3 . 2 . 1 . 1  -  Les céramiques feldspathiques : le “modèle” des céramiques dentaires

Composition

  • Composition physique

La poudre est composée de grains de diamètre compris entre 4 et 100µm. Elle contient de plus des plastifiants hydrosolubles facilitant la mise en forme (alginate, sucres), et des colorants.

  • Composition minéralogique
    • Feldspath et feldspathoïdes composent la matrice vitreuse des céramiques.
      Température de fusion = 1100 à 1300°C
                                         • Feldspath :     Feldspath potassique (Orthose) : K2 Al2O3 6SiO2  -  Felspath sodique (Albite) : Na2O Al2O3 6SiO2
                                          • Feldspathoïdes :     Néphéline : 2Si02 Al2O3 (K ou Na)O - Leucite : 4 SiO2 Al2O3 K2O
    • Quartz : Compose la charpente cristalline. Température de fusion : 1700°C.
  • Composition chimique
    • Les oxydes principaux :    

      Oxyde de Silicium (silice), SiO2 : 55 à 78% (composant à la fois de la phase vitreuse et de la phase cristalline dispersée)
      Oxyde d’aluminium (alumine), Al2O3 : < 10% (composant de la phase vitreuse essentiellement mais aussi parfois phase cristalline, diminue alors la translucidité)

      A retenir : L’augmentation de la concentration en oxydes principaux s’accompagne d’une augmentation de la température de cuisson (frittage), de la tension superficielle, de la résistance mécanique et de la rétraction après frittage.

    • Les oxydes alcalins modificateurs :

      Oxydes de cations alcalins monovalents : 10 à 17% (Na2O, K2O, Li2O).
      Essentiellement modificateurs de la phase vitreuse.

      A retenir : Les oxydes modificateurs abaissent la température de ramollissement, augmentent le coefficient de dilatation thermique en dessous de la température de transition vitreuse et diminuent la tension superficielle et la viscosité.

      Explication : Les céramiques feldspathiques sont surtout utilisées pour l’émaillage des armatures métalliques des restaurations céramo-métalliques.
      La résistance de ces restaurations est étroitement liée à la formation d’une liaison céramique-métal forte. Plusieurs paramètres participent à l’établissement de cette liaison parmi lesquels l’étalement de la pâte de céramique sur l’armature métallique (dépendant du mouillage par la céramique de l’armature) et un coefficient de dilatation thermique des 2 matériaux très proche.
      Le coefficient de dilatation thermique des métaux est la plupart du temps très supérieur à celui des céramiques. Cela conduit, lors du refroidissement de la restauration après le frittage de la céramique, et dès que la céramique est devenue “solide” (en deçà de la température de transition vitreuse) à une forte rétraction du métal et une faible rétraction de la céramique. Si le différentiel n’est pas trop important, la mise en compression de la céramique en résultant peut permettre le blocage de la propagation de fissures et donc le renforcement de la restauration. Par contre, si le différentiel est important, une fracture de la céramique peut apparaître. C’est pourquoi, il est important de modifier e, l’augmentant le coefficient de dilatation thermique des céramiques, grâce aux oxydes modificateurs.

      De plus lorsque la concentration en K2O est élevée on obtient des céramiques dites de nouvelle génération (riches en leucite) qui possèdent des propriétés mécaniques plus élevées.

      Explication
      Les “nouvelles” céramiques feldspathiques  
      Les céramiques à fortes teneurs en K2O (11%) sont le siège de cristallisation à des températures comprise entre 700° et 1200°, en particulier de leucite (K2O, Al2O3, 4SiO2)
      La dispersion importante de ces cristaux de petite taille dans la matrice vitreuse permet une augmentation significative de leur résistance. Cependant elle entraîne une rétraction plus importante de ces matériaux lors du refroidissement. Ceci est du à son important coefficient de dilatation thermique et au changement de structure cristalline lors du refroidissement. La formation de fissures peut alors compromettre le renforcement de ces matériaux.
      De plus ce coefficient de dilatation thermique ne permet pas la “cuisson” de ces matériaux sur des armatures métalliques.

    • Les oxydes mineurs : ce sont les opacifiants, les fondants et les colorants

      • Opacifiants : 6 à 15% : ZrO2, SnO2, TiO2
      • Fondants : 0 à 5% : B203, Na2B4O7. Ils abaissent la température de cuisson (frittage).
      • Colorants : Oxydes métalliques et terres rares (agents fluorescents).

                                                     TiO2 pour le jaune
                                                     Fe2O3 pour le marron
                                                     CoO pour le bleu
                                                     NiO pour le gris
                                                     V2O5 pour le jaune

                      Fabrication industrielle
                     1ère étape : les constituants de base sont broyés.
                     2ème étape : les poudres obtenues sont mélangées avec de l’eau, à saturation.
                     3ème étape : un frittage est réalisé à une température d’environ 1300°C (température inférieure à la température de fusion).
                     4ème étape : la fritte obtenue est broyée, des colorants et des plastifiants pour le modelage sont enfin ajoutés

4/13