Склад та структурні особливості амальгами, Терапевтична стоматологія.
Склад та структурні особливості амальгами
Відповідно до міжнародного стандарту стоматологічний сплав повинен містити мінімально 65% срібла, максимально 29% олова, максимально 6% міді та 2% цинку. Допускається введення в метал до 3% ртуті. В даний час відомі також сплави, що містять у невеликій кількості золото, індій; фтор та ін, проте основними компонентами є срібло та олово.
Кожен із складових компонентів сплаву грає певну роль або в оптимізації процесу сплавлення, або в отриманні складу, що забезпечує високі показники амальгамової пломби.
Використання цинку в сплавах для амальгами предмет постійних суперечок. Цинк покращує здатність амальгами піддаватися обробці під час розтирання та ущільнення. Він запобігає утворенню оксидів і усуває можливі включення в сплаві за рахунок з'єднання з киснем та різними домішками. Вміст цинку в сплавах зазвичай не більше 1%, і в такій невеликій кількості він слабко впливає на міцність і плинність амальгами. Цинк впливає на металургійну природу металу. Так, сплави без цинку є більш крихкими, і амальгама, виготовлена з такого сплаву, менш пластична. У той же час навіть у такій невеликій кількості цинк викликає надмірно високе об'ємне розширення амальгами у присутності вологи.
Срібло, олово, мідь та цинк сплавляються та відливаються у спеціальні форми (виливниці) для одержання відповідних розмірів заготовок. Зазвичай одержувані зливки мають циліндричну форму. Важливе значення має попередження окислення металу як у процесі плавлення, і під час лиття.
Основною складовою системи срібло - олово, що використовується в стоматологічнійна практиці є γ-фаза, яка ідентифікується як інтерметалеве з'єднання Ag3Sn. Через відносно швидке охолодження злитків може відбуватися нерівномірний розподіл фаз у сплаві, тому зазвичай зливки охолоджують відносно повільно. При невеликій швидкості охолодження утворюється більша кількість γ-фази. Після повного охолодження зливки видаляють з виливниці і з метою отримання більш однорідного розподілу з'єднання Ag3Sn сплав піддають спеціальної термообробки. Ця процедура називається гомогенізацією зливка та здійснюється нагріванням протягом певного часу при температурі близько 400°С. Потім зливки піддають подрібненню на токарному верстаті до частинок, званих тирсою. Розмір часток переважно залежить від швидкості подачі зливка до різця та його конфігурації. Злиток сплаву досить тендітний, і частинки, одержувані при різанні, мають форму дрібної голчастої тирси.
Після завершення різання розмір отриманої тирси може бути додатково зменшений шляхом їх подрібнення в кульовому млині. При кульовому подрібненні голочки розбиваються значно більше однорідних за розміром частинок. Порошок із середнім розміром частинок 36 мкм називається тонкоподрібненим, а розміром 26 мкм - мікротонким. Проте найбільше значення має середній розмір частинок, які розподіл по крупності, т. е. величина відхилення від середніх розмірів. Так велика кількість дуже дрібних частинок (2-3 мкм і менше) значно підвищує питому поверхню сплаву і призводить до необхідності застосування більшої кількості ртуті. Регулюючи гранулометричний склад частинок порошку, можна досягти одержання амальгами з оптимальними властивостями.
Перевага надається сплавам із частками малого розміру. При їх використанні амальгама швидшетвердіє, вища швидкість наростання міцності та кінцева міцність, ніж при використанні часток великого розміру. Крім того, при використанні часток великого розміру амальгама виходить не гладкою і при ущільненні прилягає нещільно до стінок порожнини. Поверхня пломби з такої амальгами важче піддається обробці, більш шорстка і схильна до корозії.
Зазначено, що частинки сплаву по-різному реагують з ртуттю, залежно від того, були вони використані відразу після різання або пізніше. Відразу після різання частинки амальгамуються швидше, ніж використовувані через деякий час. Однак деяке старіння сплаву бажано збільшити термін його придатності. Процес старіння пов'язують зі зняттям напруги в частках сплаву, що виник після різання тирси. При кімнатній температурі залишкова напруга знімається повільно і через кілька тижнів або місяців швидкість реакції такого сплаву відрізнятиметься від щойно приготованого. Тому у виробництві для зняття напруги застосовують штучне старіння частинок сплаву, обробляючи їх кислотою або піддаючи дії температури від 60 до 100оC протягом 1-6 год. Якщо не знімати напругу в сплаві, то згодом змінюються швидкість амальгамування і значення об'ємного розширення при твердінні. Достатньо повно відпалений сплав буде при зберіганні протягом тривалого часу стабільнішим за своїми властивостями.
З 1962 р. з'явилися сплави для амальгам із сферичним порошком, отриманим шляхом розпилення розплавленого металу в закритій камері, наповненій інертним газом. Краплинки сплаву під час їх проходження через газ утворюють при затвердінні дрібні сфери та випадають на дно камери. У цілому нині склад нормального металу схожий зі складом сферичного металу. Розмір сферичних частинок металу можеколиватись від 4 до 40 мкм.
Застосування сферичних частинок сплаву має деякі переваги перед застосуванням сплавів із звичайними частинками. Так, міцність при стисканні амальгам, виготовлених із сферичних частинок сплаву, на 25% вище. Такі амальгами однорідніші і менш пористі, вимагають меншої кількості ртуті, щільніше прилягають до стінок порожнини, а поверхня їх більш гладка. У той же час при клінічних випробуваннях суттєвих переваг використання амальгами зі сферичними частинками не виявлено.
Важливе значення для відпрацювання правильної техніки приготування, постановки та обробки пломби має значення механізму амальгамування порошку сплаву при змішуванні з ртуттю. Метою такого змішування є змочування, ртуттю поверхні частинок сплаву. Для отримання пластичної маси необхідно використовувати достатню кількість ртуті, щоб повністю змочувала поверхню частинок сплаву.
Частинки сплаву для амальгами (Ag3Sn) значною мірою не розчиняються у ртуті, а відбувається дифузія ртуті у частинки сплаву. В результаті утворюються нові інтерметалічні сполуки срібло-ртуть (Ag3Hg3) та олово-ртуть (Sn8Hg). Зазначений процес відбувається лише поверхні частинок сплаву. З'єднання, що утворюються, виступають у ролі матриці, що зв'язує непрореагували частинки вихідного сплаву срібло - олово.
Таким чином, затверділа амальгама складається з трьох інтерметалевих сполук або фаз: частинок вихідного сплаву Ag3Sn (γ-фаза), з'єднання срібло - ртуть (γ1фаза) і олово - ртуть (γ2-фаза). Значення цих фаз не однаково. Найбільш міцною і стійкою є γ-фаза, далі слідує γ1фаза і, нарешті, γ2-фаза. Остання фаза дуже схильна до корозії, що істотно знижує міцність амальгами в цілому.Тому якщо в затверділій амальгамі є більше ртуті, вона реагуватиме з великою кількістю вихідних частинок і утворюватиме підвищену кількість слабших γ1- і γ2-фаз. Така амальгама матиме найгірші властивості.