Werkstoffwissenschaftliche Untersuchungen zum Verschleiß von Teleskopkronen

Abstract

<u>Ziel:</u> Quantifizierung und Qualifizierung von Verschleißprozessen an Teleskopkronen aus unterschiedlichen dentalen Goldgusslegierungen zur Abschätzung deren Verschleißbeständigkeit und Anwendbarkeit im klinischen Alltag.<br /><u>Material und Methode:</u> Aus zehn unterschiedlichen Dentalgoldlegierungen wurden teleskopierende Doppelkronen im Gussverfahren hergestellt. Dazu wurden acht hochedelmetallhaltige Legierungen: AGC®-Special (Wieland), Benchmark® III (ZL-Mikrodent), Bio Portadur® (Wieland), Degudent® H (Degudent), Degunorm® (Degudent), Esteticor Avenir® (C&M), Neocast® III (C&M), Pontor® MPF (Metalor) und zwei goldreduzierte Legierungen: Allround 55 LF® (ZL-Mikrodent) und Degudent® LTG (Degudent) verwendet, die sich in Materialzusammensetzung und Eigenschaften unterschieden. Von jeder Legierung wurden zehn Doppelkronen in einer eigens dafür entwickelten Apparatur mit einer parodontienadäquaten Halterung über 10.000 Zyklen verschlissen. Dabei sollten die Trenn- und Fügewege neben den Abzugskräften gemessen und aufgezeichnet sowie die Abzugsarbeit der initialen 0,3 mm Trennstrecke berechnet werden. Vor und nach dem Gießen wurden Härteprüfungen nach Vickers durchgeführt. Anschließend erfolgten 2D- und 3D-Oberflächenanalysen mittels Rasterelektronenmikroskopie bzw. 3D-Mikro-Streifenprojektion.<br /><u>Ergebnisse:</u> Die Legierungen Bio Portadur®, Degunorm®, Neocast® III, Benchmark® III erwiesen sich als besonders geeignet. Sie zeigten gleichbleibende Werte bei Abzugsarbeit und Trennkraft auf und erreichten während der gesamten 10.000 Zyklen eine vollständige Fügung und Trennung. Die Legierungen Pontor® MPF und Allround 55 LF® erwiesen sich als weniger geeignet angesichts der ungleichmäßigen Werte bei Abzugsarbeit und Trennkraft. Degudent® LTG, AGC®-Special, Esteticor Avenir® und Degudent® H erwiesen sich in dieser Untersuchung aufgrund ihres unregelmäßigen Verhaltens bei Füge- und Trennstrecke als ungeeignet, da die Abzugsarbeit und Trennkraft sehr stark anstiegen. Mittels 2D-Oberflächenanalysen konnten die grundlegenden Verschleißformen (Tribochemische Reaktion, Adhäsion, Abrasion und Oberflächenzerrüttung) entsprechend den Dauerverschleißergebnissen aufgezeigt werden. Der Einfluß der Materialzusammensetzung einer Legierung auf den Verschleiß war größer, als die Härte und die initiale Abzugskraft der Teleskope. <br /><u>Diskussion:</u> Bei allen Legierungen trat Verschleiß auf. Trotz des Verschleißes war eine konstant bleibende Trennkraft möglich, oder es war ein Anstieg der Kraft mit teils darauffolgendem Halteverlust zu beobachten. Festzustellen war, dass Verschleiß durch Adhäsion gefolgt von Oberflächenzerrüttung die größten Einflussfaktoren beim Anstieg der Abzugsarbeit und der Trennkraft waren. Abrasion und tribochemische Reaktionen hatten geringere Auswirkungen auf Trennkraft- und Abzugsarbeitsänderungen. Die Materialzusammensetzung der Legierungen war einflussreicher auf das Verschleißergebnis als die Härte. Bei den untersuchten Legierungen bewirkte Kupfer als Legierungsbestandteil geringere Verschleißerscheinungen, wogegen Eisen, Palladium und hohe Silber- sowie Gold-Platinanteile stärkeren Verschleiß verursachte.

<strong>Material tests and wear analysis of telescopic crowns</strong><br /><u>Objectives:</u> Objectives of the study were the quantification and qualification of wear processes of telescopic crowns of different dental gold alloys for the assessment of their wear constancy and applicability in clinical practice.<br /><u>Material and Method:</u> Out of ten different dental gold alloys ten telescopic double crowns were manufactured. For this purpose eight different high noble alloys: AGC®-Special (Wieland), Benchmark® III (ZL-Mikrodent), Bio Portadur® (Wieland), Degudent® H (Degudent), Degunorm® (Degudent), Esteticor Avenir® (C&M), Neocast® III (C&M), Pontor® MPF (Metalor) and two noble alloys: Allround 55 LF® (ZL-Mikrodent) and Degudent® LTG (Degudent) were subjected, which distinguished in material composition and property. Of each alloy ten double crowns were fixed in a wear simulator with a periodontium simulating specimen holder for 10.000 cycles abradation. The insertion and separation-distances and the retentive forces were measured and recorded. Also the retentive work of the initial 0,3 mm separation-distance were calculated. Hardness testing (Zwick/ Roell® Typ BZ 2,5) before and after cast were implemented. Afterwards two-dimensional respectively three-dimensional surface analyses were done with scanning electron microscopy (Philips® XL30) and FRT Mikrospy®. <br /><u>Results:</u> The alloys Bio Portadur®, Degunorm®, Neocast® III, Benchmark® III, proved to be most suitable within the wear studies. They showed constant values by the retentive work and retentive forces and reached within the whole 10.000 cycles a complete insertion and separation. The alloys Pontor® MPF and Allround 55 LF seemed to be less appropriate by means of the erratically retentive work and force results. Degudent® LTG, AGC®-Special, Esteticor Avenir® and Degudent® H appeared not suitable because of their inability to manage the whole insertion and retention cycle in this study, the retentive work and retentive force increased severely. According to the two-dimensional surface analysis the elemental wear processes (tribological effects, adhesion, abrasion and surface disruption) correspond to the long-term use results. The hardness and the initial retention force of the telescopic crowns showed less connection to the wear process than the material composition of the alloys.<br /><u>Discussion:</u> For each alloy a wear process took place. Despite of this a constant retentive force was possible or an increase of the retentive force with a partly following attachment loss. It could be shown, that the wear by adhesion followed by surface disruption had the main effect for the increase on the retention. Abrasion and tribological effects had a minor influence on the change of retention. In correlation with the wear, the hardness had a slighter affect than the material composition. The presence of copper had a positive impact on the wear results at the analysed alloys, whereas iron, palladium and a high part of silver, gold and platinum increased the wear process.