LISA PRIHASTARI FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERISTAS INDONESIA DENTAL MATERIAL LOGAM LISA PRIHASTARI FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERISTAS INDONESIA

Karakteristik Logam: Konduktifitas termal dan elektrik tinggi Ductility  dapat dibengkokan tanpa patah Opacity  tdk dpt ditembus cahaya Luster  permukaan yg kuat. memantulkan cahaya. terang, berkilau (bright & shiny) Jika logam tersebut dilarutkan/dicairkan menghasilkan atom dgn energi positif 80% dari periodic table  logam Warna: putih, gray. kec: emas (kekuningan), tembaga (kemerahan) Pada suhu kamar berwujud padat kecuali raksa (berwujud cair). High strength (kuat) and stabil and mudah dibentuk/cast. Alloy  mencampurkan logam dgn logam lain atau dengan non logam (Material in Dentistry, Jack L Ferracane, 2001)

DENTAL CASTING ALLOYS noble metal alloys base-metal alloys

Dental Base-Metal Alloy Yaitu Bahan Logam/Metal yang digunakan dibidang kedokteran Gigi Tidak boleh toksik Tidak Menyebabkan Alergi pd Px n Operator Resisten korosi dan tdk tjd perubahan fisik di dalam Mulut (Saliva) Teknis pembuatan harus sesuai dengan kemampuan dokter gigi maupun tekniker Properti fisik dan mekanis memuaskan, memenuhi nilai standart untuk berbagai protesa Materi berjumlah banyak, tidak mahal, dan mudah disiapkan, bahkan dalam periode emergensi

Base-Metal Alloy

GTSKL (Gigi Tiruan Sebagian Kerangka Logam)

GTSKL Komposisi Logam mengandung Cobalt-Chromium dan Nickel-Chromium casting alloys Spesifikasi ANSI/ADA no. 14: chromium 20-28%, total chromium, cobalt, nickel min. 85%. Terdapat Minor alloys: karbon, molybdenum, tungsten, dll mengontrol properti fisik. Elongasi: tinggi = kuat. Casting pd suhu normal. Modulus elastisitas: tinggi = rigid. 2x gold alloys. Suhu: meleleh pada 1150-15000 C; Densitas: 7-8 g/cm3; ;Yield strength: > 600 Mpa; Tensile strength: > 800 Mpa Hardness : dipengaruhi oleh komposisi. Cast base metal-alloys > gold alloys. Fatigue resistance : cengkram gigi tiruan  lepas pasang  fatigue. Coblat chromium > gold alloys and titanium. Porus, soldered joints  fatique resistance Corrosion : dipengaruhi oleh komposisi permukaan alloys dan pemakaian Base metal Casting Alloys for fixed prosthodontic : nickel-chromium (Ni-Cr) alloys, Co-Cr alloys, Titanium dan titanium alloys Ni-Cr alloys : Cr – resisten terhadap korosi, Mo – mengurangi koefisien muai. Lebih keras dari noble alloys, yield strength lebih rendah. Modulus elastisitas lebih tinggi  frame dan coping dapat lebih tipis. Co-Cr alloys : lebih kuat dn lebih keras dari Ni-Cr. Casting dan soldering lebih susah. Digunakan untuk : GTL, bone plates, screws, splints

TITANIUM kawat ortodontik menggunakan β titanium Commercially Pure Titanium (CP Ti)  dental implant, surface coating, crowns, GTSKL, wire ortodontik. Titanium : resisten terhadap korosi, biokompatibel, ringan,low density, low modulus, high strength. CP Ti pada suhu ruangan berbentuk Hexagonal close-packed (HCP)  α phase Jika dipanaskan, terjadi transformasi fase allotropic. Pada suhu 883oC menjadi body-centered cubic (BCC)  β phase. β phase lebih kuat namun lebih rapuh. . β phase lebih mudah dibentuk pada suhu ruangan karena itu TITANIUM ALLOYS Ti alloys (Titanium-Aluminium-valadium (Ti-6Al-4V)) : (α+β) alloy. Pada suhu 700-950oC mikrostruktur menjadi fine equiaxed α grains (small (3-10μm), rounded grains, aspect ratio near unity)  paling tahan terhadap fatigue crack  rekomen sebagai dental implan.

Wrought Alloys Alloy yang dibuat untuk diadaptasikan dalam bentuk prefabricated sebagai bahan restorasi Contoh : precision attachment, backing, wire dengan berbagai potongan melintang Komposisi : Pt-Au-Pd Au-Pt-Cu-Ag Au-Ag-Cu-Pd PD-Ag-Cu

WIRE ORTHODONTIK

Wrought Stainless Steel Alloys: Merupakan alloy dari iron dan karbon yang mengandung chromium, nickel, dan metal lain untuk meningkatkan kekuatannya Biasanya pada alat ortodontik dan instrumen endodontik Wrought Nickel-Titanium Alloy Digunakan sebagai wire dalam alat ortodontik High resiliency, limited formability, dan thermal memory Terdiri dari 55% nikel dan 45% titanium Shape-memory alloy

Noble Metals berat atom ± 100 & densitas 12-13 g/cm3 ruthenium, rhodium, dan palladium berat atom ± 190 & densitas 19-23 g/cm3 osmium, iridium, platinum, gold

Material Warna –Sifat Tarnished Combined Gold (Au) Kuning; lunak, mudah ditempa, elastik - Harus dicampur dengan copper, silver, platinum, dan logam lainnya untuk meningkatkan kekerasannya, durabilitas, dan elastisitasnya Planitum (Pt) Bluish-White; Kuat, elastis, lunak Gold-based  Mengeraskan, Warna lebih terang Palladium (Pd) White; Menyerap hydrogen, ½ kekerasan platinum Gold-based  Warna lebih terang Irrisidum (Ir) & Ruthenium (Ru) Mengurangi ukuran grain, meningkatkan sifa mekanikal Digunakan bersamaan dengan planitum Rhodium (Rh) Melting point 1996°C

Material Warna –Sifat Tarnished Combined Silver (Ag) White; lunak, elastis, konduktor panas dan listrik terbaik, Melting point 961,9°C Makanan mengandung sulfur Gold-based  Menetralkan warna merah, menambah kekuatan Palladium based  Memberi warna putih Copper ( Cu) Redish; Lunak, elastis, konduktor panas dan listrik yang baik. - Gold-based  Memberi warna merah, mengeraskan Palladium based  menurunan melting point, memperkuat Zinc (Zn) Blue-white; lunak, rapuh, kekuatan rendah, deoxidizing agent Kondisi lembab Alloy  Scarvenger Oksigen Indium (In) Gray-white; lunak, melting point 156.6°C Palladium-based  memberi warna kuning TIN (Sn) White; lunak Tidak pada udara normal Kombinasi dengan platinum dan Palladium  menambah kekerasan Gallium (Ga) Grey; Melting point 29.8°C Udara lembab Ceramic alloys  Bonding ceramic-metal Nickel (Ni) Terbatas Gold-based  Memutihkan alloy, meningkatkan kekuatan dan kekerasan

Komposisi alloy dan temperatur Axis horisontal  persentasi logam secara atomic ( at%) dan secara berat massa (w%) Persen atomic dan massa dapat berbeda, alloy dengan massa emas 50% hanya memiliki atom emas 25% Jika alloy berada diatas garis L  alloy berbentuk molten seutuhnya Jika berada dibawah garis S  alloy berbentuk solid Jika berada diantara garis L dan S alloy akan sebagian molten Sehingga untuk manipulasi hendaknya dipilih alloy dengan jarak L-S yang kecil sehingga hanya memiliki fase likuid singkat sebelum pengecoran

PENGERASAN ALLOY LOGAM MULIA Penggunaan alloy dari logam emas murni tidak disarankan  kurang keras dan kuat untuk memperkuat dilakukan manipulasi pada tahap solid solution dan ordered solution Contoh : penambahan 10% massa Cu dibanding dengan Au  tensile streght naik dari 105  395Mpa

STRUKTUR FASE PADA ALLOY LOGAM MULIA fase dibawah garis Solid dapat berbetuk solid solutions dan ordered solution Ordered solution Solid Solution Terdapat batasan pada area dibawah garis S Terjadi ketika 2 elemen alloy hanya berikatan pada area spesifik pada sisi krstal tertentu dari logam Tidak ada batasan pada area dibawah garis S Bermakna seluruh elemen larut sempurna satu dan lainnya pada seluruh suhu dan komposisi

Formulasi Noble Alloys Noble casting alloy yang ideal, harus ada: Low melting range dan solidus-liquidus temperature range yang sempit Strenght, hardness dan elongation yang cukup Kemungkinan berkarat dalam lingkungan mulut yang rendah Harga yang murah Gold dan palladium adalah dasar, dimana elemen lain akan ditambahkan untuk menjadi dental casting alloy Karena gold dan palladium: low melting points, low corrosion, dapat membentuk suatu bentuk solid saat ditambahkan elemen lain. Grain size: tambahan elemen seperti iridium dan ruthenium, dapat menghasilkan fined-grained casting. Menambahkan elemen ini dalam alloy dapat menghasilkan inti-inti di sepanjang alloy, sehingga memperkuat property mekanis

HARDNESS indikator kemampuan suatu alloy (campuran) untuk menahan deformasi permanen lokal terhadap beban oklusal. Hardness berhubungan dengan yield strenght. Alloy dengan yield strenght yang tinggi sulit di poles. Untuk Ag-Pd 155 kg/mm2, untuk Pd-Cu-Ga  425 kg/mm2 Rata-rata logam campuran  200 kg/mm2. Ag-Pd alloy rendah konsentrasi silver tinggi soft metal. Pd-Cu-Ga tinggi konsentrasi Pd tinggi hard metal ELONGATION Adalah pengukuran duktilitas dari alloy. Duktilitas kemampuan suatu struktur untuk menahan respon inelastik. Elongasi mengindikasikan apakah alloy dapat di mengkilapkan atau tidak. Alloy dengan elongasi tinggi dapat di buat mengkilap tanpa menimbulkan fraktur Soft condition elongasi noble dental casting alloy 8%-30% lebih duktil daripada base metal alloy dengan nilai elongasi 1-2% BIOCOMPATIBILITY Adalah elemen yang terkandung dalam nobel alloy yang dapat menimbulkan reaksi untuk rongga mulut  misalnya: alergi, toxic, atau respon biologis lainnya. Multipel-phase alloys > jumlah elemen yang dilepaskan daripada yang single phase alloy. copper, zinc, silver, cadmium, dan nickel > dilepaskan daripada gold, paladium, platinum, dan indium. Alloys yang kandungan high nobel metal tinggi < elemen yang dilepaskan daripada alloy yang kandungan high nobel metalnya sedikit atau tidak ada.

DENTAL IMPLAN

DENTAL IMPLANT Implant Design Contact with bone Composition Location used Subperiosteal Langsung pada permukaan tulang dibawah jaringan gingiva, tidak ada penetrasi tulang Cobalt-chromium-molybdenum Maksila dan mandibula Transosteal Keseluruhan melalui tulang, berpentrasi pada dinding kortikal Titanium/Ti alloy Mandibula saja Endosteal Di dalam tulang, penetrasi dalan dinding kortikal

Material implant harus compatible dengan tulang secara fisik maupun biologis sehingga tulang dapat berintegrasi dengan material, substansi dan remodeling struktur tulang sekitarnya (osteointegrasi) → koneksi implant-tulang yang stabil → support dental prosthesa → tekanan didistribusikan antara tulang dengan implant Perkembangan material impant untuk memaksimalkan osteointegrasi→ melapisi titanium alloy dengan bioaktif material (hidroksiapatit, bioaktif glass SiO2, CaO dan ceramic glass) → biointegrasi → bonding dengan jaringan alami secara langsung Hidroksiapatit : bonding dengan jaringan lebih baik, elastic properties, dapat menjadi barrier terhadap korosi metal. ceramic coating material: terbatas penggunaanya karena stabilitas long term kurang baik Faktor yang mempengaruhi endosteal implant: geometry, magnitude dari gaya, durasi gaya, tipe gaya, diameter implant dan panjang implant

DENTAL IMPLANTS Pelekatan implant Bentuk implant berdasarkan letak Screwed Cemented Bentuk implant berdasarkan letak Anterior  abutment berbentuk tapered Posterior  abutment berbentuk platform Bahan implant Titanium  Osseointegration Zirconia  Biointegration

ADAPTASI DAN BIOKOMPATIBEL IMPLANT 3 aspek penting : 1)Material implan dan jaringan 2) Efek implan pada jaringan lokal dan sistemik 3) Zona interfacial implan-jaringan Kesuksesan implan dipengaruhi faktor biomaterial dan biomechanical selain teknik operasi, penyembuhan jaringan serta kondisi sistemik dan dental pasien. RILIS ION Material implan dapat terkorosi dan dapat menimbukan respon baik lokal maupun sistemik Metal lebih rentan mengalami degenerasi kimia dibanding keramik Titanium  ditoleransi baik oleh tubuh (lapisan pasif oxide)  angka hancur rendah dan penghancuran kimia yang lamban  tulang dapat beregenerasi dan terbentuk osteointegrasi PERMUKAAN Implan saat ini dilapisi leh lapisan pasir halus, sehingga : Semakin kasar permukaan implant kontak implan-tulang semakin besar Berperan dalam aktivasi rangkaian biokimia yang mempercepat proses penyembuhan luka dan mendorong osteogenesis

RESTORASI CERAMIC METAL Syarat alloy pd ceramic-metal system Alloy memiliki melting temperarature tinggi > 100. Harus ada ikatan yang baik antara ceramic dan metal di dapat dari interaksi ceramic dengan metal oxide pada permukaan metal. Koefisien ekspansi termal dari ceramic dan metal harus kompatibel. Kekakuan dan kekuatan alloy harus adekuat. Resistensi terhadap high sag. Komposisi & sifat Noble-Metal Alloys untuk Restorasi Ceramic-Metal Au-Pt-Pd alloys  noble metal  krn bahan utama Au (mahal), tahan korosi, tingkat estetik baik. Au-Pd alloys  bahan utama terdiri dr Pd, ketahanan terhadap korosi baik, tingkat estetik kurang baik. Au-Pd-Ag alloys  kadar Pd < Au-Pd alloys & ditambahkan Ag, sifat mirip dengan Au-Pd. Pd-Ag alloys  tdk mengandung emas (noble metal ), sifat mirip dengan Au-Pd-Ag alloys kecuali alloy ini < dlm hal kepadatan. Pd-Cu alloys  tingkat paladium , kekuatan , kekakuan & elongasi sedang, densitas rendah, termasuk white alloy. Au-Pt-Pd alloys tingkat estetiknya baik  karena walaupun mengandung platinum & palladium, masih menghasilkan warna kuning hingga saat dipadu dengan ceramic, akan lebih mudah menghasilnya estetik yg baik bila dibanding white alloys. Au-Pd alloys  karena memiliki kadar Pd yg tinggi, alloys ini berwarna putih (keabu-abuan) sehingga akan kesulitan untuk menciptakan restorasi yg estetis.

Restorative Materials – Metals AMALGAM Merupakan suatu kombinasi logam solid yang terdiri dari liquid mercury dan berbagai partikel seperti perak dan tembaga. Tumpatan amalgam mudah diletakan di dalam kavitas, bukan merupakan material pencetus hipersentifitas, mencegah terjadinya kebocoran tepi dan memiliki ketahanan material yang sangat baik Kekurangan terbesar dari amalgam adalah terjadinya fraktur pada tepi atau margin tumpatan  marginal fracture  diperparah oleh ikatan timah-mercury yang terjadi saat Ag3Sn berkontak dengan mercury Lebih dari 90% dental amalgam adalah high-copper alloys. Dari high copper alloys, admixed alloys lebih sering digunakan dibanding tipe spherical, dan sedikit tipe iregular yang digunakan High copper alloy dipilih untuk mencapai restorasi yang memiliki kekuatan awal, perubahan minimal, ketahanan yang baikk terhadap korosi, dan ketahanan yang baik terhadap fraktur marginal

Amalgam Alloy Iregular Spherical Admixed Low copper Partikel iregular / spherical Mengandung Ag dan Sn High copper Admixed regular dan admixed unicomposition Partikel perak-timah iregular partikel perak-tembaga spherical Uncompositional spherical Iregular Spherical Admixed

Spesifikasi ADA/ANSI No.1 (iSO 24234) untuk beberapa tipe Alloy Amalgam Mercury in Mix (%) Compressive Strength (Mpa) Tensile Strength (Mpa) Creep (%) Dimensional Change (mm/cm) Elastic Modulus (GPa) 1 jam 7 hari 15 menit LOW COOPER 40 - 60 Alloys   Lathe-cut 53,7 45 302 3,2 51 6,3 -19.7 Spherical 46,2 141 366 4,7 55 1,5 -10.6 HIGH COOPER Admixed Dispersalloy 50 118 387 3,8 43 0,45 -1.9 Uncompositional Sybraloy 46 252 455 8,5 49 0,05 -8.8 Tytin 292 516 8,1 56 0,09 -8.1

Amalgamation Processes Low-Copper Alloys vs High-Copper Alloys Keduanya memiliki komponen utama berupa Ag3Sn yang bereaksi dengan mercury menghasilkan Ag2Hg3 fase matrix mayor pada amalgam yang sudah setting. beda: persentasi kandungan copper, efek dari kandungan high-copper pada reaksi amalgam high-copper: copper dihasilkan dari Cu3Sn. Jumlah copper yg cukup ini menjadikan phase Sn7-8Hg berkurang, dimana fase ini dianggap yang menyebabkan korosi pada pada low-copper amalgam  amalgam dengan kandungan copper tinggi lebih kuat dan tahan lama Kekuatan dari Variasi Fase Penyebarluasan dari crack dapat dihentikan dengan mengetsa spesimen untuk mengidentifikasi variase fase Hasil dari beberapa penelitian telah menunjukan urutan dari fase yang berbeda dari low-copper amalgam dari terkuat ke terlemah: Ag3Sn, fase silver mercury, fase tin-mercury, dan fase kosong

TERIMA KASIH