Electron microscopy study of ceramics multilayer coated on metal used for dental crowns

Étude de microscopie électronique sur un système céramique multicouches déposé sur métal pour couronnes dentaires.

¹ IPCMS, UMR 7504, ULP-CNRS, 23 rue du Lœss, BP. 43, 67034 Strasbourg Cedex 2, France
² ENSAM, Équipe MécaSurf, 2 cours des Arts et Métiers, 13617 Aix-en-Provence, Francee-mail: laurent.barrallier@ensam.fr
³ ENEA UTS MAT-COMP, CR Casaccia, via Anguillarese 301, 00060 S. Maria di Galeria Roma, Italye-mail: montone@casaccia.enea.it; Vittori@casaccia.enea.it
⁴ Univ. “La Sapienza", Dip. di Chimica, Gruppo di Strutturistica Chimica, P.le Aldo Moro 5, 00185 Roma, Italye-mail: m.colapietro@caspur.it

Corresponding author: adele.carrado@ipcms.u-strasbg.fr

Accepted: 23 June 2006

Abstract

Ceramic/metal bounds are used in a variety of dental applications, because this way combines the strength of the metallic substrate with the biocompatibility of ceramics and with its optical performance. For the combination of these different materials the Porcelain-Fused to Metal (PFM) technique has been developed as strengthening mechanism for porcelain. Two layers of dental porcelain are fused to a metal casting. The coefficient of thermal expansion of the porcelain must be suitably matched with that of the alloy and the melting range of the alloy must be raised sufficiently above the fusion temperature of the porcelain for a successful enameling operation. This paper is devoted to microstructural characterization of biocompatible ceramic coating, processed in order to obtain interface capable of self-anchoring to metallic substrate. The experimental part of this work comprises a variety of methods (XRD, TEM, EDS) for the microstructural characterization of the samples in order to characterize the ceramic/metal interface.

Résumé

Les revêtements vitrocéramiques sont utilisés sur des substrats métalliques dans nombreuses applications odontologiques. L’utilité des porcelaines dentaires (pour les méthodes de reconstruction) peut être étendue à la technique de la Porcelaine Fondue sur le Métal (PFM), en tant que mécanisme pour améliorer la résistance de la porcelaine. L’échantillon, objet de cette étude, est constitué d’un substrat d’alliage de palladium mis en œuvre par moulage et revêtu de deux couches de céramiques fonctionnelles. Le coefficient de dilatation thermique des deux céramiques doit être très proche de celui de l’alliage et l’intervalle de fusion de l’alliage de palladium doit être supérieur à la température de fusion de la porcelaine. Cet article est consacré à la caractérisation microstructurale d’un revêtement céramique biocompatible, traitée afin d'obtenir une interface capable d’assurer un bon ancrage mécanique avec le substrat métallique. La partie expérimentale comporte une variété des techniques (XRD, TEM, EDS) permettant la caractérisation microstructurale des échantillons et plus particulièrement l'interface céramique/métal.