Vergleichende Bewertung des Verbundes von gegossenem und gefrästem Titan zur Verblendkeramik

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Titan-Keramik-Verbund zweier aktuell auf dem Markt erhältlichen Keramiken (Vita-Titan-Keramik, Vita; Triceram, esprident) zu untersuchen. Dabei sollten für gegossenes (Rematitan, Dentaurum) und gefrästes Titan (DC-Titan, DCS) der Einfluss des Bonders und verschiedener Oberflächenkonditionierungsarten herausgestellt werden. Als Referenzsysteme wurde einerseits die Cobalt-Chrom-Legierung Remanium 2000 (Dentaurum) und Vita-Omega-900-Keramik verwendet, andererseits wurde auf Zirkondioxid (DC- Zirkon) zurückgegriffen, welches ebenfalls mit Triceram verblendet werden konnte. Die Prüfung erfolgte mit Hilfe eines Druck-Scher-Versuches; zusätzlich sollten Analysen der Grenzfläche (REM, EDX, Härteprofil), des Bruchverlaufes und des Gefüges sowie die Bestimmung der Oxidschichtdicken und der Risszähigkeit der Keramiken weitergehende Aufschlüsse bezüglich des Verbundes liefern. Gegenüber den nach Herstellerangaben verblendeten Titan-Prüfkörpern erreichten die Serien, die ohne Bonder verblendet wurden sowie die Silizium- implantierten Prüfkörper höhere Verbundfestigkeiten. Zwischen den Keramiken Triceram und Vita-Titankeramik wurden nur marginale Unterschiede hinsichtlich der Festigkeit festgestellt. Jedoch erreichte keine Titan-Keramik-Serie die Verbundfestigkeitswerte der Referenzsysteme. Der Bruchverlauf erfolgte bei der Mehrzahl der Titan-Proben größtenteils innerhalb der Titanoxidschicht. Ausnahmen davon, mit größeren Anteilen des Bruches in der Keramik (Bonder), stellten die Siliziumimplantierten Proben und die mit dem Vita-Pasten-Bonder verblendeten Proben dar. Diese Beobachtung konnte im Falle des Silizium- beschichteten Titans, aufgrund des durch die Oberflächenpassivierung bedingten besseren Verbundes, positiv bewertet werden. Im umgekehrten Fall kann dem von zahlreichen Porositäten durchsetzten Vita-Bonder keine Empfehlung für dessen Anwendung gegeben werden. Die mikroskopische Vermessung der sauerstoffreichen Titangrenzschicht nach Farbätzung stellt ein geeignetes zusätzliches Mittel zur Beurteilung des Titan-Keramik-Verbundes dar. Auf deren Grundlage konnte bei den Korund-gestrahlten Prüfkörpern keine Reduzierung der Oxidschicht durch Bonderanwendung ermittelt werden. Andererseits erscheint innerhalb dieser Gruppe das gefräste Titan aufgrund geringerer ausgeprägter Oxidschichten, einhergehend mit einer höheren Verbundfestigkeit, dem gegossenen Titan überlegen. Die Ergebnisse der feldspatgestrahlten Proben lassen den Schluss zu, dass diese einer geringeren Oxidation des Titans unterliegen, bessere Verbundwerte konnten aber nur für gegossenes Titan registriert werden. Die Risszähigkeiten der beiden Titankeramiken liegen unterhalb der Vergleichswerte der Vita-Omega-900 Keramik. Jedoch lässt die sehr gute Verbundfestigkeit der DC-Zirkon-Triceram Kombination nur einen geringen Einfluss der Risszähigkeit auf den Metall-Keramik-Verbund vermuten.

The aim of this study was to examine the bond strength of the titanium porcelain interface of two currently available titanium ceramics, i.e. Vita- Titan-Keramik, Vita; Triceram, esprident. The influence of the bonder and different surface types should be determined for casted (Rematitan, Dentaurum) and milled titanium (DC-Titan, DCS). As reference a cobalt chrome alloy was combined with a conventional porcelain (Remanium 2000, Dentaurum; Vita Omega 900, Vita). Additionally zirconium dioxide (DC-Zirkon) was used which could also be veneered with Triceram. The specimens were prepared for a shear test. The interface was examined using a scanning electron microscope (SEM) and an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX). The microstructure of the fracture area, the thickness of the oxide layer and the fracture toughness of the ceramics were examined with an optical microscope. The series veneered without the bonder and the specimens treated with silicon ion implantation reached higher bond strengths than the series treated according to the manufacturer's indications. Between the ceramics Triceram and Vita Titankeramik only marginal differences of bond strength were measured. Nevertheless, no titanium-ceramic- system reached the strength values of the reference systems. The fracture line was located at most of the titanium samples within the titanium oxide layer. Only at silicon ion implanted samples and at samples veneered with the Vita- Bonder broke through the ceramic layer (bonder). In the case of the silicon coated titanium this may have been caused by the surface passivation. But in the case of the Vita-Bonder this is caused by numerous porosities detected in the bonder layer. The microscopic measurement of the oxide layer after colour etching at the corundum-sandblasted specimens showed no reduction of the oxide layer by usage of the bonder. The milled titanium had thinner oxide layer associated with a higher bond strength than casted titanium. The feldspar sandblasting lead to a lower oxidation of the titanium but higher bond strengths could be registered for this processing technique only for the casted titanium. The fracture toughness of the two titanium ceramics are below the reference values of Vita-Omega-900 ceramic. The high bond-strength of the DC-Zirkon-Triceram combination, however, suggests only a little influence of the fracture toughness on the metal-ceramic-compound.