σε 2 τύπους: α) πόρωση που προκαλείται από έλλειψη επαρκούς τηγμένου κράματος κατά τη στερεοποίηση και β) πόρωση που προκαλείται από παγίδευση αερίων. ΙΙΙ. Μηχανισμοί πόρωσης Α) Η πόρωση που οφείλεται στη συστολή στερεοποίησης είναι ο πιο σημαντικός και συχνά απαντώμενος τύπος πόρωσης. Προκαλείται από συστολή κράματος που δεν αντισταθμίζεται με την τροφοδοσία επιπλέον κράματος. (Ryge 1957, Asgar 1959, Leinfelder-Fairhurst-Ryge 1963, Phillips 1977) Χαρακτηρίζεται από πόρους με ανώμαλα σχήματα (Phillips 1977) Β) Το δεύτερο είδος πόρωσης οφείλεται σε παγίδευση αερίων. Ο Cu, ο Ag, η Pt, το Pd απορροφούν το οξυγόνο όταν είναι τηγμένα. Κατά τη στερεοποίηση το οξυγόνο εκδιώκεται και σχηματίζονται πόροι στο κράμα. (Ryge-Kozak-Faihurst 1957, Skinner-Phillips 1967, Phillips 1977) Γ) Το τρίτο είδος πόρωσης οφείλεται σε παλινδρόμηση των αερίων μέσα στο έγκλειστρο, που προκαλείται από έλλειψη γρήγορης διαφυγής των ζεστών αερίων που βρίσκονται στην κοιλότητα του εγκλείστρου. Μερικά από αυτά τα αέρια πιέζονται μέσα στον πυρήνα του πυροχώματος, από τις κατακόρυφες πλευρές και τη μασητική επιφάνεια της περιοχής που καταλάμβανε το κέρινο πρόπλασμα. Ο στροβιλισμός και η συμπίεση αυτών των αερίων δημιουργείται στο κέντρο του πυρήνα του πυροχώματος, όταν αυτά δεν μπορούν να βρουν γρήγορα μια διέξοδο. Όταν αυτή η πίεση των αερίων είναι μεγαλύτερη από την πίεση χύτευσης, τότε το παγιδευμένο αέριο ωθείται προς το τηγμένο κράμα και προκαλεί πόρωση από παλινδρόμηση. IV Αίτια δημιουργίας πόρωσης 1. Εντοπισμένη πόρωση συστολής Παρατηρείται όταν χρησιμοποιούμε μακρύ και λεπτό αγωγό (Degussa Bulletin No 42, Jelenco 7 th edition, Ryge 1957, Kelly 1970, Σταμούλης 1970, Ney 1972), οπότε ο αγωγός στερεοποιείται πριν από τον κύριο όγκο του χυτού. Η τροφοδοσία του κράματος σταματά και συμβαίνει τοπική πόρωση κοντά στο σημείο επαφής του αγωγού με το πρόπλασμα. ( Ryge-Kozak-Fairhurst 1957, Degussa) Η χρήση αγωγού κατάλληλου μεγέθους (Phillips 1947) ή η χρήση δεξαμενής κοντά στο χυτό (Phillips 1947, Ney 1972, Phillips 1977, Degussa), θα μειώσει αυτό το είδος της πόρωσης. 2. Μικροπόρωση Προκαλείται από υπερθέρμανση του κράματος ή του πυροχώματος κατά την τήξη (Ryge-Kozak-Fairhurst 1957, Brecker 1961, Skinner-Phillips 1967) ή όταν η θερμοκρασία του εγκλείστρου είναι χαμηλή. (Ryge-Kozak-Fairhurst 1957, Brecker 1961) Τότε η στερεοποίηση μπορεί να γίνει τόσο γρήγορα, ώστε εκδηλώνεται συστολή παντού στο χυτό. 52

53 3. Υποεπιφανειακή πόρωση Από μερικούς συγγραφείς θεωρείται ότι ανήκει στην πόρωση από παγίδευση αερίων. Σε εργασία του ο Ryge-Kozak-Fairhurst (1957) αποδεικνύει ότι: «η υποεπιφανειακή πόρωση ανήκει στον τύπο πόρωσης από ψύξη και στερεοποίηση. Χαρακτηρίζεται από τον σχηματισμό της στις ρωγμές της δενδριτικής δομής. Δημιουργείται όταν η κεντρική μάζα του κράματος παραμένει υγρή για ένα χρονικό διάστημα πριν στερεοποιηθεί. Κατά τη στερεοποίηση αποκολλάται η κεντρική τηγμένη μάζα από το ήδη στερεοποιημένο κέλυφος του χυτού που έχει κάποια αντοχή και το οποίο είναι μηχανικά στερεωμένο στα τοιχώματα του πυροχώματος. Με τη χρησιμοποίηση πυροχώματος υψηλής θερμοκρασίας, αποδείχθηκε ότι η υποεπιφανειακή πόρωση δεν προκαλείται από αντίδραση ανάμεσα στο κράμα και στη γύψο, ούτε από παλινδρόμηση των αερίων, γιατί ο τύπος πυροχώματος που χρησιμοποιήθηκε δεν περιείχε γύψο και ήταν πορώδης». Η υποεπιφανειακή πόρωση παρατηρείται στις περιπτώσεις που γίνεται γρήγορη τροφοδότηση του κράματος στο έγκλειστρο και όταν υπάρχουν υψηλές θερμοκρασίες τήξης ή εγκλείστρου, ενώ είναι ανεξάρτητη από το σχήμα του εγκλείστρου. (Ryge-Kozak-Fairhurst 1957) Αυξάνεται επίσης με τη χρήση κοντών και παχέων αγωγών. (Ryge-Kozak-Fairhurst 1957, Jelenco 1968) Πιο αργή τροφοδοσία (δηλαδή χρήση λεπτών και επιμήκων αγωγών) ή χαμηλότερες θερμοκρασίες τήξης και εγκλείστρου εξαλείφουν την υποεπιφανειακή πόρωση, προφανώς εξαιτίας της γρήγορης στερεοποίησης σε όλη την έκταση του χυτού, έτσι ώστε η χρονική διαφορά ανάμεσα στη στερεοποίηση του κεντρικού τμήματος και της περιφέρειας να είναι μικρή. (Ryge-Kozakfairhurst 1957, Skinner-Phillips 1967) 4. Πόρωση από παγίδευση αερίων Αυτή η πόρωση συμβαίνει όταν το απορροφημένο ή μηχανικά παγιδευμένο αέριο μεταφέρεται από το κράμα στο έγκλειστρο. (Ryge-Kozak-Fairhurst 1957) Δημιουργείται όταν το κράμα τήκεται με φλόγιστρο αερίου αέρα, του οποίου η φλόγα δεν ρυθμίζεται σωστά ή όταν δεν χρησιμοποιείται το αναγωγικό τμήμα της φλόγας. (Ryge-Kozak-Fairhurst 1957, Skinner-Phillips 1964) Επίσης, παρουσιάζεται όταν στους αγωγούς υπάρχουν γωνίες ή κάμψεις (Jelenco 1968, Σταμούλης 1970), οπότε δημιουργείται αναταραχή του κράματος καθώς εισέρχεται στο έγκλειστρο. (Jelenco 1968, O Brien 1978) Η πόρωση αυτή ελαχιστοποιείται, όταν χρησιμοποιηθεί σωστά η φλόγα του φλόγιστρου κατά την τήξη (Phillips 1947, Skinner-Phillips 1967, Phillips 1977) και όταν ο αγωγός έχει σωστό σχήμα. (Jelenco 1968, Σταμούλης 1970) 5. Βελονοειδής πόρωση ή μικροσκοπική πόρωση Αν το κράμα υπερθερμανθεί ή κρατηθεί σε τηγμένη κατάσταση για μεγάλο χρονικό διάστημα, μπορεί να διαλυθούν ή να απορροφηθούν μεγάλες ποσότητες αερίου από το κράμα. Κατά τη στερεοποίηση, τμήμα αυτού του αερίου μπορεί να καθιζάνει προκαλώντας βελονοειδή πόρωση που είναι διανεμημένη παντού στο χυτό. Συμβαίνει όταν για την τήξη του κράματος χρησιμοποιηθεί φλόγιστρο αερίου αέρα σε υψηλές θερμοκρασίες. (Ryge-Kozak-Fairhurst 1957) 6. Πόρωση από παλινδρόμηση Πόρωση από παλινδρόμηση των αερίων συμβαίνει όταν το πυρόχωμα είναι πολύ πυκνό ή έχει μεγάλο πάχος, οπότε η διαφυγή των αερίων είναι αργή (Phillips 53

54 1947, Asgar Peyton 1959, Strickland 1959, Skinner-Phillips 1967) ή όταν η καύση γίνεται σε χαμηλή θερμοκρασία και τα υπολείμματα του άνθρακα από την αποκήρωση μένουν σε αρκετή ποσότητα, οπότε εμποδίζουν τη διαφυγή των αερίων. (Asgar Peyton 1959, Brecker 1961, Jelenco 1968, Ney 1972) Η απόσταση ανάμεσα στο άκρο του κέρινου προπλάσματος και στο άκρο του δακτυλίου πρέπει να είναι τόση, ώστε το πάχος του πυροχώματος που θα χρειαστεί να διασχίσει το αέριο να είναι μικρό. (Phillips 1947, Skinner-Phillips 1967, Strickland-Sturdevant 1959) Η πόρωση από παλινδρόμηση μειώνεται με τη χρησιμοποίηση μεγάλης πίεσης χύτευσης (Strickland-Sturdevant 1959, Skinner-Phillips 1967) και ειδικά με τη χρησιμοποίηση μηχανής χύτευσης με πίεση αέρα και όχι φυγόκεντρη. (Phillips 1947) Επίσης, μειώνεται με την επιπέδωση του αγωγού στο σημείο επαφής με το πρόπλασμα (Skinner-Phillips 1967), όπως και με την προσθήκη δεξαμενής, με τη χρησιμοποίηση πορώδους πυροχώματος, με την αυξημένη θερμοκρασία καύσης, με τον καλό εξαερισμό και με την τοποθέτηση αρκετής ποσότητας κράματος. (Strickland-Sturdevant 1959) V. Μέθοδοι εντόπισης πόρωσης Ο Shell (1966) αναφέρει τέσσερις μεθόδους εξέτασης της εντόπισης και της έκτασης της πόρωσης στα χυτά: 1 η Μέθοδος Σύγκριση του ειδικού βάρους του κράματος πριν και μετά τη χύτευση. Πολύ εύκολα μπορούμε να πάρουμε τα δεδομένα που θέλουμε, αν γίνουν συγκρίσεις του ειδικού βάρους και όχι της απόλυτης πυκνότητας. Αυτή η μέθοδος μας δίνει μια εκτίμηση του συνολικού όγκου των κενών και όχι ένδειξη της θέσης ή του σχήματός τους. Οι τιμές του ειδικού βάρους του κράματος τροποποιούνται με την αλλαγή της σύνθεσης του κράματος που μπορεί να συμβεί κατά την τήξη και χύτευσή του. 2 η Μέθοδος Μικροσκοπική εξέταση της εσωτερικής δομής. Μπορεί να γίνει μια σειρά τομών και υπολογισμός της περιοχής των πόρων. Είναι βέβαια πολύπλοκη διαδικασία και περικλείει τους κινδύνους τους συμφυείς με την τεχνική γυαλίσματος και διάβρωσης. Το γυάλισμα κάτω από πολύ υψηλή πίεση μπορεί να λειάνει το κράμα, καλύπτοντας τα κενά ή μπορεί να μεγενθύνει τα pits. Προσεκτικό γυάλισμα με τη χρήση λεπτών λειαντικών μέσων και με πολύ ελαφριά πίεση θα μειώσει αυτά τα δύο μειονεκτήματα, αλλά είναι δύσκολο να τα εξαλείψει. Η διάβρωση θα αφαιρέσει τις γυαλισμένες επιφάνειες αποκαλύπτοντας pits που ίσως δεν θα ήταν ορατά με το γυάλισμα, αλλά μπορεί επίσης να μεγενθύνει τις ατέλειες, λόγω της εκτεταμένης δράσης του οξέος μέσα και γύρω από τα pits. Μπορεί επίσης να δημιουργήσει νέα pits, λόγω εντοπισμένης δράσης του οξέος σε περιοχές dislocation. 3 η Μέθοδος Προσδιορισμός, κατά προσέγγιση, της ποσότητας και της εντόπισης της πόρωσης στο χυτό, μπορεί να γίνει με μια σειρά προσδιορισμών του ειδικού βάρους μετά από τομές 0,01 ίντσες στο χυτό. 54

55 Και αυτή η μέθοδος είναι πολύπλοκη, αλλά εξαλείφει την αβεβαιότητα που δημιουργεί η χρησιμοποίηση της λείανσης και της διάβρωσης. Επίσης, μας δίνει μια εξέταση σύγκρισης, γιατί απαλείφεται ο παράγοντας αλλαγής της σύνθεσης του κράματος. 4 η Μέθοδος Εντοπισμός της πόρωσης με ακτινογραφική εξέταση. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε για να δείξει κενές περιοχές σε αποτυχημένα χυτά. Η πόρωση είναι συχνά τόσο λεπτή και τόσο διασκορπισμένη παντού στο χυτό, ώστε η ερμηνεία των ακτινογραφημάτων είναι αβέβαιη. Μεγάλες πορώδεις περιοχές μπορούν εύκολα να παρατηρηθούν, αλλά είναι δύσκολο να καθοριστεί το μέγεθος των κενών εξ αιτίας της δευτερεύουσας ακτινοβολίας. Ο Ryge-Kozak-Fairhurst(1957) σε εργασία του για τη μελέτη της πόρωσης χρησιμοποίησε την εξής τεχνική: Κάθε χυτό τμήθηκε με ένα μικρό πριόνι και ετοιμάστηκε για μικροσκοπική εξέταση και φωτογράφηση. Η τεχνική της μεταλλουργικής προετοιμασίας θεωρήθηκε πολύ σημαντική, γιατί η πόρωση πολύ εύκολα εξαφανιζόταν κατά τη λείανση. Η μέθοδος που υιοθετήθηκε περιελάμβανε εναλλαγές λείανσης και διάβρωσης. Η διάβρωση γινόταν επί 15 sec σε 50% βασιλικό νερό, ανάμεσα σε διαδοχικές στιλβώσεις με levigated alumina με μέγεθος μορίων 0,5 μm και με πολύ ελαφριά πίεση. 55

56 Β. ΕΙΔΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 56

57 Κεφάλαιο 1 ο ΣΚΟΠΟΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΥΠΟΘΕΣΗ Κατά τη διάρκεια της μακρόχρονης χρήσης των τυποποιημένων κραμάτων χρυσού στην Ακίνητη Προσθετική, αναπτύχθηκαν τεχνικές και εμφανίστηκαν υλικά που μας εξασφαλίζουν άριστα χυτά με καλές φυσικές και μηχανικές ιδιότητες, με ακρίβεια στα όρια, με βιοσυμβατότητα και με δομή, η οποία συνεπάγεται την καλύτερη ηλεκτροχημική συμπεριφορά της αποκατάστασης στο στόμα. Η αύξηση της τιμής του χρυσού και η ανάγκη να καλυφθεί με προσθετικές εργασίες και η ασθενέστερη οικονομικά τάξη, οδήγησε στην εμφάνιση νέων κραμάτων που χαρακτηρίζονται από τη μείωση ή την έλλειψη του χρυσού, στη σύνθεσή τους. Η αλλαγή της χημικής σύνθεσης των κραμάτων δημιούργησε πολλά ερωτηματικά, κυρίως σε σχέση με την ηλεκτροχημική συμπεριφορά τους στο στόμα. Ένα από τα στάδια της εργαστηριακής επεξεργασίας των χυτών, που ίσως επηρεάζει τη δομή και κατά συνέπεια την ηλεκτροχημική τους συμπεριφορά, να είναι ο τρόπος τήξης και χύτευσης. Σκοπός της πειραματικής μελέτης ήταν η διερεύνηση αυτού του εργαστηριακού σταδίου και ο καθορισμός της επίδρασής του στη δημιουργία πόρωσης των αργυροπαλλαδιούχων κραμάτων. Ερευνητική υπόθεση: Όλα τα πρωτόκολλα χύτευσης αργυροπαλλαδιούχων κραμάτων δεν αποδίδουν χυτά ακινήτων προσθετικών αποκαταστάσεων με την ίδια πορωση. Η επιλογή των αργυροπαλλαδιούχων κραμάτων έγινε με τα εξής κριτήρια: Χρησιμοποιηθήκαν και συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται ευρύτατα από τους οδοντιάτρους στην χώρα μας. Παρουσιάζουν ιδιαίτερα προβλήματα κατά τη διαδικασία τήξης χύτευσης και κατά συνέπεια κατά τη στερεοποίησή τους, λόγω του μεγάλου θερμοκρασιακού διαστήματος τήξης και επειδή πιθανώς δεν περιέχουν στη σύνθεσή τους ιχνοστοιχεία που να λειτουργούν ως στοιχεία πυρήνωσης και κατεύθυνσης της διάταξης των κρυστάλλων, κατά τη διαδικασία στερεοποίησης. Αυτό έχει ως συνέπεια να εξελίσσεται η στερεοποίηση ελεύθερα και η κρυστάλλωση να γίνεται ανομοιογενώς, με κατά τόπους σχηματισμό δενδριτών και με τη δημιουργία χονδρόκοκκης δομής με πόρους, που δεν ευνοεί μια βιοσυμβατή ηλεκτροχημική συμπεριφορά στο στόμα. Ειδικότερα, είναι γνωστό ότι υπάρχουν διάφορες πηγές θερμότητας για την τήξη του μετάλλου, όπως η φλόγα οξυγόνου ακετυλενίου, αέρα προπανίου, ο επαγωγικός ηλεκτρικός φούρνος, η ηλεκτρική αντίσταση και τελευταία η χρήση βολταϊκού τόξου. Ακόμα, υπάρχουν και διάφοροι τρόποι χύτευσης, όπως η φυγοκέντρηση, η δημιουργία κενού και η πίεση με αέρα ή ευγενή αέρια (αργό). 57

58 Κεφάλαιο 2 ο ΥΛΙΚΟ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΣ Ι. Υλικό Το υλικό αποτέλεσαν τρία τυποποιημένα, αντιπροσωπευτικά κράματα Ag Pd, με παραλλαγές στη σύνθεσή τους. Στον Πίνακα 9 που ακολουθεί αναγράφονται οι εμπορικές ονομασίες και οι συνθέσεις τους. ΚΡΑΜΑΤΑ Au Pt Ag Cu Pd Zn Λοιπά Στοιχεία PANAG* 0% 0% 70% 0% 25% 4% 1% PANGOLD* 5% 0% 59% 10% 23% 2% 1% PALLIAΚ-M** 2% 0% 58.5% 0% 27.5% 0% 12% Πίνακας 9. Τα κράματα που χρησιμοποιήθηκαν. Ο αριθμός των δοκιμίων και των επιφανειών που εξετάσθηκαν για τον εντοπισμό της επιφανειακής πόρωσης στα τρία κράματα Ag Pd, φαίνεται στον Πίνακα 10. ΚΡΑΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΟΚΙΜΙΩΝ 1ης παραμέτρου ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΟΚΙΜΙΩΝ 2ης παραμέτρου ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΟΚΙΜΙΩΝ 3ης παραμέτρου ΣΥΝΟΛΙΚΟΣ ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΟΚΙΜΩΝ ΣΥΝΟΛΙΚΟΣ ΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ PANAG PANGOLD PALLIAG ΣΥΝΟΛΟ Πίνακας 10. Αριθμός δοκιμίων και επιφανειών που εξετάσθηκαν. * C.Hafner, Bleichstrasse 13-17, 7530 Pforzheim, Germany. ** Degussa Ag, Weissfrauenstrasse 9, d 6000 Frankfurt 11, Germany 58

59 Τέλος στον Πίνακα 11 καταγράφονται οι φυσικομηχανικές ιδιότητες των επιλεχθέντων κραμάτων που έχουν σχέση με την επεξεργασία τους, όπως αυτές παρουσιάζονται από τις κατασκευάστριες εταιρείες. ΕΜΠΟΡΙΚΗ ΟΝΟΜΑΣΙΑ ΚΛΙΜΑΚΑ ΤΗΞΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΧΥΤΕΥΣΗΣ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ ΣΕ HV ΕΠΙΜΗΚΥΝΣΗ % ΕΙΔΙΚΟ ΒΑΡΟΣ ΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΘΕΡΜ. ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΧΡΟΝΟΣ ΞΗΡΑΝΣΗΣ ΘΕΡΜ. ΑΠΟΚΗΡΩΣΗΣ ΧΡΟΝΟΣ ΑΠΟΚΗΡΩΣΗΣ ΘΕΡΜ. ΠΡΟΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΠΡΟΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΤΕΛΙΚΗ ΘΕΡΜ. PANGOLD 1020 o C o C 20-30' έως 1200 o C έως 11 10,8 9/cm3 880 / ' 300 o C 15,20' 750 o C (20') 20' PANAG 1120 o C o C 20-30' στους 1200 o C /cm3 880 / ' 300 o C 15,20' 750 o C (20') 20' PALLIAG M 1040o C o C 30' στους 1200 o C έως 3 11,1 9/cm3 30' 250 o C 30' 700 o C 20' Πίνακας 11. Βασικές φυσικομηχανικές ιδιότητες που έχουν σχέση με την εργαστηριακή επεξεργασία των κραμάτων Αg-Pd II. Μέθοδος Η μέθοδος περιελάμβανε: 1. Κατασκευή των δοκιμίων. 2. Εντόπιση και προσδιορισμό της επιφανειακής πόρωσης στερεοσκοπική εξέταση και φωτογράφηση των εξωτερικών επιφανειών των δοκιμίων. 3. Καταγραφή της ποσοστιαίας κάλυψης των επιφανειακών πόρων στο συνολικό εμβαδόν της εξωτερικής επιφάνειας κάθε δοκιμίου. 1. Κατασκευή δοκιμίων Ο τύπος του δοκιμίου που επελέγη ήταν MOD (mesial occlusal distal) και η επιλογή έγινε με τα εξής κριτήρια: Το δοκίμιο MOD προτείνεται από το National Bureau of standards (A.D.A. specification No2) και χρησιμοποιήθηκε σε πειραματικές μελέτες, όχι πάντα με τις ίδιες διαστάσεις, για τον έλεγχο της πόρωσης στα κράματα χρυσού. Το συγκεκριμένο δοκίμιο δίνει τη δυνατότητα ελέγχου της επιφανειακής πόρωσης, σε δύο διαφορετικά πάχη χυτού και κυρίως σε επιφάνειες με το ίδιο περίπου εμβαδόν, γεγονός που βοηθά στην αξιολόγηση των αποτελεσμάτων. Ειδικότερα, οι αξονικές επιφάνειες του δοκιμίου είναι όμοιες τόσο στο εμβαδόν όσο και στο πάχος, ενώ το τμήμα που συνδέει τις αξονικές είναι 59

60 παχύτερο. Οι ακριβείς διαστάσεις του δοκιμίου φαίνονται στο Σχεδιάγραμμα 6 και το κέρινο πρόπλασμα στην Εικόνα 1. Σχεδιάγραμμα 6. Δοκίμιο. Εικόνα 1. Κέρινο πρόπλασμα. Η σχεδίαση των αγωγών χύτευσης είναι κλασσική και περιλαμβάνει τις εξής σταθερές: Το μήκος του αγωγού καθορίζεται από το θερμικό κέντρο του καλουπιού και από την κορυφή του σχηματιστή της χοάνης, καθώς και από τη σωστή σχέση ανάμεσα στο θερμικό κέντρο και στο κέρινο πρόπλασμα. Το μήκος είναι 16,5 mm. Το πάχος του αγωγού είναι 3 mm. Η περιοχή εφαρμογής του αγωγού στο κέρινο πρόπλασμα βρίσκεται στο μέσο της ακμής των δύο επιφανειών, μασητικής και αξονικής. Για την παραγωγή ελεγχόμενα όμοιων δοκιμίων δημιουργήθηκε ειδική μεταλλική μήτρα που αποτελείται από τρία τμήματα και κατασκευάστηκε από ορείχαλκο. (Εικόνα 2) Τα δύο κύρια τμήματα ήταν ισοπαχή. Στις επιφάνειες αυτών των μεταλλικών τμημάτων που έρχονται σε επαφή για να σχηματίσουν την κοιλότητα της μήτρας είναι χαραγμένοι σε εκ διαμέτρου αντίθετες θέσεις και σε ίσα βάθη, ο κύριος αγωγός, ο ψυκτικός αγωγός και η υποδοχή που θα δεχθεί το τρίτο τμήμα. Το τρίτο τμήμα είναι το μεταλλικό κολόβωμα, πάνω στο οποίο είναι χαραγμένο το εγγύς μασητικό άπω ένθετο με τις διαστάσεις που προαναφέρθηκαν. 60

61 Εικόνα 2.Η ορειχάλκινη μήτρα κατασκευής των δοκιμίων.α) αποσυναρμολογημένη σε τρία Τμήματα. Β )Συναρμολογημένα τά δύο τμήματα. α β Η μέθοδος αναπαραγωγής πανομοιότυπων κέρινων δοκιμίων που ακολουθήθηκε ήταν η εξής: Επάλειψη με απομονωτική ουσία, Aurofilm*, όλων των επιφανειών του κενού χώρου που δημιουργούν τα συναρμολογούμενα τμήματα του μεταλλικού καλουπιού. Διατήρηση του συναρμολογούμενου καλουπιού στον μεγαλύτερο δυνατό βαθμό συναρμογής με τη βοήθεια σφιγκτήρα. Τήξη του κεριού χυτών (Plastodent F**) μέσα σε σύριγγα Pravaz, της οποίας το μεταλλικό άκρο διαμορφώθηκε έτσι, ώστε να εφαρμόζει ακριβώς στην οπή που οδηγεί στον κύριο αγωγό χύτευσης, τον οποίο σχηματίζει το συναρμολογημένο μεταλλικό καλούπι. Όταν το κερί ήταν έτοιμο να προωθηθεί στο καλούπι, θερμαινόταν ελαφρά το συναρμολογημένο και σταθερό, με τη βοήθεια του σφιγκτήρα, καλούπι επάνω από λυχνία για να βοηθηθεί η ροή του λιωμένου κεριού μέσα στο καλούπι και κυρίως για να μην γίνεται γρήγορη στερεοποίηση του κεριού και συνεπώς να εμφανίζονται αποτυχίες αναπαραγωγής. Η δεύτερη οπή του καλουπιού, η οποία αντιστοιχεί στον λεπτό ψυκτικό αγωγό, βοηθάει στη διαφυγή των αερίων του κενού χώρου, κατά την είσοδο του λιωμένου κεριού μέσα στο καλούπι. Οι μέθοδοι τήξης χύτευσης που χρησιμοποιήθηκαν, ήταν οι χρησιμοποιούμενοι ευρύτατα από τα οδοντοτεχνικά εργαστήρια (Πίνακας 12). ΘΕΡΜΙΚΗ ΠΗΓΗ ΜΗΧΑΝΗ ΧΥΤΕΥΣΗΣ 1 Φλόγα αερίου - οξυγόνου (ατμ. αέρας) Φυγόκεντρος μηχανή 2 Επαγωγικός ηλεκτρικός κλίβανος Φυγόκεντρος μηχανή 3 Ηλεκτρική αντίσταση Κενό αέρα - πίεση Πίνακας 12 * BEGO. Emil-Sommer-Strasse 7,Postfach ,D2800 Bremen 41 ** Degussa Ag, Weissfrauenstrasse 9, d 6000 Frankfurt 11, Germany 61

62 Για να εξασφαλιστούν οι ίδιες συνθήκες εκτέλεσης του πειράματος, σε όλα τα υπόλοιπα στάδια της τεχνικής των χυτών: Χρησιμοποιήθηκε η ίδια σχεδίαση αγωγού, καλουπιού. Χρησιμοποιήθηκε το ίδιο πυρόχωμα (Aurovest*) με τις ίδιες αναλογίες που αντιστοιχούν στον δακτύλιο IX της Degussa, δηλ. 60 gr σκόνης και 10,5 ml υγρού. Τηρήθηκαν πιστά οι προδιαγραφές των υλικών και των κραμάτων, που χρησιμοποιήθηκαν. Η τήξη του κράματος για τα δοκίμια που κατασκευάσθηκαν από διαφορετικό κράμα, έγινε σε διαφορετικό πυράντοχο. Χρησιμοποιήθηκε η ίδια διαδικασία απόψυξης (αργή, μέχρι τη θερμοκρασία περιβάλλοντος). Ο καθαρισμός των χυτών γινόταν με αμμοβολή. Η εκτέλεση όλων των σταδίων κάθε χύτευσης γινόταν από τον ίδιο ερευνητή. Χρησιμοποιήθηκε για κάθε κράμα, ίδια ποσότητα σε κάθε χύτευση. Η ακριβής ποσότητα του κράματος υπολογίσθηκε με τον τύπο (συνολικό βάρος κέρινου ομοιώματος Χ ειδικό βάρος κράματος = απαιτούμενα γρ. κράματος). Για την ακρίβεια χρησιμοποιηθήκαν 2,53 gr Pangold, 2,60 gr Palliak-m και 2,56 gr Ρanag. 2. Eπεξεργασία του χυτού για παρατήρηση και φωτογράφιση Μετά την αποκοπή του αγωγού χύτευσης, τα δοκίμια τοποθετηθήκαν ανά ομάδα (6 δοκίμια) σε ειδικό καλούπι και περιβληθήκαν με ρητίνη Epofix** (Εικόνα 3), αφήνοντας ελεύθερες τις επιφάνειες που θα εξετασθούν, ώστε να γίνει μεταλλογραφική λείανση (μέθοδος D.P.). Στη συνέχεια, οι επιφάνειες των δοκιμιών λειάνθηκαν με εκτριπτικό υλικό ανθρακοπυριτίου, σταδιακά. Αρχικά το υλικό που χρησιμοποιήθηκε ήταν πάχους 220 mesh και σταδιακά συνεχίστηκε με 400, 600, 800 και τελικά με υλικό πάχους 1000 mesh (μονάδες κόκκων ανά mm 2 ). * BEGO. Emil-Sommer-Strasse 7,Postfach ,D2800 Bremen 41 ** Struers, Inc Detroit Rd Westlake OH

63 Εικόνα 3. Ta 6 δοκίμια τοποθετημένα στον δίσκο ρητίνης. Μετά τη λείανση η ρητίνη απομακρύνθηκε με καύση σε κλίβανο και στη συνέχεια τα δοκίμια τοποθετηθήκαν σε λουτρό υπερήχων, ώστε να απομακρυνθούν και τα τελευταία υπολείμματα της ρητίνης και των προϊόντων της καύσης από τις επιφάνειες και τους πόρους 3. Έλεγχος των δοκιμίων Ο εντοπισμός των πόρων και η φωτογράφηση των δοκιμίων έγινε με τη βοήθεια στερεοσκοπικού μικροσκοπίου Carl Zeiss τύπου DRS zoom x4 (Εικόνα 4) στο Εργαστήριο Ακίνητης Προσθετικής και Προσθετικής Εμφυτευματολογίας της Οδοντιατρικής Σχολής του Α.Π.Θ. Η παρατήρηση και η φωτογράφηση των δοκιμίων έγινε με μεγέθυνση Χ10, έτσι ώστε να περιλαμβάνεται στη φωτογραφία, ολόκληρη η μια επιφάνεια του δοκιμίου. Η όλη εργασία έγινε χρησιμοποιώντας δυο πηγές φωτός, της ιδίας έντασης, τοποθετημένες διαμετρικά αντίθετα και με γωνιά πρόσπτωσης του φωτισμού περίπου Εικόνα 4. Μικροσκόπιο Carl Zeiss. 63

64 4.Φωτογράφηση των δοκιμίων Η φωτογράφηση των δοκιμίων (Εικόνα 5), έγινε με ψηφιακή φωτογραφική μηχανή μάρκας NIKON τύπου D70 που προσαρμόστηκε στο μικροσκόπιο. Ειδικά χαρακτηριστικά της μηχανής που έχουν ιδιαίτερη σημασία είναι: 1. Το εμβαδόν του αισθητήρα (sensor) της ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής, που είναι 23,7χιλ.Χ15,6χιλ.= 369,72 τετρ.χιλ. 2. Ότι o αισθητήρας της μηχανής στο συγκεκριμένο εμβαδόν περιλαμβάνει 6,24 Mpixels, δηλ pixels. Aπό τα παραπάνω υπολογίζεται ότι 1 pixel είναι ίσο με 0, mm 2. ΑΙΙI1m1 AIII1a1 AIII1b1 Εικόνα 5. Οι τρεις επιφάνειες ενός δοκιμίου, όπως αυτές φαίνονται στην ψηφιακή φωτογραφία 5. Μέτρηση επιφανειών Η μέτρηση των επιφανειών, δοκιμίων και πόρων, έγινε επί των ψηφιακών φωτογραφιών με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή Pentium (R) 4CPU,2.60GHz, 2.65GHz 1GB Ram, με λειτουργικό σύστημα Microsoft Windows XP Professional και τη χρησιμοποίηση ειδικού προγράμματος του Image Pro Plus (IPWin 4). Το συγκεκριμένο πρόγραμμα είναι σχεδιασμένο για την πραγματοποίηση διαφόρων μετρήσεων με μικροσκοπική παρατήρηση, είτε άμεσα με τη χρήση ψηφιακής βιντεοκάμερας τοποθετημένης στο μικροσκόπιο και συνδεδεμένης σε υπολογιστή, είτε έμμεσα με τη χρήση ψηφιακής φωτογραφίας. Στη συγκεκριμένη έρευνα χρησιμοποιήθηκε η δυνατότητά του, να περιγράφει επιφάνειες, να μετρά τα pixels που περιλαμβάνονται σ αυτές και παράλληλα να περιγράφει στο σύστημα αξόνων χψ στο επίπεδο, την ακριβή θέση του κάθε pixel και να παράγει γραφήματα των επιφανειών που μετρήθηκαν με τη βοήθεια του προγράμματος Microsoft office XL (Εικόνα 6). Κατά τη φωτογράφηση χρησιμοποιήθηκαν τα γράμματα α και β για να καθορίσουν τις αξονικές επιφάνειες του δοκιμίου και το γράμμα m για την επιφάνεια του δοκιμίου που συνδέει τις αξονικές. Η διαδικασία της μέτρησης έγινε χωριστά για κάθε επιφάνεια και κάθε πόρο, τα αποτελέσματα καταγράφηκαν σε πίνακες στο XL, και στη συνέχεια αναπαράχθηκε το γράφημα κάθε επιφάνειας του δοκιμίου με τους πόρους που περιείχε. Η διαδικασία αυτή επαναλήφθηκε και δεύτερη φορά για κάθε επιφάνεια και κάθε πόρο και ο μέσος όρος χρησιμοποιήθηκε για το στατιστικό αποτέλεσμα.. 64

65 AIII1m AIII1m1 AIII1a AIII1a1 AIII1b AIII1b1 Εικόνα 6. Τα γραφήματα των τριών επιφανειών ενός δοκιμίου 65

66 6. Στατιστική Μεθοδολογία Η επεξεργασία των στοιχείων περιελάμβανε περιγραφική και συμπερασματική στατιστική επεξεργασία. Στη μεν περιγραφική στατιστική, υπολογίσθηκαν τα στατιστικά μέτρα θέσης (μέση τιμή, μέγιστο και ελάχιστο) και διασποράς (τυπική απόκλιση, 95% διάστημα εμπιστοσύνης) για τις υπό εξέταση ποσοτικές μεταβλητές, ήτοι τον αριθμό πόρων, την επιφάνειά τους σε pixels και την ποσοστιαία αναλογία τους στο σύνολο της επιφάνειας. Οι μέθοδοι της συμπερασματικής στατιστικής ανάλυσης που εφαρμόστηκαν, περιλάμβαναν: Τον έλεγχο t- student για ζευγαρωτές παρατηρήσεις (paired t-test), για να ελεγχθεί η αξιοπιστία των μετρήσεων μεταξύ 1ης και 2ης καταγραφής. Τον έλεγχο Kolmogorov-Smirnov για να διερευνηθεί αν οι μετρήσεις ακολουθούν κανονική κατανομή. Την παραγοντική ανάλυση διακύμανσης διπλής κατεύθυνσης (two way ANOVA), με εξηρτημένες μεταβλητές τις ποσοτικές και ανεξάρτητες ποιοτικές μεταβλητές την μέθοδο και το κράμα, για τυχαιοποιημένο σε πλήρη συγκροτήματα σχέδιο (ίδιος αριθμός δοκιμίων ανά μέθοδο και κράμα), για να διερευνηθεί η επίδραση της μεθόδου και του κράματος ταυτόχρονα στο ποσοτικό μέγεθος. Τον μη παραμετρικό έλεγχο Kruskal-Wallis για τον έλεγχο της διαφοροποίησης των κατανομών των μετρήσεων (επομένως και των μέσων τιμών) των ποσοτικών μεγεθών στις τρεις μεθόδους. Το επίπεδο σημαντικότητας για την αποδοχή ή όχι της ύπαρξης στατιστικά σημαντικής διαφοροποίησης που ελήφθη για όλους τους ελέγχους, ήταν το 5%. Η επεξεργασία των στοιχείων έγινε με το στατιστικό λογισμικό SPSS 11. (Κάτος Α. 1986, Σιάρδος Κ.Γ.). 66

67 Κεφάλαιο 3 ο ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Τα αποτελέσματα των μετρήσεων κάθε σειράς δοκιμίων καταγράφηκαν σε ξεχωριστό πίνακα, που περιλαμβάνει τις μετρήσεις των τριών επιφανειών και των πόρων της κάθε επιφανείας, των έξι δοκιμίων της κάθε σειράς. Για την κατανόηση των πινάκων, θα πρέπει να αναφερθεί ότι τα γράμματα Α, Β και Γ χρησιμοποιούνται αντίστοιχα για τα κράματα PANGOLD, PALLIAK-M και PANAG ενώ οι Λατινικοί αριθμοί Ι, ΙΙ και ΙΙΙ αντίστοιχα για τις μεθόδους ηλεκτρικού κλιβάνου-φυγόκεντρου, ηλεκτρικού κλιβάνου-κενού και πίεσης αέρα και φλόγας προπανίου-οξυγόνου-φυγόκεντρου. Ακόμη, τα λατινικά στοιχεία a, b και m χαρακτηρίζουν τις τρεις επιφάνειες του δοκιμίου, με a την αξονική επιφάνεια που βρίσκεται μακριά από τον αγωγό χύτευσης, με m την επιφάνεια που συνδέει τις αξονικές (μασητική) και με b την αξονική που συνδέεται με τον αγωγό χύτευσης. Με τους αριθμούς από το 1 έως το 6 χαρακτηρίζονται τα έξι δοκίμια της κάθε σειράς. Στους πίνακες περιλαμβάνονται οι μετρήσεις σε αριθμό pixels, της κάθε επιφάνειας του δοκιμίου, της επιφάνειας του κάθε πόρου, της συνολικής επιφάνειας των πόρων ανά επιφάνεια, η εκατοστιαία αναλογία της συνολικής επιφάνειας των πόρων ανά επιφάνεια. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι πόροι που εξετάσθηκαν και μετρηθήκαν ήταν μεγαλύτεροι από 300 εικονοστοιχεία ή 0, mm 2. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων είναι καταγεγραμμένα στους Πίνακες 13 έως 21, ενώ στον Πίνακα 22 γίνεται μετατροπή των εικονοστοιχείων (pixels) σε mm 2. Με καταγεγραμμένα τα αποτελέσματα των μετρήσεων γίνεται η στατιστική ανάλυση τους που αποτυπώνεται στους Πίνακες 23 έως 30 και στα Γραφήματα 1 έως 11. Ι. Πίνακες μετρήσεων 67

68 ΑΑ Κωδικος Κωδικος ΚΡΑΜΑ Κωδικος Κραματος 1 ΑΙ PANGOL 1 2 ΑΙ PANGOLD 1 3 ΑΙ PANGOLD 1 4 ΑΙ PANGOLD 1 5 ΑΙ PANGOLD 1 6 ΑΙ PANGOLD 1 7 ΑΙ PANGOLD 1 8 ΑΙ PANGOLD 1 9 ΑΙ PANGOLD 1 10 ΑΙ PANGOLD 1 11 ΑΙ PANGOLD 1 12 ΑΙ PANGOLD 1 13 ΑΙ PANGOLD 1 14 ΑΙ PANGOLD 1 15 ΑΙ PANGOLD 1 16 ΑΙ PANGOLD 1 17 ΑΙ PANGOLD 1 18 ΑΙ PANGOLD 1 ΜΕΘΟΔΟ Σ Κωδικος Μεθοδου ΕΠΙΦΑΝΕ ΔΟΚΙΜΙΟ ΙΑ Κωδ. Επιφανει ας ΑΡΙΘΜΟΣ _ΠΟΡΩΝ Αρχ.Μετρ. πορος_1 Αρχ.Μετρ. πορος 2 Αρχ.Μετρ. πορος_3 Αρχ.Μετρ. πορος 4 Αρχ.μετρ. πορος_5 Αρχ.Συν.Ε πιφ.πορω ν Αρχ.Μετρ.Επι φ.δοκ. Αρχ.Ποσ.Α ν ΕΠ.Μετρ. Πορος_1 Επ.μετρ.π ορος_2 Επ.Μετρ.Π ορος_3 Επ.Μετρ.Π ορος 4 Επ.Μετρ.π ορος_5 Επ. Συν.Επιφ. Πορων Επ.Μετρ.Επιφ.Δοκιμ. Φυγόκ. 1 1 m , ,06 Φυγόκ. 1 1 a , ,37 Φυγόκ. 1 1 b , ,28 Φυγόκ. 1 2 m , ,14 Φυγόκ. 1 2 a , ,59 Φυγόκ. 1 2 b , ,20 Φυγόκ. 1 3 m , ,36 Φυγόκ. 1 3 a , ,30 Φυγόκ. 1 3 b , ,08 Φυγόκ. 1 4 m , ,25 Φυγόκ. 1 4 a , ,16 Φυγόκ. 1 4 b , ,47 Φυγόκ. 1 5 m , ,84 Φυγόκ. 1 5 a , ,82 Φυγόκ. 1 5 b , ,88 Φυγόκ. 1 6 m , ,33 Φυγόκ. 1 6 a , ,15 Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Ηλεκτρ. Κλιβ.- Φυγόκ. 1 6 b , ,66 Επ.Ποσ.Α ν. Πίνακας 13. Α Ι. Pangold Ηλεκτρικός κλίβανος-φυγόκεντρος 68

69 ΑΑ Κωδικος ΚΡΑΜΑ Κωδικος Κραματος ΜΕΘΟΔΟΣ Κωδικος Μεθοδου ΕΠΙΦΑΝΕ ΔΟΚΙΜΙΟ ΙΑ Κωδ. Επιφανει ας ΑΡΙΘΜΟΣ _ΠΟΡΩΝ Αρχ.Μετρ. πορος_1 Αρχ.Μετρ. πορος 2 Αρχ.Μετρ. πορος_3 Αρχ.Μετρ. πορος 4 Αρχ.μετρ. πορος_5 Αρχ.Συν.Ε πιφ.πορω ν Αρχ.Μετρ.Επ ιφ.δοκ. Αρχ.Ποσ.Α ν ΕΠ.Μετρ. Πορος_1 Επ.μετρ.π ορος_2 Επ.Μετρ.Π ορος_3 Επ.Μετρ.Π ορος 4 Επ.Μετρ.π ορος_5 Επ. Συν.Επιφ. Πορων Επ.Μετρ.Επι φ.δοκιμ. Επ.Ποσ.Α ν. 19 ΑΙΙ PANGOLD 1 20 ΑΙΙ PANGOLD 1 21 ΑΙΙ PANGOLD 1 22 ΑΙΙ PANGOLD 1 23 ΑΙΙ PANGOLD 1 24 ΑΙΙ PANGOLD 1 25 ΑΙΙ PANGOLD 1 26 ΑΙΙ PANGOLD 1 27 ΑΙΙ PANGOLD 1 28 ΑΙΙ PANGOLD 1 29 ΑΙΙ PANGOLD 1 30 ΑΙΙ PANGOLD 1 31 ΑΙΙ PANGOLD 1 32 ΑΙΙ PANGOLD 1 33 ΑΙΙ PANGOLD 1 34 ΑΙΙ PANGOLD 1 35 ΑΙΙ PANGOLD 1 36 ΑΙΙ PANGOLD 1 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 1 m , ,12 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 1 a , ,93 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 1 b , ,45 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 2 m , ,43 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 2 a , ,66 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 2 b , ,67 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 3 m , ,63 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 3 a , ,89 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 3 b , ,16 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 4 m , ,27 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 4 a , ,74 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 4 b , ,67 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 5 m , ,00 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 5 a , ,10 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 5 b , ,64 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 6 m , ,48 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 6 a , ,75 Ηλ. Κλ.-Κενο πιεση 2 6 b , ,59 Πίνακας 14. Α ΙΙ. Pangold Ηλεκτρικός κλίβανος κενό πίεση αέρα 69

70 ΑΑ Κωδικος Κωδικος ΚΡΑΜΑ Κωδικος Κραματος 37 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 38 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 39 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 40 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 41 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 42 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 43 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 44 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 45 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 46 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 47 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 48 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 49 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 50 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 51 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 52 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 53 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 54 ΑΙΙΙ PANGOLD 1 ΜΕΘΟΔΟΣ Κωδικος Μεθοδου ΕΠΙΦΑΝΕ ΔΟΚΙΜΙΟ ΙΑ Κωδ. Επιφανει ας ΑΡΙΘΜΟΣ _ΠΟΡΩΝ Αρχ.Μετρ. πορος_1 Αρχ.Μετρ. πορος 2 Αρχ.Μετρ. πορος_3 Αρχ.Μετρ. πορος 4 Αρχ.μετρ. πορος_5 Αρχ.Συν.Ε πιφ.πορω ν Αρχ.Μετρ. Επιφ.Δοκ. Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 1 m , ,75 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 1 a , ,47 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 1 b , ,51 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 2 m , ,11 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 2 a , ,13 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 2 b , ,13 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 3 m , ,66 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 3 a , ,17 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 3 b , ,76 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 4 m , ,44 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 4 a , ,74 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 4 b , ,47 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 5 m , ,71 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 5 a , ,75 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 5 b , ,23 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 6 m , ,18 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 6 a , ,54 Φλογα προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 6 b , ,59 Αρχ.Ποσ. Αν ΕΠ.Μετρ. Πορος_1 Επ.μετρ.π ορος_2 Επ.Μετρ. Πορος_3 Επ.Μετρ. Πορος 4 Επ.Μετρ. πορος_5 Επ. Συν.Επιφ. Πορων Επ.Μετρ. Επιφ.Δοκι μ Επ.Ποσ.Α ν. Πίνακας 15. Α ΙΙΙ. Pangold Φλόγα προπανίου-οξυγόνου - Φυγόκεντρος 70

71 ΑΑ Κωδικ ος ΚΡΑΜΑ Κωδικος Κραματος 55 ΒΙ PALLIAK-M 2 56 ΒΙ PALLIAK-M 2 57 ΒΙ PALLIAK-M 2 58 ΒΙ PALLIAK-M 2 59 ΒΙ PALLIAK-M 2 60 ΒΙ PALLIAK-M 2 61 ΒΙ PALLIAK-M 2 62 ΒΙ PALLIAK-M 2 63 ΒΙ PALLIAK-M 2 64 ΒΙ PALLIAK-M 2 65 ΒΙ PALLIAK-M 2 66 ΒΙ PALLIAK-M 2 67 ΒΙ PALLIAK-M 2 68 ΒΙ PALLIAK-M 2 69 ΒΙ PALLIAK-M 2 70 ΒΙ PALLIAK-M 2 71 ΒΙ PALLIAK-M 2 72 ΒΙ PALLIAK-M 2 ΜΕΘΟΔΟΣ κλιβανος- Κωδικος Μεθοδου ΕΠΙΦΑΝΕ ΔΟΚΙΜΙΟ ΙΑ Κωδ. Επιφανει ας ΑΡΙΘΜΟΣ _ΠΟΡΩΝ Αρχ.Μετρ. πορος_1 Αρχ.Μετρ. πορος 2 Αρχ.Μετρ. πορος_3 Αρχ.Μετρ. πορος 4 Αρχ.μετρ. πορος_5 Αρχ.Συν.Ε πιφ.πορω ν Αρχ.Μετρ.Επιφ.Δοκ. Αρχ.Ποσ. Αν ΕΠ.Μετρ. Πορος_1 Επ.μετρ.π ορος_2 Επ.Μετρ. Πορος_3 Επ.Μετρ. Πορος 4 Επ.Μετρ. πορος_5 Επ. Συν.Επιφ. Πορων Επ.Μετρ.Επιφ. Δοκιμ. Φυγόκεντρος 1 1 m , ,14 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 1 a , ,56 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 1 b , ,11 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 2 m , ,57 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 2 a , ,89 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 2 b , ,84 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 3 m , ,70 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 3 a , ,72 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 3 b , ,28 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 4 m , ,30 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 4 a , ,34 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 4 b , ,63 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 5 m , ,56 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 5 a , ,83 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 5 b , ,28 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 6 m , ,24 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 6 a , ,46 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 6 b , ,48 Επ.Ποσ.Α ν. Πίνακας 16. Β Ι. Palliak-m Ηλεκτρικός κλίβανος- Φυγόκεντρος 71

72 ΑΑ Κωδικος ΚΡΑΜΑ Κωδικος Κραματος 73 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 74 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 75 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 76 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 77 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 78 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 79 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 80 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 81 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 82 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 83 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 84 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 85 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 86 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 87 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 88 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 89 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 90 ΒΙΙ PALLIAK-M 2 ΜΕΘΟΔΟΣ κλιβανος-κενο Κωδικος Μεθοδου ΕΠΙΦΑΝΕ ΔΟΚΙΜΙΟ ΙΑ Κωδ. Επιφανει ας ΑΡΙΘΜΟΣ _ΠΟΡΩΝ Αρχ.Μετρ. πορος_1 Αρχ.Μετρ. πορος 2 Αρχ.Μετρ. πορος_3 Αρχ.Μετρ. πορος 4 Αρχ.μετρ. πορος_5 Αρχ.Συν.Ε πιφ.πορω ν Αρχ.Μετρ.Επιφ.Δοκ. Αρχ.Ποσ. Αν ΕΠ.Μετρ. Πορος_1 Επ.μετρ.π ορος_2 Επ.Μετρ. Πορος_3 Επ.Μετρ. Πορος 4 Επ.Μετρ. πορος_5 Επ. Συν.Επιφ. Πορων Επ.Μετρ.Επιφ. Δοκιμ. πιεση αερα 2 1 m , ,00 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 1 a , ,24 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 1 b , ,97 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 2 m , ,10 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 2 a , ,59 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 2 b , ,00 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 3 m , ,63 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 3 a , ,06 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 3 b , ,74 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 4 m , ,00 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 4 a , ,22 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 4 b , ,55 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 5 m , ,49 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 5 a , ,54 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 5 b , ,30 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 6 m , ,74 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 6 a , ,88 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 6 b , ,20 Επ.Ποσ.Α ν. Πίνακας 17. Β ΙΙ. Palliak-m Ηλεκτρικός κλίβανος - Κενό πίεση αέρα 72

73 ΑΑ Κωδικος ΚΡΑΜΑ Κωδικος Κραματος 91 ΒΙΙΙ PALLIAK-M 2 92 ΒΙΙΙ PALLIAK-M 2 93 ΒΙΙΙ PALLIAK-M 2 94 ΒΙΙΙ PALLIAK-M 2 95 ΒΙΙΙ PALLIAK-M 2 96 ΒΙΙΙ PALLIAK-M 2 97 ΒΙΙΙ PALLIAK-M 2 98 ΒΙΙΙ PALLIAK-M 2 99 ΒΙΙΙ PALLIAK-M ΒΙΙΙ PALLIAK-M ΒΙΙΙ PALLIAK-M ΒΙΙΙ PALLIAK-M ΒΙΙΙ PALLIAK-M ΒΙΙΙ PALLIAK-M ΒΙΙΙ PALLIAK-M ΒΙΙΙ PALLIAK-M ΒΙΙΙ PALLIAK-M ΒΙΙΙ PALLIAK-M 2 ΜΕΘΟΔΟΣ Κωδικος Μεθοδου ΕΠΙΦΑΝΕ ΔΟΚΙΜΙΟ ΙΑ Κωδ. Επιφανει ας ΑΡΙΘΜΟΣ _ΠΟΡΩΝ Αρχ.Μετρ. πορος_1 Αρχ.Μετρ. πορος 2 Αρχ.Μετρ. πορος_3 Αρχ.Μετρ. πορος 4 Αρχ.μετρ. πορος_5 Αρχ.Συν.Ε πιφ.πορω ν Αρχ.Μετρ.Επιφ.Δοκ. Αρχ.Ποσ. Αν ΕΠ.Μετρ. Πορος_1 Επ.μετρ.π ορος_2 Επ.Μετρ. Πορος_3 Επ.Μετρ. Πορος 4 Επ.Μετρ. πορος_5 Επ. Συν.Επιφ. Πορων Επ.Μετρ.Επιφ. Δοκιμ. Φλογα προπανιουοξυγονου- φυγοκεντρος 3 1 m , ,24 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 1 a , ,49 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 1 b , ,71 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 2 m , ,00 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 2 a , ,40 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 2 b , ,73 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 3 m , ,05 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 3 a , ,31 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 3 b , ,94 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 4 m , ,34 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 4 a , ,69 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 4 b , ,76 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 5 m , ,18 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 5 a , ,69 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 5 b , ,40 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 6 m , ,00 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 6 a , ,00 Φλογα προπανιουοξυγονουφυγοκεντρος 3 6 b , ,39 Επ.Ποσ.Α ν. Πίνακας 18. Β ΙΙΙ. Palliak-m Φλόγα προπανίου-οξυγόνου φυγόκεντρος 73

74 ΑΑ Κωδικος ΚΡΑΜΑ Κωδικος Κραματος 109 ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG ΓΙ PANAG 3 ΜΕΘΟΔΟΣ Κωδικος Μεθοδου ΕΠΙΦΑΝΕ ΔΟΚΙΜΙΟ ΙΑ Κωδ. Επιφανει ας ΑΡΙΘΜΟΣ _ΠΟΡΩΝ Αρχ.Μετρ. πορος_1 Αρχ.Μετρ. πορος 2 Αρχ.Μετρ. πορος_3 Αρχ.Μετρ. πορος 4 Αρχ.μετρ. πορος_5 Αρχ.Συν.Ε πιφ.πορω ν Αρχ.Μετρ.Επιφ.Δοκ. Αρχ.Ποσ. Αν ΕΠ.Μετρ. Πορος_1 Επ.μετρ.π ορος_2 Επ.Μετρ. Πορος_3 Επ.Μετρ. Πορος 4 Επ.Μετρ. πορος_5 Επ. Συν.Επιφ. Πορων Επ.Μετρ.Επιφ. Δοκιμ. κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 1 m , ,83 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 1 a , ,45 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 1 b , ,59 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 2 m , ,55 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 2 a , ,10 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 2 b , ,41 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 3 m , ,37 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 3 a , ,64 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 3 b , ,32 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 4 m , ,84 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 4 a , ,64 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 4 b , ,00 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 5 m , ,86 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 5 a , ,27 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 5 b , ,63 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 6 m , ,68 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 6 a , ,11 κλιβανος- Φυγόκεντρος 1 6 b , ,16 Επ.Ποσ.Α ν. Πίνακας 19. Γ Ι. Panag Ηλεκτρικός κλίβανος- Φυγόκεντρος 74

75 ΑΑ Κωδικ ος ΚΡΑΜ Α Κωδικος Κραματο ς 127 ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG ΓΙΙ PANAG 3 ΜΕΘΟΔΟΣ Κωδικος Μεθοδου κλιβανος-κενο ΔΟΚΙΜΙ Ο ΕΠΙΦΑΝ ΕΙΑ Κωδ. Επιφανει ας ΑΡΙΘΜΟΣ _ΠΟΡΩΝ Αρχ.Μετ.π ορος_1 Αρχ.Μετ.π ορος 2 Αρχ.Μετ.π ορος_3 Αρχ.Μετ.π ορος 4 Αρχ.μετ.π ορος_5 Αρχ.Συν.Ε πιφ.πορω ν Αρχ.Μετρ.Επιφ.Δοκ. Αρχ.Ποσ. Αν ΕΠ.Μετρ. Πορος_1 Επ.μετρ.π ορος_2 Επ.Μετρ. Πορος_3 Επ.Μετρ. Πορος 4 Επ.Μετρ. πορος_5 Επ. Συν.Επιφ. Πορων Επ.Μετρ.Επιφ. Δοκιμ. πιεση αερα 2 1 m , ,25 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 1 a , ,94 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 1 b , ,23 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 2 m , ,36 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 2 a , ,93 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 2 b , ,00 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 3 m , ,33 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 3 a , ,90 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 3 b , ,00 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 4 m , ,94 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 4 a , ,10 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 4 b , ,92 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 5 m , ,30 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 5 a , ,50 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 5 b , ,51 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 6 m , ,21 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 6 a , ,02 κλιβανος-κενο πιεση αερα 2 6 b , ,68 Επ.Ποσ.Α ν. Πίνακας 20. Γ ΙΙ. Panag Ηλεκτρικός κλίβανος-κενό πίεση αέρα 75

76 ΑΑ Κωδικος Κωδικος ΚΡΑΜΑ Κωδικος Κραματος 145 ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG ΓΙΙΙ PANAG 3 ΜΕΘΟΔΟΣ Κωδικος Μεθοδου ΕΠΙΦΑΝΕ ΔΟΚΙΜΙΟ ΙΑ Κωδ. Επιφανει ας ΑΡΙΘΜΟΣ _ΠΟΡΩΝ Αρχ.Μετ.π ορος_1 Αρχ.Μετ.π ορος 2 Αρχ.Μετ.π ορος_3 Αρχ.Μετ.π ορος 4 Αρχ.μετ.π ορος_5 Αρχ.Συν.Ε πιφ. Πορων Αρχ.Μετρ.Επιφ.Δοκ. Αρχ.Ποσ. Αν ΕΠ.Μετρ. Πορος_1 Επ.μετρ.π ορος_2 Επ.Μετρ. Πορος_3 Επ.Μετρ. Πορος 4 Επ.Μετρ. πορος_5 Επ. Συν.Επιφ. Πορων Επ.Μετρ.Επιφ. Δοκιμ. Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 1 m , ,82 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 1 a , ,03 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 1 b , ,32 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 2 m , ,10 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 2 a , ,47 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 2 b , ,09 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 3 m , ,09 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 3 a , ,95 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 3 b , ,74 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 4 m , ,15 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 4 a , ,21 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 4 b , ,51 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 5 m , ,79 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 5 a , ,70 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 5 b , ,02 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 6 m , ,72 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 6 a , ,40 Φλ. Προπ.- οξυγονουφυγοκεντρος 3 6 b , ,12 Επ.Ποσ.Α ν. Πίνακας 21. Γ ΙΙΙ. Panag Φλόγα προπανίου οξυγόνου - Φυγόκεντρος 76

77 Πίνακας μετατροπής εικονοστοιχείων σε mm 2 pixel mm , Πίνακας 22. Πίνακας μετατροπής εικονοστοιχείων σε mm 2 77

78 ΙΙ. Στατιστική ανάλυση Έλεγχος αξιοπιστίας μεθόδων μεταξύ 1 ης και 2 ης μέτρησης Η αξιοπιστία των μετρήσεων της επιφάνειας των πόρων (σε εικονοστοιχεία) μεταξύ 1 ης και 2 ης μέτρησης ανά μέθοδο και ανά κράμα, ελέγχθηκε με τον έλεγχο t-test για ζευγαρωτές παρατηρήσεις. Η εκτίμηση της μέσης επιφάνειας των πόρων ανά μέθοδο και μεταξύ κράματος δεν εμφάνισε στατιστικά σημαντική διαφοροποίηση (Πίνακας 23), ούτε στη μέση τιμή, αλλά ούτε και στη διασπορά τυπική απόκλιση των τιμών (Levene test for equality of variance).. ΜΕΘΟΔΟΣ Ηλεκτρικός κλίβανος- Φυγόκεντρος Ηλεκτρικός κλίβανος-κενό πίεση αέρα Φλόγα προπανίουοξυγόνουφυγόκεντρος ΚΡΑΜΑ Μέση τιμή Επιφάνεια πόρων (εικονοστοιχεία) 1 η μέτρηση 2 η μέτρηση Τυπ. Μέση απόκλιση τιμή Τυπ. απόκλιση p (paired t test) PANGOLD NS PALLIAK-M NS PANAG NS PANGOLD NS PALLIAK-M NS PANAG NS PANGOLD NS PALLIAK-M NS PANAG NS Πίνακας 23. Στατιστικές παράμετροι επιφάνειας πόρων (εικονοστοιχεία) ανά μέθοδο και κράμα. Η παραπάνω διαπίστωση επέτρεψε την εκτίμηση της μέσης επιφάνειας των πόρων συνολικά ανά δοκίμιο. Έτσι, στην περαιτέρω στατιστική ανάλυση ως επιφάνεια των πόρων ανά δοκίμιο ελήφθη η μέση τιμή μεταξύ 1 ης και 2 ης μέτρησης, η οποία θεωρήθηκε ως πιο αξιόπιστη προσέγγιση του ποσοτικού μεγέθους της επιφάνειας των πόρων ανά δοκίμιο. ΑΡΙΘΜΟΣ ΠΟΡΩΝ ανά Μέθοδο (ανεξάρτητα επιφάνειας και κράματος) Από τη στατιστική επεξεργασία του αριθμού των πόρων ανά μέθοδο ανεξάρτητα κράματος και επιφάνειας του πόρου, φαίνεται ότι ο αριθμός τους είναι ανεξάρτητος της μεθόδου (ANOVA, f=1,63, p = 0,198 μη στατιστικά σημαντικό). Από την επεξεργασία προκύπτει ότι το 95% διάστημα εμπιστοσύνης του αριθμού των πόρων στο δοκίμιο κυμαίνεται από 2 μέχρι 3 πόρους (Πίνακας 24). 78

79 Μέθοδος Ηλεκτρικός κλίβανος- Φυγόκεντρος Ηλεκτρικός κλίβανος- Κενό πίεση αέρα Φλόγα προπανίουοξυγόνου-φυγόκεντρος N Μέση τιμή Τυπική Απόκλιση 95% Διάστημα εμπιστοσύνης Κάτω όριο Άνω όριο Ελάχιστο Μέγιστο 54 2,83 1,44 2,44 3, ,33 1,44 1,94 2, ,59 1,43 2,20 2, ANOVA F = 1,63 p = 0,198 (NS) Πίνακας 24. Στατιστικές παράμετροι αριθμού πόρων ανά μέθοδο Η κατανομή του αριθμού των πόρων φαίνεται στο Γράφημα 1 με την πλειονότητα και στις 3 μεθόδους να κυμαίνεται από 2 με 3 πόρους. Γράφημα 1. Κατανομή αριθμού πόρων ανά μέθοδο ανεξαρτήτως κράματος ΑΡΙΘΜΟΣ ΠΟΡΩΝ ανά Μέθοδο και Κράμα (ανεξαρτήτως επιφάνειας) Διερευνήθηκε και το ερώτημα αν ο αριθμός των πόρων εξαρτάται από το κράμα και τον συνδυασμό κράματος και μεθόδου. Η στατιστική μέθοδος που εφαρμόστηκε ήταν η παραγοντική ανάλυση διακύμανσης διπλής κατεύθυνσης (two way ANOVA), με εξηρτημένη ποσοτική μεταβλητή τον αριθμό πόρων και ανεξάρτητες ποιοτικές μεταβλητές την μέθοδο και το κράμα, για τυχαιοποιημένο σε πλήρη συγκροτήματα σχέδιο (ίδιος αριθμός δοκιμίων ανά μέθοδο και κράμα). Δεν βρέθηκε στατιστικά σημαντική διαφοροποίηση στον μέσο αριθμό των πόρων, ούτε μεταξύ των μεθόδων ( F= 1,63 p = 0,20), ούτε μεταξύ των κραμάτων ( F= 79