Вы здесь

Состав и структурные особенности амальгамы

Состав и структурные особенности амальгамы

В соответствии с международным стандартом стоматологический сплав должен содержать минимально 65% серебра, максимально 29% олова, максимально 6% меди и 2% цинка. Допускается введение в сплав до 3% ртути. В настоящее время известны также сплавы, содержащие в небольших количествах золото, индий; фтор и др., однако основными компонентами являются серебро и олово.

Каждый из составных компонентов сплава играет определенную роль либо в оптимизации процесса сплавления, либо в получении состава, обеспечивающего высокие показатели амальгамовой пломбы.

Основной компонент сплава — серебро — увеличивает прочность и уменьшает текучесть амальгамы. Сплавы с повышенным содержанием серебра химически более активны. Серебро способствует расширению амальгамы, однако его избыток может привести к чрезмерному расширению. При содержании серебра ниже минимального предела и соответственно при избыточном содержании олова происходит усадка амальгамы. Серебро повышает коррозионную стойкость амальгамы. Олово, которое является вторым по количеству ингредиентом сплава, увеличивает усадку амальгамы, уменьшает ее прочность и твердость, увеличивает время затвердения. Положительным качеством олова является его способность ускорять процесс амальгамирования сплава, так как олово по своим свойствам ближе к ртути, чем серебро и медь.

Медь добавляют в небольшом количестве вместо серебра. Она способствует расширению амальгамы. Добавка меди увеличивает прочность и твердость амальгамы, снижает текучесть. Однако, если содержание меди превышает 5%, могут иметь место чрезмерное расширение, уменьшение прочности и повышение текучести. Введение меди способствует получению более однородной массы при смешивании порошка сплава со ртутью и делает амальгаму менее чувствительной к различным возможным отклонениям в технологии ее приготовления.

Использование цинка в сплавах для амальгамы является предметом постоянных споров. Цинк улучшает способность амальгамы поддаваться обработке во время растирания и уплотнения. Он предотвращает образование окислов и устраняет возможные включения в сплаве за счет соединения с кислородом и различными примесями. Содержание цинка в сплавах обычно не более 1%, и в таком небольшом количестве он слабо влияет на прочность и текучесть амальгамы. Цинк оказывает влияние на металлургическую природу сплава. Так, сплавы без цинка являются более хрупкими, и амальгама, изготовленная из такого сплава, менее пластична. В то же время даже в таком небольшом количестве цинк вызывает чрезмерно высокое объемное расширение амальгамы в присутствии влаги.

Серебро, олово, медь и цинк сплавляются и отливаются в специальные формы (изложницы) для получения соответствующих размеров заготовок. Обычно получаемые слитки имеют цилиндрическую форму. Важное значение имеет предупреждение окисления сплава как в процессе плавления, так и во время литья.

Основной составной частью системы серебро — олово, используемой в стоматологической практике, является γ-фаза, которая идентифицируется как интерметаллическое соединение Ag3Sn. Из-за относительно быстрого охлаждения слитков может происходить неравномерное распределение фаз в сплаве, поэтому обычно слитки охлаждают относительно медленно. При небольшой скорости охлаждения образуется большее количество γ-фазы. После полного охлаждения слитки удаляют из изложницы и с целью получения более однородного распределения соединения Ag3Sn сплав подвергают специальной термообработке. Эта процедура называется гомогенизацией слитка и осуществляется нагреванием в течение определенного времени при температуре около 400°С. Затем слитки подвергают измельчению на токарном станке до частиц, называемых опилками. Размер частиц в основном зависит от скорости подачи слитка к резцу и его конфигурации. Слиток сплава довольно хрупок, и частицы, получаемые при резке, имеют форму мелких игольчатых опилок.



После завершения резки размер полученных опилок может быть дополнительно уменьшен путем их измельчения в шаровой мельнице. При шаровом измельчении иголочки разбиваются на значительно большее количество более однородных по размеру частиц. Порошок со средним размером частиц 36 мкм называется тонкоизмельченным, а размером 26 мкм — микро-тонким. Однако наибольшее значение имеет не средний размер частиц, а их распределение по крупности, т. е. величина отклонения от средних размеров. Так большое количество очень мелких частиц (2—3 мкм и менее) значительно повышает удельную поверхность сплава и приводит к необходимости применения большего количества ртути. Регулируя гранулометрический состав частиц порошка, можно добиться получения амальгамы с оптимальными свойствами.

Предпочтение отдается сплавам с частицами малого размера. При их использовании амальгама быстрее твердеет, выше скорость нарастания прочности и конечная прочность, чем при использовании частиц крупного размера. Кроме того, при использовании частиц крупного размера амальгама получается не гладкой и при уплотнении неплотно прилегает к стенкам полости. Поверхность пломбы из такой амальгамы труднее поддается обработке, более шероховата и подвержена коррозии.

Отмечено, что частицы сплава по-разному реагируют со ртутью, в зависимости от того, были ли они использованы сразу после резки или позднее. Сразу после резки частицы амальгамируются быстрее, чем используемые спустя некоторое время. Однако некоторое старение сплава желательно, чтобы увеличить срок его годности. Процесс старения связывают со снятием напряжения в частицах сплава, возникшего после резка опилок. При комнатной температуре остаточное напряжение снимается медленно и через несколько недель или месяцев скорость реакции такого сплава будет отличаться от только что приготовленного. Поэтому в производстве для снятия напряжения применяют искусственное старение частиц сплава, обрабатывая их кислотой или подвергая воздействию температуры от 60 до 100оC в течение 1—6 ч. Если не снимать напряжение в сплаве, то со временем меняются скорость амальгамирования и значение объемного расширения при твердении. Достаточно полно отожженный сплав будет при хранении в течение длительного времени более стабильным по своим свойствам.

С 1962 г. появились сплавы для амальгам со сферическим порошком, полученным путем распыления расплавленного металла в закрытой камере, наполненной инертным газом. Капельки сплава во время их прохождения через газ образуют при затвердении мельчайшие сферы и выпадают на дно камеры. В целом состав обычного сплава схож с составом сферического сплава. Размер сферических частиц сплава может колебаться от 4 до 40 мкм.

Применение сферических частиц сплава имеет некоторые преимущества перед применением сплавов с обычными частицами. Так, прочность при сжатии амальгам, приготовленных из сферических частиц сплава, на 25% выше. Такие амальгамы более однородны и менее пористы, требуют меньшего количества ртути, плотнее прилегают к стенкам полости, а поверхность их более гладкая. В то же время при клинических испытаниях существенных преимуществ использования амальгамы со сферическими частицами не выявлено.

Важное значение для отработки правильной техники приготовления, постановки и обработки пломбы имеет значение механизма амальгамирования порошка сплава при смешивании его со ртутью. Целью такого смешивания является смачивание, ртутью поверхности частиц сплава. Для получения пластичной массы необходимо использовать достаточное количество ртути, чтобы она полностью смачивала поверхность частиц сплава.

Частицы сплава для амальгамы (Ag3Sn) в значительной мере не растворяются в ртути, а происходит диффузия ртути в частицы сплава. В результате образуются новые интерметаллические соединения серебро— ртуть (Ag3Hg3) и олово —ртуть (Sn8Hg). Указанный процесс происходит только на поверхности частиц сплава. Образующиеся соединения выступают в роли матрицы, связывающей непрореагировавшие частицы исходного сплава серебро — олово.

Таким образом, затвердевшая амальгама состоит из трех интерметаллических соединений или фаз: частиц исходного сплава Ag3Sn (γ-фаза), соединения серебро — ртуть (γ1фаза) и олово — ртуть (γ2-фаза). Значение этих фаз далеко не одинаково. Наиболее прочной и устойчивой является γ-фаза, далее следует γ1фаза и, наконец, γ2-фаза. Последняя фаза весьма подвержена коррозии, что существенно снижает прочность амальгамы в целом. Поэтому если в затвердевшей амальгаме присутствует больше ртути, она будет реагировать с большим количеством исходных частиц и образовывать повышенное количество более слабых γ1- и γ2-фаз. Такая амальгама будет обладать худшими свойствами.