Legeringer anvendt til metalkeramik

Gennem mange år har MK kronen været udviklet og dermed foreligger der et stort erfaringsgrundlag. Den indvendige metalkappe bærer hele styrken i konstruktionen. Dette til forskel fra kroner udført 100% i keramik (fx Zirconia).

Tidligere anvendtes alene støbeteknik med håndmodellering af metalkappen i voks og efterfølgende støbning i ovn ved legeringens smeltetemperatur i kuvette til fremstilling af den indvendige metalkappe.

Fra 2019 har digitalt designede og fræsede metalkapper kommet mere og mere i anvendelse som et alternativ til støbeteknikken, efterhånden som digital software er blevet forbedret.

På grund af de stigende guld priser har metallegeringerne hele tiden været søgt erstattet med uædle legeringer, hvor det specielt i de seneste år har været meget voldsomt stigende guldpriser. 

Støbeteknik kræver mere manuelt arbejde end digitalt fremstillede metalkapper.

I det følgende gennemgås typer af legeringer til MK, idet dette er blevet den væsentligste faktor til prisfastsættelsen af den færdige MK krone.

Legeringer anvendt til metalkeramik :

I det følgende inddeles legeringstyperne i :

• Højædel legering: Guld (Au) indhold minimum 60%
• Uædel legering: Guld (Au) under 60%

Herunder vises det omtrentlige indhold i legeringer til metalkeramik.

• Højædel legering
  • Grågul: Guld (Au) 90 vægt %
  • Gråhvid: Guld (Au) 60 vægt % / Palladium (Pd) 30 vægt %
• Oxidlag dannende tilsætning: Indium(In),Rhenium(Re),Gallium(Ga)

• Uædle legeringer:
  • NiCr:
    • Nikkel (Ni) 70 vægt %
    • Chrom (Cr) 15-20 vægt %
    • Molybdæn(Mo),Mangan(Mn),Aluminium(Al),Silicium(Si),Beryllium(Be),o.a.
  • CoCr:
    • Cobolt (Co) 65 vægt %
    • Chrom (Cr) 22 vægt %
    • Nikkel(Ni),Molybdæn(Mo),Gallium(Ga),Jern(Fe),Aluminium(Al),Silicium(Si),Beryllium(Be),o.a.

Uædle legeringer

Uædle metal legeringer er kommet i anvendelse, idet det er et billigere materiale end ædel metal legeringer. Disse legeringer har maksimalt nogle få procent ædelmetal, men oftest slet intet ædel metal.
Uædle legeringer har en større hårdhed og stivhed.

Materiale pris

Prisforskellen mellem ædle og uædle metalkeramik legeringer er hovedårsagen til anvendelsen af uædle legeringer. Materiale prisen for de uædle legeringer er ca. 10% af prisen for de ædle legeringer. 

Ved traditionel støbeteknik er den mere vanskelige og tidsmæssigt krævende tekniske fase ved støbning af metalkappen til en metalkeramik krone med en uædel legering en stor bagdel ift. højædle legeringer.

Se nederst omkring digitalt fremstillet (ikke støbeteknik) metalkappe til metalkeramik krone.

Korrosion

Alle metalkeramik kroner indeholder som tidligere omtalt uædle metaller, hvis funktion netop er at oxideres for at etablere en kemisk binding til keramik. Disse metaller vil i teorien blive udsat for korrosion i mundhulen. Inhomogeniteten i strukturen øges i takt med at guldindholdet mindskes (29). Jo mere inhomogen en legering er, desto større bliver korrosionsgraden (34). Der er ved undersøgelser in vitro vist tydelige korrosionstegn ved NiCr metal legeringer (12,31,64).
Ved en metalkeramik krone er kontaktarealet mellem metal og keramik mere sårbart overfor korrosion end rene metaller. Grunden til dette skyldes forandringen i den kemiske sammensætning af keramiklaget og legeringen i det område, der danner grænsen mellem de to materialer. Ved påbrænding af keramiske masser forløber specielt ved uædle metal legeringer en kemisk reaktion mellem begge stoffer, hvor oxider som Cr2O3,Ga2O3 og Fe2O3 optages i keramikkens grænselag. Dette betyder en forstærkelse af keramiklaget, men omvendt en svækkelse af legeringens korrosions bestandighed (31,66).
Overfladespændingen mellem de to lag fremskynder også et korrosionsangreb (31)

Man kan konkludere, at RISIKOEN for svigt og nedbrud af en MK krone som følge af korrosion er mange gange større ved anvendelse af støbte uædle metal legeringer, og risikoen stiger lineært med faldende indhold af guld (Au).

Foto viser MK krone fremstillet i Kina på foranledning af en tandlæge i Danmark. MK kronen er kun 2 år gammel.

Præcision

Alle undersøgelser gennem de sidste 30 år viser, at uædle metalkeramik legeringer er væsentligt mindre præcise end de højædle (over 60% guld(Au)) (13,14,17,20,25).
Præcision er kritisk for at undgå manglende pasning og upræcis kronekant, der kan medføre utæthed og sekundær caries.
Præcisionen for uædle metal legeringer er yderligere stærkt påvirkelig af teknik og variationer i støbeteknikken, hvorfor det kræver indsigt og viden at støbe uædle legeringer.

Stort set alle “lav-pris kroner” fremstilles i udlandet med billig arbejdskraft, der er lønnet efter uddannelse. Dette er meget kritisk set i forhold til at en MK krone fremstillet i fx Ungarn eller Kina er med uædel metal legering, der kræver stor indsigt og akkuratesse.

Præcision af højædle legeringer (over 60% guld(Au) har altid i undersøgelser vist sig indenfor klinisk accept med en spalte ved kronekant på omkring 10 µm (10 mikromilimeter). Klinisk accept er op til højst 50 µm (50 mikromilimeter) (13,14,25) for at undgå risiko for sekundær caries.

Vævsvenlighed – allergi – carcinogen

Grænseværdien for allergisk eller carcinogent virkende stoffer – herunder mange metaller – er oftest meget lille. Det drejer sig hyppigst om en summationseffekt, hvor stigende koncentration af et stof giver større risiko for sensibilisering.

Allergi kommer oftest først til udtryk efter flere års eksponering.

Især NiCr (Nikkel/Chrom) og CrCo (Chrom/Cobolt) metal legeringer er under mistanke (19,37,71).

Nikkel (Ni) er den hyppigste årsag til allergisk kontakteksem hos kvinder. Hos mænd er Chrom (Cr) allergi den hyppigste. Cobolt (Co) er tit en ledsagende allergi.

Uædle metal legeringer til metalkeramik indeholder store mængder Nikkel ( 33% – 80 vægt %). Det er dog ikke alene legeringens %-indhold, men eventuelt også tilstedeværelse af andre metaller, der bestemmer,om metallet går i opløsning og fx Nikkel frigøres med allergi til følge (4).

Men et eksempel til eftertanke er CrCo legeringen WIRON®, der indeholdt bl.a. Beryllium (Be) (19), der menes at have carcinogen virkning. Legeringen er nu ændret til WIROBOND® uden indhold af Beryllium (Be), men der findes stadigt Beryllium-indholdende legeringer på markedet (51), idet Beryllium forbedrer støbeegenskaberne (2,19) og inhiberer excessiv oxidation (45).

Problemer med kemisk binding ved uædle legeringer

Af bindingstyper mellem keramik og metal i MK teknik er kemisk binding den væsentligste. Af Vickery og Badinelli (72) opgives den til at udgøre 52% af den samlede keramik – metal binding. Legeringer bestående kun af højædelmetal (non-oxiderbart) danner ikke kemisk binding. Keramik der påbrændes rent guld (Au) bindes ikke kemisk, men vil kunne fjernes fra metal overfladen uden nogen tegn på binding. Tilsætning af oxiderbare elementer til en metal keramik legering er derfor nødvendig.
Derfor tilsættes uædle metaller , fx Tin(Sn),Kobber(Cu),Indium(In) til højædle legeringer (minimum 60% guld(Au)).
Disse uædle metaller etablerer det nødvendige potentiale til oxidering af metal og dermed adhæsion til keramik. Det er dog vigtigt, at de uædle metaller udgør under 10% af metal legeringen, idet oxid laget ellers bliver for tykt. Et tykt oxid lag vil kunne medføre et brud igennem det, og dermed løsne keramik laget fra metallet. Oxid lagets tykkelse på legeringer med under 60% guld (Au) er overordentligt vanskeligt at regulere under støbe- og påbrændingsproces.
Ukontrolleret oxidation af metallet ved uædle legeringer mindsker bindingsstyrken ved at danne et intermediærlag mellem metal og keramik så tykt, at en fraktur let vil kunne ske igennem det. Tilmed vil den termiske ekspansion af oxidlaget være forskellig fra metallets og det tilsvarende keramik. Som resultat vil forskellige spændinger ophobes ved opvarmning og afkøling. De kan kun blive udløst ved fraktur i grænsefladen mellem keramik og metal. Metaloxider opløses og optages kraftigt i keramik og optagelse af relativt store koncentrationer af grænsefladens metal oxid kan medføre forandringer, oftest formindskelse (66), af den termiske ekspansions koefficient af grænsefladekeramikken.

Sådanne spændinger kan forårsage interne trækspændinger efter den termiske cyklus, og sådanne spændinger vil medvirke til at keramiklagene frakturerer efter kort tids funktion i munden på en patient.

Dette er især udtalt ved keramik påbrændt kraftigt oxiderede NiCr legeringer. Oxidlagets tykkelse på uædle metal legeringer er generelt meget vanskelige at kontrollere.

Digitalt fremstillet uædel metalkappe

Problemet ved med præcision ved støbning og kontrol over oxid lagets tykkelse er søgt modvirket ved digital fræsning (ikke støbning) og efterfølgende behandling af metalkappe i lukket miljø med beskyttet atmosfære i Argon (Ar).

Fremstilling ved digital fræsning sker hos JAKA Dental Laboratorium på Frederiksberg, hvorfra nedenstående fotos også stammer. 

Denne digitale fremstilling har minimeret risiko for dannelse af for tykt oxid lag og svigtende præcision.

Der anvendes typisk uædle legeringer af CrCo/CoCr.

Der er naturligt nok endnu ikke 50 års erfaring og dokumentation med den digitale teknik om holdbarhed, som fx MK med højædle legeringer, men den digitale teknik har foreløbigt været lovende. 

 Odontologisk Boghandels Forlag | København |EAN/ ISBN-13: 9788774939719

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

Legeringer anvendt til metalkeramik / MK  Forfatter: Jakob Kihl, tandlæge

Klik for mere viden om :

1. Bindingen mellem metal og keramik
2. Keramiklaget
3. Problemer ved anvendelsen af metalkeramik: Den upålidelige metalkant
4. Metalskelettets udformning
5. Den metalfri keramik kant
6. Resume
7. Referencer