Adhesion of Dental Ceramic to Ti6Al4V Alloy Fabricated by CAD/CAM Technologies // Адхезия на дентална керамика към сплав Ti6Al4V, произведена чрез CAD/CAM технологии

Abstract

The thesis aims to investigate the properties and adhesion of dental ceramics to Ti6Al4V alloy produced by modern CAD/CAM technologies: milling and selective laser melting (SLM). Conventional and standard methods are used to investigate the geometric characteristics, density and hardness, morphology and surface roughness of the metal samples made by both technologies. The modulus of elasticity was determined using a newly developed methodology consisting of experiment and Finite Element Analysis (FEA). Adhesion strength was determined experimentally according to standard ISO 9693 and FEA. It has been confirmed that the adhesion strength of porcelain to Ti6Al4V alloy made by milling and SLM has close values: 17.63 – 30.89 MPa and 22.12 – 31.04 MPa, respectively. The influence of different surface treatments – sandblasting, a layer of bonding agent and combined (sandblasting and bond) on the adhesion strength and the fracture mechanism of the porcelain coating was established. Sandblasting and combined treatment increase the adhesion strength of the porcelain to the milled samples but decrease it in the SLM ones. It has been confirmed that the failure of the ceramics occurs by a mixed adhesion-cohesion mechanism, with a difference in the layer in which the adhesion or cohesion failure occurs. Laboratory protocols have been developed for the fabrication of metal-ceramic fixed partial dentures with Ti6Al4V produced by milling and SLM.

Целта на дисертацията е да се изследват свойствата и адхезията на дентална керамика към сплав Ti6Al4V, произведена чрез съвременните CAD/CAM технологии: фрезоване и селективно лазерно стопяване (СЛС). С помощта на конвенционални и стандартни методики са изследвани геометричните характеристики, плътността и твърдостта, морфологията и грапавостта на повърхността на металните образци, изработени по двете технологии. Модулът на еластичност е определен посредством новоразработена методика, състояща се от експеримент и анализ по метода на крайните елементи (МКЕ). Якостта на адхезия е определена експериментално по стандарт ISO 9693 и по МКЕ. Потвърдено е, че якостта на адхезия на порцелан към сплав Ti6Al4V, изработена чрез фрезоване и СЛС, има близки стойности: 17.63 – 30.89 МРа и 22.12 – 31.04 МРа съответно. Установено е влиянието на различни повърхностни обработки – пясъкоструене, слой от свързващ агент и комбинирана (пясъкоструене и бонд) върху якостта на адхезия и механизма на разрушаване на покритието от порцелан. Пясъкоструенето и комбинираната обработка повишават якостта на адхезия на порцелана към фрезованите образци, но я намаляват при изработените чрез СЛС. Потвърдено е, че разрушаването на керамиката става по смесен адхезионно-кохезионен механизъм, като има разлика в слоя, в който става адхезионното или кохезионно разрушаване. Разработени са лабораторни протоколи за изработване на металокерамика от сплав Ti6Al4V, произведена чрез фрезоване и СЛС.