LEGHE METALLICHE IN ODONTOIATRIA

1. Cenno ai metodi di cura delle affezioni dentali che utilizzano metalli

1.1 Otturazioni

Le otturazioni servono a restaurare i denti cariati e le corone parzialmente distrutte, che in questo modo ritrovanola loro funzionalità ed estetica. Per fare in modo che l'otturazione tenga, vi sono due possibilità: il dente vienepreparato con il trapano per accogliere e trattenere l'otturazione oppure si utilizza un materiale da incollaredirettamente al dente e che permette di risparmiare sostanza dentale sana.

Il medico dentista dispone di diversi materiali per le otturazioni, che utilizza in base al tipo di danno e allaposizione (otturazione di un incisivo o di un molare, sul colletto o sulla superficie masticatoria).

1.2 Corone e ponti

1.2.1 Le corone

Se un dente è talmente danneggiato che un'otturazione non basta più a restaurarlo, si rende necessaria la posa diuna corona artificiale. Le corone vengono però utilizzate solo in assenza di alterazioni patologiche della radice edei tessuti di sostegno, perché la qualità di un restauro dipende da quella delle fondamenta su cui posa.

1.2.2 I ponti

In odontotecnica il ponte è la protesi fissa che permette di sostituire i denti mancanti. I ponti restaurano leedentulie parziali, generalmente dovute alla perdita di uno o più denti. I ponti coinvolgono almeno due denti, i dentipilastro, che di norma si trovano ai due lati dello spazio creato dal dente mancante (edentulia). Su questi dentiviene ancorato il ponte; si tratta di corone, se del caso anche di corone parziali, sulle quali vengono fissati i dentimancanti (i cosiddetti elementi intermedi). Di norma un ponte è costituito da un ancoraggio e da uno o più elementiintermedi.

1.2.3 I ponti interdentali, in estensione e adesivi

I ponti più comuni sono i cosiddetti ponti interdentali nei quali gli elementi intermedi sono posizionati tra gliancoraggi. I ponti interdentali servono alla ricostruzione di un'edentulia. I ponti in estensione sono utilizzati alleestremità delle arcate dentarie ridotte: i denti mancanti o gli elementi in estensione non sono fissati tra i pilastri, masorretti a sbalzo. Naturalmente è possibile combinare l'uso di ponti interdentali e di ponti in estensione. Nel ponteadesivo (ponte incollato o Maryland) gli ancoraggi non sono costituiti da corone, ma da appoggi metallici incollati,dopo una preparazione minima, ai denti pilastro per mezzo di una tecnica adesiva e di compositi (di resine).Oggigiorno per ancorare un ponte non vengono utilizzati solo i denti, ma pure gli impianti. Spesso al posto deiponti possono essere utilizzati impianti sui quali vengono fissate le corone.

1.2.4 I materiali

Per fabbricare le corone e i ponti vengono utilizzati metalli preziosi e non preziosi, la ceramica e le resinesintetiche. Dato che ogni materiale ha caratteristiche specifiche, spesso i materiali vengono combinati tra loro. Peri denti posteriori, dove l'estetica svolge un ruolo secondario, ma la solidità ha un'importanza primordiale per lamasticazione, si possono utilizzare manufatti completamente in metallo (corone e ponti in oro). Per i dentianteriori, invece, oggigiorno vengono utilizzati quasi esclusivamente manufatti del colore dei denti: corone cheassociano metallo e ceramica e più precisamente un'anima di metallo rivestita di ceramica del colore dei dentinella parte visibile. Il vantaggio di questo tipo di fabbricazione sta nell'associare la resistenza del metallo el'estetica della ceramica. Se una corona deve soddisfare criteri estetici molto rigidi, si può utilizzare una corona inceramica, una cosiddetta corona Jacket. I manufatti in ceramica non sono ineccepibili solo dal punto di vistaestetico, ma sono anche molto ben tollerati dai tessuti molli.

1.3 Protesi amovibili

Le protesi amovibili o parziali sono dentature artificiali appoggiate su una base, la cosiddetta sella edentula, eancorate ai denti naturali vicini per mezzo di ganci. In presenza di denti contigui da entrambi i lati si parla di"protesi interdentali", se manca il dente terminale per fissare la protesi si parla di "protesi a sbalzo".

Il vantaggio principale delle protesi amovibili è innanzi tutto il costo relativamente contenuto. Il paziente puòtogliersi la protesi, il che gli permette di pulire facilmente sia la protesi che la dentatura residua. Gli inconvenientisono invece il basso grado di comfort e il grande rischio di carie per i denti che supportano i ganci.

1.3.1 Ancoraggio delle protesi parziali: i ganci.

Una protesi parziale può essere fissata ai denti naturali vicini per mezzo di ganci fusi. Questa tecnica èrelativamente poco costosa. Gli inconvenienti sono di natura estetica, dato che i ganci sono visibili. Inoltre, vistoche sotto i ganci possono depositarsi i batteri, è importante pulirli con particolare cura per evitare di perdere i dentisottostanti a causa della carie.

1.3.2 Ancoraggio delle protesi parziali: i bottoni a pressione

Le radici dei denti molto cariati vengono devitalizzate, abbassate al limite della gengiva e ricoperte da una cappain oro munita di perno. La parte maschio del bottone a pressione viene saldata alla cappa e la contropartefemmina viene incastrata nella protesi.

1.3.3 Ancoraggio delle protesi parziali: guida fresata

Di norma, una guida fresata viene utilizzata solo per i denti con corona. Nella parte metallica della corona si fresauna guida con una forma a pareti parallele (spalla o scanalatura). La parte maschio, incorporata nel telaio dellaprotesi, si adatta esattamente alla guida. I vantaggi: la tenuta e la trasmissione delle forze di masticazione sonomolto buone e pure l'aspetto estetico è ineccepibile. L'inconveniente: la tecnica di esecuzione è complicata ecostosa.

1.3.4 Ancoraggio delle protesi parziali: sbarra prefabbricata

La sbarra prefabbricata viene utilizzata in dentature residue estremamente ridotte. La sbarra è saldata su duecappe in oro e la costruzione rigida cementata. La cappa della sbarra è fissata alla base della protesi.

1.4 Protesi totali

Le protesi totali ristabiliscono le funzioni della masticazione e della fonazione, nonché l'estetica nei mascellariedentuli, ossia senza denti. Per masticare senza alcun dolore è importante che i denti artificiali siano posizionaticorrettamente dal punto di vista statico.

Le superfici interne della protesi appoggiano uniformemente sulla mucosa e aderiscono grazie a un effettoventosa. I prodotti per incollare le protesi che si trovano sul mercato possono in parte risolvere problemi diadesione, ma se una protesi non tiene più bene è indispensabile che il medico dentista la riadatti.

Il mascellare superiore edentulo (foto 1) ha una forma ideale per la posa di una protesi totale. La base di resinadella protesi appoggia su una superficie larga (foto 2). Se i bordi della protesi corrispondono bene al decorso dellemucose mobili, si ottiene un certo effetto ventosa. A causa della forma anatomica del mascellare inferiore (foto 3),una protesi totale ha difficoltà di tenuta, anche se ben eseguita, a causa dell'esiguità della superficie di appoggio.Per aumentare la tenuta bisogna curare particolarmente l'esecuzione della base delle protesi e il posizionamentostatico dei denti in armonia con lingua, labbra e guance (foto 4).Se con queste misure non è possibile garantire la tenuta della protesi totale, oggi vi è la possibilità di fissare i dentiartificiali con gli impianti.

1.5 Implantologia

Con implantologia orale s'intende l'inserimento di radici dentali artificiali nell'osso mascellare. Gli impianti sonofabbricati con materiali biocompatibili e generalmente sono tollerati molto bene dall'osso. L'armatura del denteinserito nell'impianto è in metallo prezioso ad alto tenore d'oro. L'aspetto estetico perfetto è garantito dalrivestimento in porcellana o in resina sintetica. Gli impianti, inoltre, sono sempre più utilizzati come elemento difissaggio per le protesi totali (ad esempio protesi totali) ). I controlli regolari da parte del medico dentista edell'igienista e un'igiene orale accurata da parte del paziente sono i presupposti indispensabili per un successoduraturo dell'impianto. Dato che gli impianti sono fissati nella mucosa proprio come i denti naturali rappresentanoun collegamento tra l'interno del corpo e l'ambiente esterno e sono quindi esposti alla placca, ai batteri, ai resti dicibo ecc. Se l'igiene orale è carente, possono insorgere gli stessi problemi infiammatori cui sono esposti i dentinaturali, ossia gengiviti, formazione di tasche e atrofia ossea. In questo caso, vi è il pericolo che l'impianto si allentie che debba essere rimosso. Per valutare la possibilità e l'opportunità di posare un impianto sono necessarieradiografie, simulazioni su modelli ed eventualmente un esame dello stato generale di salute.

2. Classificazione delle leghe dentali

Le leghe dentali possono essere classificate, in modo del tutto generale, in base al loro impiego. Le due famiglieprincipali sono costituite dalle leghe dentali per sottostrutture da rivestimento estetico in resina, dette ancheleghe per corone e ponti, e per sottostrutture da rivestimento estetico in ceramica. In realtà, questa divisioneschematica, poiché alcune leghe possono essere impiegate in entrambi i campi di applicazione. Ciò checontraddistingue fisicamente le due famiglie di leghe è l'intervallo di fusione, compreso tra 1050 e 1350°C per leleghe per ceramica e tra 830 e 1000°C per le leghe per resina. Da questa caratteristica discende anche ladifferenza nel coefficiente di dilatazione termica medio delle due famiglie, pari a circa 14,5 x 10-6/°C per le legheper ceramica, e 17,0 x 10-6/°C per le leghe per resina. Esistono poi altre tipologie di leghe per impiegoodontoiatrico. Le leghe per brasatura, utilizzate per entrambe le famiglie precedenti, le leghe per fili e ganci, leleghe per scheletrati, gli amalgami e, infine, i metalli puri o microlegati, come il titanio e gli ori coesivi.

Leghe metalliche per fusione Fili e ganci

2.1 Leghe per sottostrutture da rivestimento estetico in ceramica, o leghe per metallo-ceramica

Esempio di sottostruttura per rivestimento estetico

Queste leghe devono presentare alcune caratteristiche fisico-chimiche indispensabili per poter ricevere ilrivestimento ceramico che viene sinterizzato sulla loro superficie, dopo che è stato opportunamentemodellato e lavorato. La più importante riguarda il loro intervallo di fusione, che deve essere significativamentesuperiore (almeno 60÷80°C) alle temperature di sinterizzazione delle ceramiche più diffuse (circa 980°C). Ciò alloscopo di evitare deformazioni del modellato metallico durante le varie fasi di cottura della ceramica. La secondacaratteristica fondamentale di queste leghe è data dal loro coefficiente di dilatazione termica, che deve essereleggermente superiore a quello medio delle masse ceramiche. In questo modo, durante i raffreddamentisuccessivi alle varie fasi di sinterizzazione degli strati ceramici, questi vengono compressi dalla lega che si contraemaggiormente. Lo stato di compressione della ceramica è fondamentale poiché essa, come tutte le sostanzevetrose, resiste bene agli sforzi di compressione, ma è estremamente instabile e si frattura se sottoposta a sforzidi trazione. La terza fondamentale caratteristica di queste leghe è la presenza, in esse, di elementi in grado diformare ossidi superficiali atti a generare un legame chimico con la ceramica. Gli elementi più importanti perquesto fine sono l’indio, il gallio, il ferro ed il manganese. Le leghe in oggetto vengono prese in considerazionedalla norma ISO 9693, che prescrive una prova specifica per valutare l'efficacia dell'adesione lega-ceramica.Le leghe per rivestimento estetico in ceramica possono, a loro volta, essere suddivise in cinque famigliefondamentali: leghe ad alto titolo aureo, leghe ad alto titolo di palladio, leghe a base di oro e palladio, leghea base di palladio e argento, leghe a base di nichel e cromo.

2.1.1 Leghe ad alto titolo aureo

Queste leghe contengono almeno 80% in massa di oro e, mediamente, 90% in peso come somma tra oro eplatino. A causa del loro elevato peso specifico (intorno ai 19 g/cm3), sono indicate per l'esecuzione di protesinon eccessivamente estese. Il loro colore è solitamente giallo, con intensità variabile in funzione del contenuto dipalladio, elemento del gruppo del platino, in grado di schiarire il colore giallo dell’oro molto più efficacemente delplatino stesso, efficace in questo senso anche se in concentrazioni del 3÷5%. La composizione chimica di questeleghe le rende più affidabili durante la lavorazione ed in grado di sopportare eventuali errori di lavorazione,senza conseguenze irrimediabili. La stessa composizione chimica le rende molto affidabili per l'applicazione incavità orale, offrendo la massima biocompatibilità e resistenza a corrosione. I difetti tipici di queste leghe sonola scarsa resistenza ad alta temperatura, che può sfociare in deformazioni durante le fasi di sinterizzazionedelle masse ceramiche, ed il basso modulo elastico insieme con l'elevato peso specifico, che sfavoriscono larealizzazione di strutture estese. La tab. 1 presenta le caratteristiche di alcune tipiche leghe di questa categoria.

Tab. 1. Caratteristiche di composizione di alcune leghe ad alto titolo aureo per sottostrutture darivestimento estetico in ceramica. Queste leghe sono caratterizzate da elevato peso specifico, bassadurezza e modulo elastico. Per le stesse vengono riportate anche: HV5/30 durezza Vickers dopocottura della ceramica), L.E. (limite elastico), T.S. (temperatura del solido), T.L. (temperatura delliquido), P.S. (peso specifico), E (modulo di elasticità).

Composizione (% in massa ) HV5/30 L.E.(MPa)

T.S.(°C)

T.L.(°C)

P.S.(g/cm3)

E(MPa)

88,7 Au, 9,5 Pt 215 500 1055 1130 19,0 92000

87,0 Au, 10,0 Pt, 1,3 Pd 150 250 1070 1165 18,8 84500

84,0 Au, 13,4 Pt 160 440 1080 1130 18,9 100000

81,5 Au, 13,5 Pt, 1,5 Pd 160 335 1100 1170 19,1 120000

2.1.2 Leghe ad alto titolo di palladio

Le leghe ad alto titolo di palladio contengono mediamente il 75% in massa di questo elemento. Sonocaratterizzate da elevata durezza e rigidità (alto modulo d'elasticità). Il palladio conferisce loro un'altaresistenza alla corrosione. Sono indicate per eseguire lavori molto estesi, grazie anche al peso specificobasso che le caratterizza, mediamente pari a 11 g/cm3.Si tratta di leghe la cui lavorazione deve essere eseguita con notevole attenzione poiché il palladio è moltosensibile ad inquinamenti e, in particolare, all'assorbimento di carbonio ed ossigeno che, a loro volta, possonodare origine alla formazione di bolle nella ceramica durante le fasi di cottura, abbandonando la lega ad altatemperatura sotto forma di gas. Queste leghe, come tutte quelle contenenti il palladio, non sono indicate per ipazienti allergici a questo elemento. Questi pazienti sono spesso anche allergici al nichel.La tab.2 mostra che esistono diversi tipi di leghe a base di palladio; in particolare si distinguono quelle senzaargento e quelle senza rame.

Tab. 2. Caratteristiche di composizione di alcune leghe ad alto titolo di palladio per sottostruttureda rivestimento estetico in ceramica. Queste leghe sono caratterizzate da basso peso specifico, altadurezza e modulo elastico. Per le stesse vengono riportate anche: HV5/30 durezza Vickers dopocottura della ceramica), L.E. (limite elastico), T.S. (temperatura del solido), T.L. (temperatura delliquido), P.S. (peso specifico), E (modulo di elasticità).

Composizione (% in massa ) HV5/30 L.E.(MPa)

T.S.(°C)

T.L.(°C)

P.S.(g/cm3)

E(MPa)

2.0 Au, 75.0 Pd, 10.0 Cu, 6.5 In , 6.0 Ga 350 1020 1140 1230 11,1 150000

2.0 Au, 78.5 Pd, 6.9 Cu, 4.5 In , 5.5 Ga 260 700 1145 1280 11,4 127000

78.7 Pd, 1,8 Ag, 6.9 Cu, 4.5 In , 5.5 Ga 255 650 1185 1315 11,3 127000

6.0 Au, 75.0 Pd, 6.0 Ag, 6.0 In , 6.0 Ga 235 500 1160 1270 11,1 140000

2.1.3 Leghe a medio titolo aureo

Questa categoria di leghe si colloca tra le due precedenti ed offre un buon compromesso tra i pregi ed i difetti dientrambe. In particolare, il loro peso specifico e modulo elastico rendono possibile l'esecuzione di lavorianche estesi, mentre la combinazione di oro, presente mediamente al 50% in massa, e di palladio(mediamente 35% in massa), conferisce elevata resistenza a corrosione. Le caratteristiche di lavorabilità diqueste leghe si collocano in modo intermedio tra quelle delle leghe ad alto titolo aureo e delle leghe a base dipalladio. Infatti, il contenuto di palladio non è così alto da rendere le leghe particolarmente sensibili agliinquinamenti già discussi. Nella tab. 3 vengono mostrate le caratteristiche tipiche di queste leghe.

Tab. 3. Caratteristiche di composizione di alcune leghe a medio titolo aureo per sottostrutture darivestimento estetico in ceramica. Queste leghe hanno caratteristiche intermedie tra quelle delletabelle 1 e 2. Per le stesse vengono riportate anche: HV5/30 (durezza Vickers dopo cottura dellaceramica), L.E. (limite elastico), T.S. (temperatura del solido), T.L. (temperatura del liquido), P.S.(peso specifico), E (modulo di elasticità).

Composizione (% in massa ) HV5/30 L.E.(MPa)

T.S.(°C)

T.L.(°C)

P.S.(g/cm3)

E(MPa)

51,5 Au, 38,0 Pd, 8,0 In , 1,5 Ga 240 500 1230 1305 13,9 135000

50,5 Au, 34,0 Pd, 5,0 Ag, 8,0 In 230 550 1260 1310 14,2 157000

53,2 Au, 33,8 Pd, 3,8 Cu, 7,5 In 270 580 1120 1235 14,0 124500

54.5 Au, 28.8 Pd, 10.0 Ag, 2,0 In 210 380 1185 1255 14,3 119500

2.1.4 Leghe a base di palladio e argento

Tra le leghe per metallo-ceramica contenenti metalli preziosi, quelle palladio-argento sono le più economiche. Illoro contenuto di palladio varia tra 56 ed il 65% in massa, mentre l'argento presenta concentrazioni comprese tra il23 ed il 33% in massa. Nonostante il contenuto elevato di argento, la loro resistenza a corrosione è buona, grazieall'azione protettiva del palladio. Queste leghe possiedono caratteristiche meccaniche elevate e rigiditàmedio-alta e pertanto si prestano alla realizzazione di lavori estesi. La presenza di palladio implica che,durante la lavorazione, si debbano attuare le precauzioni già citate per le leghe ad alto contenuto di questoelemento. L'alta concentrazione di argento fa si che queste leghe abbiano, generalmente, coefficienti didilatazione termica elevati (circa 14,9 X 10-6/°C). Nella tab. 4 vengono mostrate le caratteristiche tipiche diqueste leghe.

Tab. 4. Caratteristiche di composizione di alcune leghe a base di palladio e argento persottostrutture da rivestimento estetico in ceramica. Queste leghe hanno resistenze a corrosioneaccettabili e caratteristiche meccaniche medio-alte. Per le stesse vengono riportate anche: HV5/30(durezza Vickers dopo cottura della ceramica), L.E. (limite elastico), T.S. (temperatura del solido),T.L. (temperatura del liquido), P.S. (peso specifico), E (modulo di elasticità).

Composizione (% in massa ) HV5/30 L.E.(MPa)

T.S.(°C)

T.L.(°C)

P.S.(g/cm3)

E(MPa)

56,1 Pd, 33,6 Ag, 7,8 Sn, 2,0 Ga 265 680 1155 1230 11,30 120000

57,5 Pd, 32,0 Ag, 6,0 In , 2,0 Sn, 1.5 Ga 270 490 1140 1260 11,20 122000

61,5 Pd, 24,5 Ag, 2,0 In , 10,0 Sn, 2,0 Zn 265 660 1185 1235 7,12 124500

56,1 Pd, 33,6 Ag, 7,8 Sn, 2,0 Ga 265 680 1155 1230 11,30 120000

2.1.5 Leghe al nichel-cromo

Queste leghe per metallo-ceramica, contenenti mediamente il 70-80% in massa di nichel e il 13-20% in massa dicromo, sono molto più economiche di tutte quelle precedentemente considerate. Le loro caratteristichemeccaniche sono superiori a quelle delle leghe contenenti metalli preziosi. In particolare, il modulo dielasticità delle leghe nichel-cromo è mediamente doppio rispetto a quello delle leghe di metalli preziosi. Ciòconsente di realizzare strutture molto sottili, a parità di resistenza, dove esiste questa esigenza a causa dellamancanza di spazio. II peso specifico di queste leghe è molto basso, essendo mediamente pari a 8,0 g/cm3

(meno della metà rispetto a quello delle leghe ad alto titolo aureo). L'elevata durezza delle leghe al nichel-cromo èuna delle caratteristiche negative di questi materiali, soprattutto durante la fase di lavorazione. Queste leghe sonopoi caratterizzate da una più complessa fusibilità, rispetto a quella delle leghe preziose, anche a causa dellafacilità con cui formano patine di ossidi durante la permanenza nella fase liquida. La loro composizione chimica ècaratterizzata da elementi a compatibilità biologica non assoluta e comunque ridotta, a causa di effettiallergizzanti e/o citotossici. Infatti il nichel presenta un comportamento da allergene, mentre berillio, contenuto inmolte di queste leghe anche per abbassarne l'intervallo di fusione, è notoriamente tossico per inalazione e quindiimpone qualche attenzione durante la lavorazione del materiale. Di conseguenza, ne deve essere denunciatala presenza nella fornitura se superiore allo 0,02%. Questo vale anche per il cadmio. II silicio, presente in lega

in basse concentrazioni, è un elemento che presenta problemi di citotossicità. La resistenza a corrosione delleleghe nichel-cromo, principalmente dovuta alla presenza del cromo, è sicuramente inferiore a quella delle leghe dimetalli preziosi, comprese le leghe palladio-argento. Nella tab. 5 sono riportate le caratteristiche più importanti diqueste leghe.

Tab. 5. Caratteristiche di composizione di alcune leghe al nichel-cromo per sottostrutture darivestimento estetico in ceramica.Queste leghe hanno caratteristiche meccaniche superiori alle leghe di metalli nobili, tuttaviacontengono elementi citotossici e allergenici. Per le stesse vengono riportate anche: HV5/30(durezza Vickers dopo cottura della ceramica), L.E. (limite elastico), T.S. (temperatura del solido),T.L. (temperatura del liquido), P.S. (peso specifico), E (modulo di elasticità).

Composizione (% in massa ) HV5/30 L.E.(MPa)

T.S.(°C)

T.L.(°C)

P.S.(g/cm3)

E(MPa)

80,8 Ni, 12,5 Cr, 0,4 Fe, 3,4 Al, 0,3 Si, 0,57Be, 1,5 Mo

295 590 1285 1395 8,1 207000

79,6 Ni, 13,2 Cr, 0,1 Fe, 3,9 Al, 1,5 Mo, 0,3Si, 0,6 Be

350 780 1270 1365 8,0 190000

69,0 Ni, 16,5 Cr, 0,3 Fe, 4,2 Al, 5,1 Mo, 0,8Si, 3,1 Mn

215 360 1220 1310 8,0 190000

Leghe al nichel-cromo

2.2 Leghe per sottostrutture da rivestimento estetico in resina, o leghe per corone e ponti

Questa famiglia di leghe è caratterizzata da intervalli di fusione compresi tra 850 e 1100°C. Si tratta di unatipologia di materiali apparsa sul mercato prima delle leghe per metallo-ceramica. Poiché l'applicazione delrivestimento estetico in resina avviene a temperatura ambiente, le proprietà di resistenza ad alta temperaturanon sono di interesse, salvo nel caso in cui debbano essere eseguite delle brasature. Molte di queste leghehanno un colore giallo, a causa della presenza del rame che può avere concentrazioni molto variabili,generalmente comprese tra il 17 ed il 15% in massa. Anche l'argento è solitamente presente con concentrazionivariabili tra il 10 ed 30% in peso. A causa di queste caratteristiche di composizione, ed escludendo le leghe ad altocontenuto aureo, le leghe per resina presentano, mediamente, una resistenza a corrosione inferiore a quelladelle leghe per ceramica, ed è più frequente l'osservazione di fenomeni di annerimento della strutturametallica in cavità orale. La tipologia di questi materiali è comunque estremamente varia, ed esistono ancheleghe per resina a medio contenuto aureo con resistenza a corrosione elevata.Le normative del settore dentale individuano due tipologie fondamentali di leghe per rivestimento estetico inresina: leghe dentali d'oro per fusioni (norma ISO 1562) e leghe dentali per fusioni con contenuto di metallinobili dal 25% al 75% escluso in massa (norma ISO 8891). Oltre a queste due famiglie, ne esiste una terza,caratterizzata da contenuto aureo nullo, o comunque inferiore al 20% in massa. Si tratta generalmente di legheeconomiche, caratterizzate da bassa resistenza a corrosione. Purtroppo esse vengono anche erroneamenteutilizzate per costruire perni, successivamente rivestiti con leghe più nobili, che ne facilitano ulteriormente ildegrado per corrosione galvanica. Le citate normative ISO prevedono un criterio ulteriore di classificazione delleleghe per rivestimento estetico in resina, basato sulla loro resistenza meccanica. Questo criterio,indipendentemente dalla composizione chimica, divide le leghe in 4 gruppi principali come riportato nella tab. 6.Le leghe di tipo 1 sono considerate a bassa resistenza meccanica, adatte per fusioni che devono sopportarecarichi molto bassi, come per esempio gli intarsi.Le leghe di tipo 2 sono di media resistenza meccanica.Le leghe di tipo 3 hanno un'alta resistenza meccanica e sono ideali per corone e ponti.Le leghe di tipo 4, a resistenza meccanica estremamente alta, possono essere impiegate nel caso di fusioni chedevono sopportare carichi molto elevati e/o devono avere sezioni molto sottili.

Tab. 6. Classificazione ISO delle leghe per sottostrutture da rivestimento estetico in resina, basata sullecaratteristiche meccaniche.

Limite elasticoallo 0,2% (MPa)

Allungamento percentualea rottura (%)

dopo ricottura dopo tempra dopo ricottura dopo tempra

Tipo minimo massimo minimo minimo massimo

1 80 180 - 18 -

2 180 240 - 12 -

3 240 - 450 12 -

4 300 - - 10 3

2.2.1 Leghe dentali d'oro per corone e ponti

Queste leghe devono contenere, secondo la norma ISO 1562, almeno 75% in massa di oro ed elementi delgruppo del platino (platino, palladio, iridio, rutenio e rodio). II contenuto aureo non deve comunque essere inferioreal 65% in massa. Si tratta di una famiglia di leghe ad elevata biocompatibilità e resistenza a corrosione,caratterizzata dal colore giallo del metallo. All'interno di questo gruppo di leghe esistono le tipologie esenti da rameo da palladio. Sono indicate per lavori non eccessivamente estesi, anche a causa del loro modulo di elasticitàrelativamente basso, che può comportare distacchi del rivestimento in resina, a causa della mediocre rigidità delsupporto metallico. Le caratteristiche principali di questa famiglie di leghe sono riportate nella tab. 7. Le leghe

dentali d'oro per corone e ponti sono classificate anche dalla norma ANSI/ADA N°5 secondo 4 tipologie, inmodo simile, ma non identico, a quello previsto dalle norme ISO 1562 e ISO 8891. In particolare, la normaANSI/ADA N°5 prevede le 4 tipologie: I (tenere), II (medie), III (dure), IV(extra dure). Le 4 tipologie di leghevengono distinte in base alla loro durezza e, secondariamente, alle loro caratteristiche meccaniche. Spesso siutilizza il medesimo criterio di classificazione anche per leghe dentali che non rispettano i dettami riguardanti lacomposizione chimica, non essendo classificabili come leghe d'oro.

Tab. 7 . Caratteristiche di composizione di alcune leghe corrispondenti alla norma ISO 1562 .Queste leghe d'oro per sottostrutture da rivestimento estetico in resina ( leghe per corone e ponti)devono contenere almeno il 75% in massa di oro ed elementi del gruppo del platino (Pt, Pd, Ir, Ru,Rh). Inoltre il contenuto di oro non deve essere inferiore al 65% in massa. Queste leghe sonomediamente caratterizzate da scarsa durezza. Per le stesse vengono riportate anche: HV5/30(durezza Vickers dopo fusione), L.E. (limite elastico), T.S. (temperatura del solido), T.L. (temperaturadel liquido), P.S. (peso specifico), E (modulo di elasticità).

Composizione (% in massa ) HV5/30 L.E.(MPa)

T.S.(°C)

T.L.(°C)

P.S.(g/cm3)

E(MPa)

80,0 Au, 2,0 Pt , 1,0 Pd, 10,5 Ag, 6,0 Cu 130 225 950 990 16,4 80000

76,0 Au, 0,1 Pt , 2,4 Pd, 10,0 Ag, 10,5 Cu 135 270 910 965 15,6 95000

68,0 Au, 4,0 Pt , 3,0 Pd, 13,0 Ag, 10,5 Cu 220 650 920 950 15,2 89000

65,1 Au, 10,0 Pd, 18,9 Ag, 4,0 In 160 370 960 1060 14,7 108000

2.2.2 Leghe dentali a medio contenuto aureo per corone e ponti

Le leghe dentali a medio contenuto aureo, considerate dalla norma ISO 8891, devono contenere dal 25 al 75%escluso di oro e/o elementi del gruppo del platino. Si tratta della categoria di leghe per resina più diffusa,caratterizzata dai colori appartenenti alle varie sfumature del giallo. La presenza del rame migliora le proprietàmeccaniche di queste leghe, conferendo anche maggiore durezza e rigidità. Sono indicate per eseguire lavoriestesi e, nel caso delle più rigide, per eseguire scheletrati. Le loro caratteristiche più importanti sono riportate nellatab. 8.

Tab. 8. Caratteristiche di composizione di alcune leghe corrispondenti alla norma ISO 8891 . Questeleghe d'oro per sottostrutture da rivestimento estetico in resina (leghe per corone e ponti) devonocontenere dal 25 al 75% (escluso) in massa di oro e/o elementi del gruppo del platino (Pt, Pd, Ir, Ru,Rh). Si tratta della categoria di leghe più impiegata. Queste leghe sono mediamente caratterizzate dascarsa durezza. Per le stesse vengono riportate anche: HV5/30 (durezza Vickers dopo cottura dellaceramica), L.E. (limite elastico), T.S. (temperatura del solido), T.L. (temperatura del liquido), P.S.(peso specifico), E (modulo di elasticità).

Composizione (% in massa ) HV5/30 L.E.(MPa)

T.S.(°C)

T.L.(°C)

P.S.(g/cm3)

E(MPa)

63,0 Au, 2,0 Pt , 5,0 Pd, 19,0 Ag, 9,6 Cu 245 650 920 950 14,7 103000

54,8 Au, 8,7 Pd, 30,6 Ag, 5,0 In 195 460 960 1030 13,6 102000

51,0 Au, 7,0 Pd, 27,0 Ag, 14,0 Cu 170 350 870 925 13,8 90500

2.2.3 Leghe dentali a basso contenuto aureo per corone e ponti

Le leghe per rivestimento estetico in resina, contenenti meno del 25% in massa di oro, sono le più economiche diquesta famiglia di materiali. Generalmente presentano una resistenza a corrosione e una biocompatibilitàsempre accettabili, ma inferiori a quelle delle altre leghe per resina e per ceramica. Dovrebbero essereimpiegate, in particolare, per elementi provvisori. Tra queste leghe, le migliori hanno un contenutocomplessivo medio di oro e palladio pari ad almeno 40% in massa. Le loro caratteristiche più importanti sonoriportate nella tab. 9.

Tab. 9. Caratteristiche di composizione di alcune leghe a basso contenuto d'oro per sottostruttureda rivestimento estetico in resina (leghe per corone e ponti) the contengono meno del 25% in massadi oro. Si tratta della categoria più economica di leghe contenenti metalli preziosi. Queste leghe sonomediamente caratterizzate da scarsa durezza e scarsa resistenza all'ossidazione e corrosione. Per lestesse vengono riportate anche: HV5/30 (durezza Vickers dopo cottura della ceramica), L.E. (limiteelastico), T.S. (temperatura del solido), T.L. (temperatura del liquido), P.S. (peso specifico), E(modulo di elasticità).

Composizione (% in massa ) HV5/30 L.E.(MPa)

T.S.(°C)

T.L.(°C)

P.S.(g/cm3)

E(MPa)

20,0 Au, 20,5 Pd, 38,5 Ag, 19,0 In 155 300 940 1020 10,8 82000

15,0 Au, 1,0 Pt , 18,0 Pd, 55,0 Ag, 10,0 Cu 165 500 935 1010 11,3 115000

12,5 Au, 18,9 Pd, 53,7 Ag, 14,2 Cu 135 300 875 970 11,1 82000

4,0 Au, 27,0 Pd, 57,5 Ag, 8,5 Cu 140 350 950 1000 10,9 104000

2.3 Leghe per protesi rimovibili al cromo-cobalto-nichel

La norma ISO 6871 prescrive che le leghe dentali non preziose, impiegate nelle protesi dentarie rimovibili,debbano contenere complessivamente almeno l'85% in massa di cromo, di cobalto e di nichel. L'applicazione perprotesi rimovibili è dettata da alcune caratteristiche di questi materiali particolarmente indicate allo scopo. Essipossiedono un basso peso specifico e ottime proprietà meccaniche, che rendono possibile la realizzazione dimanufatti con bassi spessori. A causa della presenza di alte concentrazioni di cromo, queste leghe sonopassivabili e presentano un'alta resistenza a corrosione, sicuramente migliore di quella delle leghe al nichel-cromo utilizzate per metallo-ceramica. Anche in questo caso, la composizione chimica delle leghe è caratterizzatada elementi a compatibilità biologica non assoluta e comunque ridotta, a causa di effetti allergizzanti e/ocitotossici, con particolare riguardo al nichel. Questi materiali presentano comunque gli stessi difetti delle leghenichel-cromo per quanto concerne la fusibilità (alte temperature di colata) e la lavorabilità (elevata durezza). Leprime leghe di questo tipo apparse sul mercato erano composte in gran parte da cromo e cobalto e venivanodenominate “stelliti”. Alcune di queste leghe hanno anche importanti applicazioni in campo ortopedico per larealizzazione di protesi. Anche questi materiali possono contenere berillio, che presenta le già citateproblematiche in fase di lavorazione della lega. Le leghe al cromo-cobalto-nichel sono caratterizzate da un’elevatasensibilità al contenuto di carbonio, che può portare alla precipitazione di carburi durante la solidificazione,con conseguente eccesso di fragilità. Ciò avviene, in particolare, se non si adottano le necessarie precauzioni infase di fusione. Nella tab. 10 vengono mostrate le caratteristiche tipiche di queste leghe.

Tab. 10. Caratteristiche di composizione di due leghe corrispondenti alla norma ISO 6871. Le legheper protesi rimovibili al cromo-cobalto-nichel devono contenere complessivamente almeno I'85%in massa di questi tre elementi. Queste leghe sono caratterizzate da elevata durezza e modulo dielasticità. Anche gli intervalli di fusione sono significativamente maggiori di quelli tipici delle altreleghe dentali. Per le stesse vengono riportate anche: HV5/30 (durezza Vickers dopo cottura dellaceramica), L.E. (limite elastico), T.S. (temperatura del solido), T.L. (temperatura del liquido), P.S.(peso specifico), E (modulo di elasticità).

Composizione (% in massa ) HV5/30 L.E.(MPa)

T.S.(°C)

T.L.(°C)

P.S.(g/cm3)

E(MPa)

30,0 Cr, 62,5 Co, 1,0 Fe, 5,0 Mo 430 700 1390 1480 8,2 225000

26,0 Cr, 54,0 Co, 14,0 Ni, 4,0 Mo 270 470 1375 1475 8,6 198000

2.4 Leghe brasanti

La norma ISO 9333 definisce un materiale dentale per brasature come una lega idonea ad essere impiegatacome congiunzione in operazioni nelle quali manufatti in lega dentale vengono congiunti tra loro performare una protesi. Il processo di brasatura consente l'unione di due pezzi metallici tramite una lega chepossiede un intervallo di fusione sopra i 450°C, ma inferiore alla temperatura del solido dei due pezzi dacongiungere. Questa lega, detta brasante, portata alla temperatura che le conferisce la giusta fluidità insieme con ipezzi da congiungere, si distribuisce tra le due superfici da unire, grazie al fenomeno della capillarità. La legabrasante non dovrebbe dunque portare alla fusione della lega su cui viene applicata, ma semplicementeaderirvi, realizzando un legame cristallino localizzato sulla superficie bagnata. La brasatura vienenormalmente eseguita bloccando, con rivestimenti gessosi o fosfatici, i pezzi da congiungere e riscaldando ilmateriale d'apporto, cioè la lega brasante in forma di filo, mediante la fiamma di un cannello ossigeno/propano.Durante questa operazione, il filo di lega brasante rimane in posizione sulla fessura da riempire. Non appenaraggiunge la giusta fluidità, scorre nella fessura per capillarità, realizzando l'unione.Esistono due famiglie principali di leghe brasanti: quella finalizzata alle leghe per riv estimento estetico in resina equella finalizzata alle leghe per rivestimento estetico in ceramica.Le leghe brasanti della prima famiglia hanno temperature di utilizzo (dette temperature di scorrimento) chevariano tra 720 e 860°C.Per quanto riguarda la famiglia di leghe brasanti dedicate alla categoria delle leghe per rivestimento estetico inceramica, essa si suddivide in due differenti tipologie. Un primo tipo di lega brasante, detto per brasatureprimarie, caratterizzato da temperature di scorrimento superiori a 1010°C. Queste leghe brasanti vengonoutilizzate con metodiche simili a quelle già descritte. La ragione della loro temperatura di scorrimento più alta,risiede nel fatto che il giunto deve resistere alle temperature di sinterizzazione degli strati ceramici cheverranno successivamente applicati sulla struttura metallica.

Il secondo tipo di lega brasante, dedicato alle leghe per rivestimento estetico in ceramica, è detto lega brasantesecondaria. Viene impiegato per unire strutture metalliche dove sia già stato sinterizzato il rivestimentoceramica.

Esempio di brasatura secondaria eseguita tra due corone ceramizzate.

Pertanto la loro temperatura di scorrimento varia tra 720 e 820°C. In questo caso la brasatura viene ottenutariscaldando in forno tutto il sistema da congiungere. I pezzi da unire vengono bloccati con un rivestimentofosfatico e la lega brasante viene posizionata in corrispondenza della fessura che li separa. Quando all'interno delforno, viene raggiunta la giusta temperatura di scorrimento della lega brasante, questa viene attratta per capillaritàlungo la fessura realizzando l'unione.Recentemente si è drasticamente ridotto l'uso del cadmio in questi materiali, a causa del rischio dicancerogenicità, importante nelle fasi di produzione ed utilizzo del prodotto.Ogni lega dovrebbe richiedere la propria lega brasante. Infatti, all'interfaccia tra lega brasante e lega avvengonofenomeni di microfusione e precipitazioni di fasi diverse da quelle presenti in entrambi i materiali usati. È pertantonecessario che la lega brasante sia compatibile con la lega da congiungere, in modo che alla loro interfaccianon si formino fasi fragili o poco resistenti alla corrosione. Nel caso delle leghe brasanti primarie, è importanteche le eventuali fasi all'interfaccia non siano caratterizzate da bassi intervalli di fusione. In caso contrario, essepotrebbero fondersi durante le fasi di cottura della ceramica, portando allo scollamento del giunto. Le figureseguenti mostrano alcuni particolari microstrutturali delle interfacce lega/lega brasante.

Immagine SEM a elettroni retrodiffusidell’interfaccia tra lega brasante primaria e lega.

Immagine SEM che evidenzia lo strato di interdiffusionetra i componenti della lega brasante e quelli della legabase creatosi a seguito del processo di brasatura.

Tab. 11. Alcune composizioni chimiche tipiche delle leghe brasanti. La tendenzaattuale è quella di evitare l'introduzione di Cd in queste leghe.

Impiego Composizione (% in massa)

Primario per ceramica

Primario per ceramica

Secondario per ceramica

Per resina

Per resina

78,5 Au, 0,3 Pt , 3,0 Pd, 16,0 Ag

50,0 Au, 0,6 Pt , 6,5 Pd, 42,5 Ag

42,5 Au. 28,0 Ag. 15,0 Zn, 7,0 In

69,0 Au, 16,0 Ag

58,0 Au, 1,0 Pd, 25,0 Ag

2.5 Leghe per sovraffusioni

La sovraffusione è una lavorazione particolare mediante la quale una lega, allo stato liquido, viene colatasopra una seconda lega, allo stato solido. L'obiettivo è spesso quello di aggiungere determinate parti metallichead un manufatto già lavorato geometricamente, secondo particolari esigenze. Queste necessità si presentanospesso qualora sia necessario realizzare degli attacchi o dei ganci per protesi. Caratteristica fondamentale di unalega per sovraffusione è quella di avere un intervallo di fusione sufficientemente più basso rispetto a quello dellalega sopra cui deve venire colata. Entrambe le leghe devono essere caratterizzate da una bassa ossidabilità adalta temperatura, per evitare che la formazione di ossidi impedisca l'unione tra i due materiali. Solitamentevengono impiegate leghe ad alto contenuto di metalli nobili e, per quanto riguarda le leghe da sovraffusione, adalto contenuto di oro.

2.6 Leghe in metalli nobili per fili e ganci

A causa delle caratteristiche di resistenza meccanica che devono avere i fili per applicazioni ortodontiche o iganci, in generale le leghe in metalli nobili, che sono impiegate per realizzarli, si collocano nel tipo 4 dellaclassificazione riportata nella tab. 6, a resistenza meccanica estremamente alta. In queste leghe, le alteconcentrazioni di platino, palladio e rame sono responsabili delle buone caratteristiche meccaniche.Poiché questi fili vengono prodotti per trafilatura, la loro struttura cristallina è caratterizzata da grani allungatilungo la direzione di lavorazione, presentando un caratteristico aspetto fibroso. Questa microstruttura favorisce lebuone proprietà meccaniche. E’ opportuno evitare trattamenti termici che distruggano la struttura fibrosaattraverso processi di ricristallizzazione. Nel caso si debbano eseguire delle saldature o brasature tra il filo ed altreleghe, è importante che l'intervallo di fusione della lega per fili sia ben noto, in modo da evitare una sualiquefazione. Alcune leghe per fili hanno intervalli di fusione sufficientemente alti da poter subire una sovraffusioneda parte di altre leghe, senza a loro volta liquefarsi o ricristallizzare. Nella tab. 12 vengono mostrate lecaratteristiche tipiche di queste leghe.

Tab. 12. Caratteristiche di composizione di alcune leghe in metalli nobili per fili e ganci .Esse sono caratterizzate da elevati valori del limite elastico, al fine di ben sopportare ancheuna eventuate applicazione ortodontica. Per le stesse vengono riportate anche: HV5/30(durezza Vickers dopo cottura della ceramica), L.E. (limite elastico), T.S. (temperatura delsolido), T.L. (temperatura del liquido), P.S. (peso specifico).

Composizione (% in massa ) HV5/30 L.E.(MPa)

T.S.(°C)

T.L.(°C)

P.S.(g/cm3)

63,0 Au, 14,0 Pt , 13,0 Ag, 9,5 Cu 195 450 935 1065 16,1

63,0 Au, 6,0 Pd, 18,5 Ag, 11,5 Cu 170 400 875 925 14,3

60,0 Au, 24,0 Pt , 15,0 Pd 180 450 1400 1460 18,1

2.7 Leghe in metalli non nobili per fili e ganci

Per questa applicazione vengono soprattutto impiegati materiali con buona resistenza a corrosione ed ottimecaratteristiche meccaniche, come gli acciai inossidabili e le leghe cobalto-cromo-nichel. Questi materialipossono essere sottoposti a trattamenti termici, per stabilizzare la forma ottenuta dopo la lavorazione a freddoe ridurre gli stati interni di sforzo, cioè le tensioni residue. È importante tuttavia seguire attentamente le istruzionidel fabbricante, per evitare un eccessivo infragilimento nelle leghe cobalto-cromo-nichel e lasensibilizzazione degli acciai inossidabili. Quest’ultimo fenomeno avviene generalmente tra 400 e 900°C econsiste nella combinazione tra il cromo e il carbonio per portare alla precipitazione di carburi al bordo di granicristallini. Tale processo porta all'impoverimento di cromo nelle zone limitrofe ai bordi di grano che, pertanto,diventano sensibili alla corrosione. I trattamenti termici sono comunque consigliati, poiché migliorano anche leproprietà elastiche del filo in opera e riducono le possibilità di corrosione sotto sforzo, nelle zone del filodove si localizzano stati di sollecitazione. Nella tab. 13 vengono mostrate le caratteristiche tipiche di queste leghe.

Tab. 13. Caratteristiche di composizione di alcune leghe di metalli non nobili utilizzateper fili e ganci. Per le stesse vengono riportati: L.E. (limite elastico), E (modulo dielasticità).

Composizione (% in massa ) E(MPa)

L.E.(MPa)

Lega Co-Cr-Ni40,0 Co, 20,0 Cr, 15,0 Ni, 7,0 Mo, 2,0 Mn,0,04 Be, 15,8 Fe 185000 1400

Inox ferritico 24,0 Cr, 70,0 Fe 180000 1500

Inox martensitico 15,0 Cr, 2,0 Ni, 80,0 Fe 180000 1500

Inox austenitico 22 Cr, 18,0 Ni, 58,0 Fe 180000 1500

2.8 Amalgami

Si definisce amalgama ogni lega in cui il mercurio, metallo liquido a temperatura ambiente, si unisce ad altrimetalli in un processo detto amalgamazione. Amalgama dentale è il prodotto della alligazione del mercurio con lalega da amalgama dentale e viene utilizzato in odontoiatria come materiale da restaurazione. Il mercurioutilizzato nell'amalgama dentale deve, ovviamente, avere caratteristiche di particolare purezza, soprattuttorelativamente a contaminanti tossici. È inoltre tossico di per sé quando è utilizzato nella pratica ambulatorialeperché in forma libera è altamente volatile per cui inalabile con facilità.La lega da amalgama dentale è composta principalmente da argento (dal 40 al 75%), stagno (fino al 32%) erame (fino al 30%).Questi metalli vengono fusi assieme e solidificano formando diverse fasi cristalline (vedi figura sottostante).

Microstruttura di un’amalgama dentale con evidenziate le varie fasi presenti.

La manifattura della lega può avvenire per produzione di un lingotto e successiva lavorazione meccanica perl'ulteriore riduzione a scaglie e polveri. Tuttavia, quasi tutte le leghe moderne sono prodotte per atomizzazione(spruzzatura della lega fusa in atmosfera inerte, raffreddata, e quindi solidificazione in particelle sferiche osferoidali, di diametri predeterminabili).Trattando di amalgama dentale, il processo di amalgamazione si definisce triturazione e consiste nellasolubilizzazione, da parte del mercurio, soprattutto dell'argento e dello stagno, che si trovano negli stratisuperficiali delle particelle di amalgama. Quindi, perché il prodotto sia omogeneo, è necessario che tutta lasuperficie di tutte le particelle di lega da amalgama sia bagnata dal metallo liquido.II materiale plastico, così ottenuto, indurisce in breve tempo per cristallizzazione della soluzione dei metalli in lega.Si formano così, in diverse concentrazioni, due nuove fasi cristalline: 1a composizione Ag2Hg3 e struttura cubica

a corpo centrato e 2 a composizione Sn7/8Hg e struttura cristallina esagonale. La fase 1 è la più importante,perchè è presente in trama continua e costituisce la fase legante di tutte le altre fasi eventualmente presenti nella

struttura solida ( , , 2, , ), mentre la fase 2, più corrodibile, disposta a zolle discontinue è negativa dalpunto di vista meccanico, e quasi completamente assente nei nuovi amalgami ad alto contenuto di rame.Le diverse composizioni, forme, granulometrie delle polveri di lega e le diverse miscele ottenibili con polveridifferenti, nonché i diversi rapporti di miscelazione tra polvere e mercurio, influenzano direttamente ilcomportamento clinico degli amalgami. Il prodotto finale è inoltre influenzato dai fattori manipolativi, soprattutto infase di triturazione e di condensazione.Le caratteristiche più importanti, nella valutazione clinica degli amalgami, sono la resistenza a breve e dopostabilizzazione, le variazioni dimensionali durante la reazione di indurimento e la deformabilità plastica percarico statico a sette giorni (creep).Occorre, inoltre, considerare il fatto che si tratta di una lega multifasica e quindi soggetta a fenomeni didiscolorazione e corrosione, anche accentuati.Altre forme commerciali di amalgami di interesse odontoiatrico sono:1) amalgama di rame: leghe di Hg e Cu reversibili per riscaldamento a temperature relativamente basse;2) amalgama con Au, Pt, Pd, Zn, In: l'inserimento di piccole percentuali di altri componenti, diversi da quellifondamentali, nella lega di amalgama dentale è stato talvolta proposto soprattutto per ottenere prodotti finali conparticolari caratteristiche meccaniche, chimiche, estetiche o manipolative.Sono recentemente entrate in commercio delle leghe per restaurazione dentaria basate sul gallio. Questometallo, liquido a temperatura ambiente, quando alligato con Sn ed In, unito con polveri di lega di Ag, Sn, Cu, Pd eZn, permette di ottenere una lega finale plastica che indurisce velocemente, analogamente a quanto avviene pergli amalgami. Le caratteristiche metallurgiche e meccaniche, oltre a quelle biologiche, di tali leghe (che non sonoamalgami perchè non contengono Hg) sono ancora in fase di studio e non definite con sufficiente precisione.

2.9 Ori coesivi

I restauri diretti in oro sono ottenuti mediante la sovrapposizione e condensazione meccanica di piccole quantitàdi oro, in una cavità adeguatamente preparata nel dente affetto da carie. Solitamente questi restauri vengonochiamati orificazioni. La tecnica delle orificazioni ha mostrato un elevato successo clinico e risponde all'esigenzadi impiegare materiali sempre più stabili, duraturi e biocompatibili, richiesti in terapia conservativa. La stabilità delmateriale usato, che è quasi sempre oro puro, si accompagna ad ottime chiusure marginali. La tecnica, seapplicata nel caso di carie non eccessivamente estese, consente di evitare l'uso degli amalgami e tutte leconseguenze negative che da essi derivano.Le orificazioni richiedono un esercizio particolare da parte del medico per la loro realizzazione, essendo laprocedura più laboriosa dell'otturazione mediante amalgama. Inoltre il costo di una orificazione risultasuperiore a quello dei restauri in amalgama.Gli ori per orificazioni si classificano in base al loro aspetto macroscopico ed in base al metodo di produzioneindustriale. Esistono gli ori fibrosi, gli ori in cristalli e gli ori in polvere.Gli ori fibrosi sono detti tali poiché si presentano in fogli laminati, a spessori estremamente sottili. La loro strutturacristallina si presenta con grani notevolmente deformati ed allungati nel verso di laminazione e, quindi, fibrosa.Questi fogli vengono utilizzati arrotolati in cilindri (gold foil cylinders), in barrette o alternati ad analoghi fogli diplatino in strutture a "sandwich".

Gold foil cylinders (immagine SEM)

Gli ori in cristalli sono ottenuti per elettrodeposizione e si presentano in forma di polveri composte damicroscopiche dendriti. Queste polveri vengono poi sinterizzate in barrette di varie dimensioni. In alcuni casi,queste barrette vengono rivestite con una foglia d'oro, per facilitarne l'impiego. Tra questi ori, l'electralloy RVcontiene calcio in minima quantità, per aumentarne la durezza. Si tratta dell'unico oro per restauri diretti, non puro.Gli ori in polvere vengono ottenuti per precipitazione chimica e per atomizzazione. Le due tipologie di polverivengono unite da cera e quindi fasciate da una foglia d'oro, ottenendo delle palline di diametri diversi. La finezza ecompattezza delle polveri interne rende più facile la loro condensazione nella cavità. Le palline devono esserescaldate a fiamma prima dell'uso, al fine di eliminare la cera interna. Un oro in polvere di questo tipo, molto diffuso,è l'E-Z gold.

Palline di E-Z Gold per orificazioni (immagine SEM)

Tutti gli ori per orificazione devono la loro compattezza, una volta posti in opera, alla coesività, cioè all'attrazioneatomica tra le superfici delle particelle che li compongono. Poiché la coesività aumenta passando l'oro sopra lafiamma di una lampada ad alcool, tutti i tipi di oro vanno trattati in questo modo finché non assumono un colorerossastro, eccetto l'E-Z gold, che si incendia a causa della combustione della cera.

2.10 Titanio e sue leghe per impieghi odontoiatrici

II titanio ha una resistenza a corrosione molto buona, non è citotossico e possiede un'elevatabiocompatibilità. La sua caratteristica capacità di passivarsi a contatto con i fluidi del corpo umano lo rendeparticolarmente interessante come materiale per impieghi odontoiatrici. In questo caso, nell'arco di pochi secondidall'introduzione in cavità orale, il Ti si ricopre per alcuni strati atomici di ossido di Ti. Questo ossido è molto stabilee, anche se rimosso meccanicamente, si riforma rapidamente. L'ossido di Ti in superficie previene l'ulteriorerapida corrosione del metallo. Va comunque sottolineato che il fenomeno della passivazione non corrisponde adun completo arresto di quello corrosivo. Anche se il titanio o le sue leghe operano in condizioni di passività, esserilasciano materiali nei tessuti. Pertanto, sotto l'aspetto della biocompatibilità, il titanio commercialmente purorimane preferibile alle sue leghe, tenuto conto del fatto che elementi come il vanadio o l'alluminio, in lega con il Ti,non hanno la stessa biocompatibilità di quest'ultimo.II titanio commercialmente puro è disponibile sul mercato dal 1950 e viene usato per applicazioni cherichiedono moderate resistenze meccaniche, insieme con un'elevata resistenza alla corrosione. Il suo sviluppo èlegato all'industria aerospaziale, che richiede materiali più leggeri dell'acciaio e più resistenti alle alte temperaturedelle leghe di alluminio. Esso è disponibile in diversi gradi di purezza, caratterizzati da concentrazioni diverse dielementi contaminanti, quali carbonio, idrogeno, ferro, azoto e ossigeno. In effetti, questo prodotto commercialecontiene solitamente più di 1000 ppm di ossigeno, ferro, azoto, carbonio e silicio come principali impurezze. Taliimpurezze, che si collocano interstizialmente nel reticolo cristallino del titanio, hanno una grande influenza sulleproprietà meccaniche del metallo. È pertanto, più conveniente distinguere i vari gradi del titanio sulla base dellediverse proprietà meccaniche, piuttosto che sul diverso contenuto di impurezze. La tab. 14 riassume lecaratteristiche dei quattro gradi del titanio non legato, secondo le normative ASTM.

Tab. 14. Caratteristiche principali del titanio commercialmente puro. II titaniocommercialmente puro viene distinto in 4 gradi diversi che corrispondono a diverseproprietà meccaniche. Le differenze sono dovute alla presenza di impurezze qualiossigeno, idrogeno e carbonio, che alterano le caratteristiche meccaniche. Lecaratteristiche meccaniche migliori corrispondono ai maggiori contenuti di impurezzeche, presenti come atomi interstiziali, rafforzano il reticolo cristallino.

GradoASTM

Carico dirottura(MPa)

Limite elasticoallo 0,2%

(MPa)

Grado 1 240 170-310

Grado 2 345 275-450

Grado 3 440 380-550

Grado 4 550 480-655

Il titanio di grado 1 ha come limiti di impurezze, espresse in % in peso, 0,18 O; 0,20 Fe; 0,03 N e 0,10 C. Haeccellente resistenza alla corrosione e bassa resistenza meccanica.Il titanio di grado 2 deve contenere al massimo lo 0,03% in peso di N e lo 0,3% in peso di Fe. Il contenutomassimo di O permesso è dello 0,25% in peso. Possiede migliori caratteristiche meccaniche del grado 1.Il titanio di grado 3 deve contenere al massimo lo 0,3% in peso di Fe e lo 0,35% in peso di O.Il titanio di grado 4 ha il massimo contenuto di O (0,4% in peso) e di Fe (0,5% in peso) consentito per i 4 gradiASTM. Presenta le proprietà meccaniche più elevate.Il Titanio commercialmente puro ha importanti applicazioni nel campo dell'implantologia dentale e nellarealizzazione di protesi rimovibili. Il più grande ostacolo all'utilizzo del titanio, per la realizzazione di protesi sumisura, consiste nella sua grande reattività con l'ambiente allo stato fuso e quindi nella necessità di utilizzareparticolari tecniche di fusione che evitino la contaminazione del metallo, impedendone l'eccessivo infragilimento. Inalternativa sono state proposte tecniche di lavorazione per fresatura meccanica di pezzi massivi. Restanocomunque notevoli difficoltà legate alla procedura di saldatura. Viceversa, nel caso dell'implantologia, sonodisponibili numerose tipologie di manufatti in titanio, impiantabili e successivamente atti ad accoglieresovrastrutture in metallo-ceramica. Nelle applicazioni sopra descritte il titanio commercialmente puro raramenteviene impiegato in manufatti ottenuti per semplice fusione. Infatti, senza un'ulteriore lavorazione meccanica afreddo, tali manufatti non potrebbero presentare le caratteristiche meccaniche necessarie all'impiego.Tra le moltissime leghe del titanio presenti sul mercato, la Ti-6Al-4V, contenente il 6% in peso di Al e il 4% inpeso di V, è tra le più utilizzate, in particolare in campo aerospaziale. II successivo campo di impiego, in ordine diimportanza, è la realizzazione di protesi mediche in varie parti del corpo. Questo materiale si presta

particolarmente a tali applicazioni a causa del suo basso modulo elastico (alta elasticità), nonché elevataresistenza alla fatica e buona resistenza meccanica, migliore di quella del titanio commercialmente puro.Anche il Ti-6Al-4V ha elevata resistenza alla corrosione e biocompatibilità. Esistono in commercio impiantidentari costruiti con questo materiale.

Lingotti di titanio commercialmente puro, grado 4

3. Bibliografia

Per la compilazione del presente approfondimento è stato fatto riferimento per la parte “1.Cenno ai metodi dicura delle affezioni dentali che utilizzano metalli” al seguente sito internet:

http://www.sso.ch/index.cfm/HOME/INFORMAZIONI%20AI%20PAZIENTI/

Per la parte “2. Classificazione delle leghe dentali” invece è stato fatto riferimento in larga parte al libro:

P. Menghini, P. Battaini, Metallurgia in odontoiatria, Milano. Masson; 1997.

e alla seguente bibliografia:

ASM Handbook Volume 6. Welding, Brazing and Soldering. Metals Park (Ohio): ASM International; 1993. ASM Handbook Volume 9. Metallography and Microstructures. Metals Park (Ohio): ASM International;

1995. Bates J.F. and Knapton A.G.: Metals and Alloys in Dentistry. International Metals Reviews; 1977; 215: 39-

60. Battaini P., Cerroni L., Condò S.G.: Resistenza a corrosione di leghe dentali in soluzione salina. Atti II

Convegno Nazionale Gruppo Interdivisionale Biomateriali, Bologna 10-12 Novembre 1994. Gnoseis;1994; 1 (Suppl. 1 ): 48-50.

Cahn R.W., Haansen P., Kramer E.J. (Ed.): Materials Science and Technology. Medical and DentalMaterials. Vol XIV. Weinheim: VCH Publisher Inc.; 1992.

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brasatura. ISO 1562-1993: Dental casting gold alloys. Recepita: UNI-EN 21562 – Odontoiatria: Leghe d’Oro dentali

per fusione. ISO 8891-1993: Dental casting alloys with noble metal content of 25% up but not including 75%. Recepita

UNI-EN 28891 – Odontoiatria: Leghe da colata contenenti dal 25% al 75% di metallo nobile. ISO 6871-1994: Dental base metal casting alloys. Part 1: Cobalt based alloys. Part 2: Nickel based alloys.

Recepita: UNI-EN 26871 – Odontoiatria: Leghe dentali non preziose da colata. ISO 1559-1995: Alloys for dental amalgam. Recepita: UNI-EN 21559 – Odontoiatria: Leghe per

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Sono stati consultati i seguenti siti di produttori di leghe dentali per identificare alcune delle composizioni piùcomuni:

http://www.metalordental.com http://www.kalcometals.com http://www.ilt.fraunhofer.de http://www.dentaurum.de http://www.asahipretec.com http://www.wieland-dental.de http://www.bakerdental.com/