DEFINITION DE LA CERAMIQUE :
La céramique est un composé minéral à structure biphasée : une phase vitreuse (du verre) appelée matrice dans laquelle est dispersée une phase cristalline très organisée qui augmente la résistance du verre qui est fragile.
La céramique est une poudre composée de particules, de plastifiants (alginate, sucre), de colorants ; la mise en oeuvre s'effectue par mélange avec de l'eau distillée, de sorte que l'on obtienne une pâte qui par traitement thermique (c'est le frittage) donne la céramique (corps sans porosités).
PROPRIETES REQUISES POUR UNE PROTHESE :
- résistance mécanique
- précision d'adaptation
- propriétés optiques
LES MATERIAUX DISPONIBLES :
- les céramiques feldspathiques :
55 à 70% de silice (SiO2), moins de 10% d'alumine (Al2O3) (si on augmente ce taux, l'opacité augmente également), des oxydes modificateurs (qui permettent d'adapter le coefficient de dilatation thermique à celui de l'alliage métallique d'infrastructure)
On distingue les céramiques feldspathiques traditionnelles et les céramiques feldspathiques de 2ème génération (ex : Optec HC)
- les vitrocéramiques (Empress I et II)
- les céramiques alumineuses infiltrées de verre
. In Ceram, In Ceram Alumina avec 85% d'Al203,
. In Ceram Zirconia -adjonction de ZR02 qui augmente la résistance mécanique-,
(les In Ceram Alumina et les In Ceram Zirconia sont très opaques)
. In Ceram Spinell : le MgAl204 fait gagner en tranlucidité
(ces céramiques ont 85% de matrice cristalline et 15% de verre infiltré)
- les céramiques totalement cristallines à base d'alumine (Procera) ou de Zircone : ce sont des céramiques sans verre dont la microstructure est finalement proche de celle d'un alliage métallique
A travers leur structure, on simplfie la précédente classification en la réduisant à 3 types de céramique :
- céramique à matrice vitreuse à base de silice (feldspathique)
- céramique à matrice cristalline à base d'alumine et/ou de zirconium infiltrée de verre
- céramique à base d'alumine ou de zircone entièrement cristalline
Finalement, il y a 2 types de céramiques :
- les céramiques feldspathiques = céramiques cosmétiques
- les céramiques cristallines = céramiques d'infrastructures
LA ZIRCONE :
Elle existe sous 3 formes allotropiques en fonction de la température
Elle cristallise . dans le système monoclinique (M) à température ambiante
. dans le système tétragonal (T) à 1100° C
. dans dans le système cubique (C) à 2300° C
Ces changements de structure entrainent des contraintes dans le matériau qui provoqent des fractures lors du refroidissement après frittage. Pour éviter ces fractures, on stabilise la phase tétragonale à température ambiante : c'est le dopage de la zircone avec 3% d'oxyde d'ytriium pour obtenir l'yttria-tétragonal zirconia polycristal (Y-TZP) : on a ainsi résolu le problème.
LA TRANSFORMATION ALLOTROPIQUE DE LA ZIRCONE :
Quand s'exercent des contraintes sur ce matériau, il y a transformation martensique d'une structure tétragonale en une structure monoclinique, ce qui le renforce car il y a l'expansion des particules critallines et la fermeture des fissures, on dit que le matériau s'autoprotège.
Donc, il ne peut être mis en oeuvre que par CFAO.
Il existe sous 2 formes :
- la forme HIP (Hot Isostatic Pressure) , dense car totalement frittée et peu usinable
- la forme CIP (Cold Isostatic Pressure), poreuse, préfrittée et facilement usinable ; elle doit subir
une cuisson finale avec contraction compensée par le logiciel CFAO ce qui améliorera ses propriétés mécaniques ; cela entraine une augmentation de la résistance à la flexion et une ténacité X 3. Mais il reste quelques problèmes : la transformation tétragonale-monoclinique finit par être réversible. Ainsi le sablage, les meulages, qui constituent des contraintes vont transformer ce matériau ; le vieillissement hydrique produit les mêmes effets 3 fois plus rapidement à 37°C qu'à température ambiante.
CHIPS ET CRACKS :
Le principal problème rencontré avec ces céramiques concerne la céramique cosmétique : ces problèmes sont beaucoup plus fréquents sur les céramo-céramiques à base de zircone que sur les autres céramo-céramiques.
Il y a des CHIPS (éclats de céramique qui se détachent), petites fêlures (CRACKS), petits défauts de structure.
Ces éclats se détachent suite aux contraintes résiduelles à la jonction de la céramique d'infrastructure et de la céramique cosmétique qui sont dues à une inadaptation des coefficients de dilatation thermiques des 2 céramiques.
Le frittage de la céramique feldspathique entraine une conversion de la céramique en zircone qui passe d'un réseau tétragonal à un réseau monoclinique.
Donc, les problèmes avec la zircone ne sont pas réglés !
LES PROPRIETES OPTIQUES DES DIFFERENTES CERAMIQUES D'INFRASTRUCTURE :
La translucidité décroit : + IPS Empress II dentine
Vita In Ceram Spinel
Vita In Ceram Alumina
Vita In Ceram Zirconia
- Cercon Y-TZP et autres céramiques à base zircone
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