etude métallographique et électrochimique des alliages et brasures

AVERTISSEMENT

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THESE pour lobtention du grade de

DOCTEUR DE LUNIVERSITE HENRI POINCARE en Physique et Chimie de la Matire et des Matriaux

par Pascal DE MARCH

ETUDE METALLOGRAPHIQUE ET ELECTROCHIMIQUE DES ALLIAGES ET BRASURES UTILISES EN

PROTHESE FIXEE DENTAIRE CERAMO-METALLIQUE

Prsente et soutenue publiquement le 17 fvrier 2011

Travaux dirigs par :

- Pierre Steinmetz (PU, Institut Jean Lamour) - Patrice Berthod (MCU-HDR, Institut Jean Lamour)

Jury :

Prsidente: - Batrice Walter (Professeur des Universits, Universit de Strasbourg)

Rapporteurs : - Paul Mariani (Professeur des Universits, Universit de la Mditerrane Aix-Marseille II) - Henri Buscail (Professeur des Universits, Universit Blaise Pascal Clermont-Ferrand II)

Examinateurs : - Pierre Steinmetz (Professeur des Universits, Nancy Universit-Universit Henri Poincar) - Christophe Rapin (Professeur des Universits, Nancy Universit-Universit Henri Poincar) - Patrice Berthod (Matre de Confrences des Universits, Nancy Universit-Universit Henri Poincar)

Invits : - Jean-Paul Louis (Professeur des Universits, Nancy Universit-Universit Henri Poincar) - Pierre Bravetti (Matre de Confrences des Universits, Nancy Universit-Universit Henri Poincar)

Institut Jean Lamour. Dpartement N2: Chimie et Physique des Solides et des Surfaces

Equipe Surface et interface, ractivit chimique des matriaux, (UMR 7198) CNRS

NANCY UNIVERSITE - UNIVERSITE HENRI POINCARE ECOLE DOCTORALE EMMA

Aux membres de notre jury de Thse :

A nos directeurs de Thse :

Monsieur le Professeur Pierre STEINMETZ, Doyen de la Facult des Sciences et Technologies de Nancy

Vous nous avez tmoign tout au long de notre thse une attention bienveillante et une confiance

permanente. Nous esprons que vous trouverez dans ce travail le tmoignage de notre

reconnaissance et de notre plus grand respect.

Monsieur le Docteur Patrice BERTHOD

Nous naurions jamais pu mener ce travail sans votre encadrement de chaque instant. Vous avez su

vous adapter la spcificit de notre parcours et de notre emploi du temps. Vos qualits

pdagogiques, votre comprhension, votre sens de la perfection et de laboutissement nous ont

ports bien au-del de ce que nous pensions tre capable de faire. La qualit de votre investissement

dans votre rle dencadrant est un exemple pour tous les universitaires, et les enseignants en

gnral. Soyez assur de notre profonde gratitude et de notre amiti sincre.

A nos rapporteurs:

Monsieur le Professeur Paul MARIANI, Prsident du CNU de Prothses (58-02)

Vous nous avez fait lhonneur daccepter de rapporter notre travail que nous esprons tre digne de

la confiance que vous nous avez accord lors de notre passage devant le CNU 58-02 en avril 2009.

Nous y avons apprci votre rigueur et votre bienveillance. La carrire universitaire que vous

parachevez cette anne est un exemple pour celle que nous venons de dbuter, et nous vous prions

de croire en notre profonde admiration.

Monsieur le Professeur Henri BUSCAIL, Directeur du LVEEM l'IUT d'Auvergne

Nous sommes trs honor que vous ayez accept dapporter votre point de vue de spcialiste en

corrosion sur lanalyse de notre travail. Recevez le tmoignage de notre sincre reconnaissance.

A nos examinateurs:

Madame le Professeur Batrice WALTER

Vous avez accept spontanment de participer notre jury et nous vous en remercions trs

chaleureusement. Nous sommes trs honors que vos comptences en prothse fixe puissent y

tre exprimes.

Monsieur le Professeur Christophe RAPIN

Vous nous avez aid ds le dbut de notre master mettre au point nos protocoles dtudes

lectrochimiques. Vous tes aussi le symbole de la coopration entre notre Facult dOdontologie et

lInstitut Jean Lamour. Pour la confiance que vous nous tmoignez mais aussi pour tous vos conseils

et vos encouragements, veuillez trouvez dans ce travail lexpression de notre reconnaissance et de

notre amiti.

A nos invits:

Monsieur le Professeur Jean-Paul LOUIS, Responsable du Dpartement de Prothses la

Facult dOdontologie de Nancy, Prsident de la section CNU 58.

Votre aide, vos conseils et votre soutien nous ont permis dacceder aux fonctions hospitallo-

universitaires que nous avons lhonneur dexercer en Prothses. Vos qualits pdagogiques et votre

parcours dans ce domaine sont aussi un exemple pour nous.

Nous esprons que vous trouverez dans ce travail un tmoignage digne de toute lattention et la

bienveillance dont vous faites preuve notre gard pour nous permettre de nous raliser chaque

jour davantage dans notre passion commune pour la prothse et son enseignement.

Monsieur le Docteur Pierre BRAVETTI, Doyen de la Facult dOdontologie de Nancy

Nous noublions pas que cest vous qui nous avez accueilli au sein des enseignants de la Facult

dOdontologie de Nancy. Vous avez t le premier nous encourager dans la carrire universitaire

que nous avons mne. Au cours de ce long et difficile parcours, nous avons toujours pu compter, et

en toutes circonstances, sur votre indfectible soutien. Vous tes galement le principal artisan du

partenariat de notre Facult dOdontologie avec le dpartement CP2S 206 de lInstitut Jean Lamour.

Soyez assur, Monsieur le Doyen, de notre plus sincre reconnaissance pour tout ce que vous avez

fait pour nous, mais aussi pour notre Facult. Nous sommes trs heureux de votre prsence au sein

de notre jury de Thse.

Un grand merci :

A la socit IVOCLAR-VIVADENT

Pour nous avoir fourni gracieusement tous les alliages dont nous avions besoin tout en nous laissant

une totale libert dans le choix de nos protocoles exprimentaux et dans lexploitation de nos

rsultats.

Au Docteur Claude Archien, Chef du Service dOdontologie de Nancy.

Pour nous avoir permis deffectuer notre recherche pendant lune de nos vacations hospitalires

durant notre assistanat.

Au Docteur Luc Babel

Pour nous avoir enseign les bases des rhabilitations prothtiques les plus complexes, pour nous

avoir form lanalyse et la pratique clinique de cette discipline.

Au Docteur Claude Launois

Pour tout lhritage universitaire quil nous a lgu, et pour nous avoir ouvert les portes des

confrences nationales.

Un grand merci tous ceux qui ont particip ce travail de recherche :

Pierre-Antoine Vigneron, prothsiste dentaire (Laboratoire Esthtique & Fonction, Epinal)

Pour la coule des alliages et la ralisation de brasures primaires

Christophe Daubinet, prothsiste dentaire (Laboratoire Vident, Dombasle)

Pour la ralisation des soudures laser

A tous les tudiants qui, au cours de leur stage de recherche, nous ont aid dans nos

exprimentations :

- Carine dAgostino,

- Emeline Haux,

- Victor Greset,

- Birsena Dervisevic,

- Aude Vallata,

- Leslie Janiaut,

- Laurent Kedinger,

- Pascale Corne,

- Ludivine Clment,

- Anne-Sophie Corroy

A Maxime Helfer

Pour les ICP, mais surtout pour sa grande loyaut

Nous sommes complmentaires et nous avons beaucoup de choses construire ensemble au sein du

dpartement de Prothses.

Nous esprons quil nous y rejoindra bien vite.

A Lionel Aranda

Pour les ATD, les dilatomtries, pour toutes les explications sur le fonctionnement du matriel, et

pour toutes les rparations

Au Service Commun de Microanalyse

Pour les analyses microsonde,

Pour les images MEB et les analyses EDS

Remerciements tous particuliers Alain Kohler

A tous les membres du laboratoire

Pour leur accueil et leurs conseils

A mes collgues du dpartement de Prothses de la Facult dOdontologie de Nancy

Pour leur soutien

A tous ceux qui nous ont aid dune manire ou dune autre

Etude mtallographique et lectrochimique des alliages et brasures utiliss en prothse fixe dentaire

cramo-mtalliques

Rsum :

Cette recherche porte sur ltude mtallographique et lectrochimique des brasures primaires et

secondaires pour huit alliages employs en prothse fixe dentaire (cinq de haute noblesse, un noble et

deux non nobles) et leurs brasures correspondantes ralises de faon conventionnelle. Des soudures

laser ont galement t ralises.

La premire partie de ltude concerne la caractrisation des proprits des alliages et des

brasures sur le plan de leurs proprits physiques, de leur microstructure, de leur comportement

mcanique. Ltude a rvle notamment quil pouvait exister des dfauts mtallurgiques plus ou moins

important au sein des alliages parent et des zone de liaison mtallurgiques.

Une deuxime partie de ltude porte sur le comportement lectrochimique des alliages et

brasures secondaires dans diffrents types dlectrolyte simulant la salive. Les alliages sont tudis

individuellement et en couplage galvanique. Leur comportement en corrosion est ainsi analys. Ces

tudes montrent que tous les alliages tudis (y compris les non nobles) prsentaient une trs grande

resistance la corrosion.

Mots cls : prothse fixe dentaire, alliages dentaires, brasures dentaires, microstructure, corrosion

Mtallographic and electrochemical study of alloys and solders used in metal-ceramic fixed

partial dentures.

Summary :

This study deals with metallographic and electrochemical properties of eight parent alloys used in

fixed partial denture (five High Noble, one Noble and two predominantly based alloy), and their

corresponding pre- and post-solder realized in conventionnal way. Laser solder have also been realized.

In the fisrt part of the study, parent alloys and their corresponding solders were caracterized by

considering their physical properties, microstructure and mechanical aspect. Different types of internal

defects were noticed in several parent alloys and solder joints.

The second main aspect of the study concerns electochemical comportement of parents alloys and

their post-solders alloys in diffent in several types of electrolyte simulating articificial saliva. Parent

alloys are study individually and in galvanic coupling conditions. The results show that all alloys of the

study (predominantly based alloys inclued) are very corrosion resistant.

Keywords : fixed partial denture, dental alloys, solders, microstructure, corrosion

3

Chapitre 1 : BRIDGES CERAMO-METALLIQUES : CONCEPTS & TECHNIQUES

1. Dfinition et problmatique des prothses fixes plurales (ou bridges) cramo-mtalliques

2. Natures des alliages pour restaurations cramo-mtalliques

3. Slection et composition des alliages de ltude

Chapitre 2: PROBLEMATIQUE

1. Intrt de ltude des armatures et de leurs brasures en prothse fixe

2. Etude des microstructures et proprits physiques : donnes actuelles

3. Etude de la corrosion des alliages et brasures : donnes actuelles

Chapitre 3: DETAILS EXPERIMENTAUX

1. Ralisation des chantillons issus dalliages de la gamme dIvoclar-vivadent

2. Elaboration des chantillons pour ltude des alliages Ni-Cr labors au laboratoire

3. Caractrisations mtallographiques

4. Proprits physiques et mecaniques des alliages

5. Etudes lectrochimiques

Chapitre 4 : ETUDE DES PROPRIETES CHIMIQUES ET MICROSTRUCTURALES

1. Composition des alliages

2. Tempratures de solidus et de liquidus

3. Microstructures et compositions des alliages brut de coule

4. Influence des traitements thermiques

5. Etude des variations des coefficients de dilatation thermique (CDT) avec les traitements thermiques

6. Aspect mtallographiques des brasures primaires et secondaires

7. Aspect mtallographiques des soudures laser

Chapitre 5 : ETUDE DU COMPORTEMENT ELECTROCHIMIQUE DES ALLIAGES PARENTS ET DES BRASURES SECONDAIRES

1. Comportements dans la solution de NaCl 9g/L

2. Comportements dans la salive artificielle AFNOR pH=7,40

3. Comportements dans la salive artificielle de Fusayama modifie pH=2,3

4. Ractions lectrochimiques lies au solvant, aux conditions daration

5. Synthse du comportement gnral des alliages en fonction du type dlectrolyte employ

Chapitre 6 : CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

1. Slection des alliages tudis

2. Ralisation des chantillons

3. Exprimentations

CH .1 : BR I D G E S CE R A M O -M E T A L L I Q U E S : C O N CE P T S E T T E C H N I Q U E S

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1. DEFINITION ET PROBLEMATIQUE DES PROTHESES FIXEES PLURALES (OU BRIDGES) CERAMO-METALLIQUES

1.1. Dfinition gnrale

Une prothse fixe plurale (nomme galement prothse partielle fixe ou encore bridge) est un

dispositif fix sur des lments dentaires ou des implants et qui remplace une ou plusieurs dents

absentes.

Les prothses plurales cramo-mtalliques sont composes dune infrastructure mtallique

recouverte dune vitrocramique cosmtique permettant de restaurer la forme et la couleur des dents

naturelles (fig.1.1).

Figure 1.1 Infrastructure mtallique ( gauche) et bridge cramo-mtallique en situation clinique ( droite)

La ralisation de la prothse implique alors deux grandes tapes :

- la conception et la mise en uvre de linfrastructure mtallique,

- le modelage et la cuisson de la cramique cosmtique sur cette infrastructure.

Linfrastructure assure la solidit de la prothse notamment en soutenant mcaniquement la

structure en cramique, fragile par nature. Cet ensemble permet dassurer la prennit de la pice

prothtique comme celle des dents supports.

LAmerican Dental Association (ADA) dfinit (1.1) ainsi les principaux composants dun bridge

(1986) (fig. 1.2) :

- les moyens dancrages sont les lments coronaires fixs sur les dents supports ou les implants,

- les intermdiaires sont les lments qui se substituent aux dents manquantes et qui

dterminent la trave de la pice prothtique.

- les connexions sont les zones de jonction entre les diffrents lments (ancrages et

intermdiaires)

1.1. Council on Dental Care Programs : code on dental procedures and nomenclature. J Am Dent Assoc 1991;122(3):91-97

CH .1 : BR I D G E S C E R A M O -M E T A L L I Q U E S : C O N CE P T S E T T E CH N I Q U E S

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Figure 1.2 : Les principaux composants dune armature de bridge

1.2. Ralisation de linfrastructure mtallique

Avec lavnement et le dveloppement des procds de CFAO (Conception et Fabrication Assiste

par Ordinateur), les infrastructures mtalliques peuvent tre ralises par frittage laser ou par usinage

direct dans un lingot de mtal partir dun fichier numrique dterminant toute la gomtrie de la

pice raliser.

Toutefois, la trs grande majorit des armatures mtalliques sont ralises par la technique de

fonderie cire perdue partir dune maquette en cire. Cest donc cette technique de mise en uvre

que nous avons retenue pour notre tude.

Selon la conception de la prothse, une partie plus ou moins importante de linfrastructure nest

pas au final recouverte de cramique cosmtique. En effet une bande mtallique horizontale plus ou

moins haute au niveau du collet des dents (bandeau mtallique), et des zones de fraisages destines

recevoir des lments dune prothse amovible infrastructure mtallique constituent des parties de

linfrastructure qui restent donc exposes au milieu salivaire et lenvironnement buccal.

1.3. Brasures et soudures en prothse fixe

La ralisation de bridges cramo-mtalliques monolithiques (armature dune seule pice) nest

pas toujours possible et il est quelquefois ncessaire de recourir la runification mtallurgique de

plusieurs lments pour plusieurs raisons :

- il y a dformation au niveau dun des lments

- lajustage priphrique dun moyen dancrage est insuffisant et doit tre repris

- la porte du bridge est trop importante pour que la mise en place soit prcise demble (1.2)

- la matrise de la ralisation de la cramique cosmtique et les impratifs de solidarisation des dents

support ncessitent la runification de plusieurs parties recouvertes de cramique en une seule

pice.


9

Plusieurs procds permettent dtablir ou de rtablir la continuit mtallurgique dune

infrastructure mtallique coule.

1.3.1. Soudure ou brasure

Souder consiste assembler deux pices mtalliques par lintermdiaire dun joint de mtal, la

soudure ou la brasure.

En mtallurgie le brasage est dfini comme une opration d'assemblage de pices mtalliques au

moyen d'un mtal d'apport l'tat liquide, dont la temprature de fusion (liquidus) est infrieure celle

des pices assembler, et qui mouille le mtal de base qui, lui, reste solide et ne participe donc pas par

fusion la constitution du joint (1.3). On appelle soudage, l'assemblage l'aide d'un mtal d'apport de

mme nature que les pices assembler.

La soudure est le rsultat du soudage. Ce dernier peut tre ralis l'aide d'un chalumeau, d'un

arc lectrique (soudage l'arc) ou dun faisceau laser. Les pices et le mtal d'apport sont mis en fusion

pour raliser la soudure. Le soudage peut aussi tre ralis sans mtal d'apport, en portant lextrmit

des pices fusion.

Pour les brasures lassemblage dpend de la capacit de mouillage des surfaces assembles par la

brasure, et non des intervalles de fusion des lments mtalliques en prsence.

Si une brasure est ralise correctement, il ny a ni fusion, ni modification des composants.

Pendant la procdure de brasage, une couche dinterdiffusion stablit entre la brasure et lalliage chaud

et solide.

La brasure peut tre utilise pour runir deux parties dune armature dans la ralisation dun

bridge. Une grande propret est la premire exigence respecter pour russir cette opration, puisque

la mouillabilit est essentielle. Les produits de corrosion, oxydes et sulfures, qui peuvent tre dus la

coule ou qui apparaissent la surface des mtaux chauffs, sont susceptibles de nuire la qualit de

lassemblage.

Les facteurs dcisifs pour le succs long terme dune brasure sont la rsistance larrachement

(qualit de la couche de diffusion) et la rsistance la corrosion

1.3.2. Les brasures primaires

Pour les infrastructures mtalliques coules, le procd dlaboration est gnrateur

dimprcisions lies la dformation hlicodale de la maquette en cire lors de sa dsinsertion du

modle de travail. Les alliages dentaires destins la confection des armatures de bridges peuvent tre

coups et runis de manire fiable grce aux brasures primaires ou par des procds de soudure au

laser qui permettent alors de rtablir la continuit mtallurgique de linfrastructure ainsi corrige.

1.2. Shillingburg H.T. Bases fondamentales en prothse fixe.- 3me dition. Paris : Editions CdP, 1998, pp. 509-535 1.3 Philibert J et al. Mtallurgie : du minerai au matriau 2e ed. Dunod, Paris, 2002


10

La brasure primaire est ralise avec un matriau haute temprature de fusion, qui est fondu au

chalumeau au niveau dune coupe dans larmature avant llaboration de la cramique. Dans le cas

dune restauration cramo-mtallique, ce type de brasure est intgralement recouvert de matriau

cosmtique (cramique) et nest donc pas expos directement au milieu buccal.

1.3.3. Les brasures secondaires

Pour la brasure secondaire, la brasure basse temprature de fusion est fondue dans un four

aprs la cuisson de la cramique. Les brasures secondaires compensent tous les dplacements ventuels

des prparations entre les prises dempreinte et la ralisation du bridge. Elles liminent les

dformations pouvant tre dues la cuisson de la cramique. Elles permettent aussi au cramiste de

travailler sur des secteurs moins importants, et donc de maintenir le gradient dhumidit ncessaire

loptimisation des qualits esthtiques de la cramique.

Les diffrents secteurs cramo-mtalliques sont raliss successivement puis sont finalement

solidariss par la brasure secondaire. Dans ce cas la rgion de la brasure secondaire nest pas recouverte

de matriau cosmtique et se trouve directement en contact avec le milieu buccal et la salive. Elle doit

tre prvue ds la conception de linfrastructure coule et des plages mtalliques se faisant face sont

conues sur les diffrents lments contigs destins tre ainsi runis.

En pratique les brasures secondaires sont ralises au laboratoire laide du four employ pour la

cuisson de la cramique. Les brasures secondaires ralises dans un four sont au moins aussi rsistantes

que les brasures primaires faites au chalumeau (1.4, 1.5).

1.3.4. Les brasures infrarouge

Une autre mthode de brasure utilise une machine infrarouges. Le dispositif localise le rayon

dnergie infrarouge dune lampe tungstne-iode 3400C dans une enceinte close sous atmosphre

contrle. Aucune diffrence de porosit ni de solidit na t constate entre des brasures au

chalumeau et les brasures aux infrarouges (1.6), mais ces dernires ncessitent plus de temps et surtout

un quipement spcifique trs onreux.Les brasures ralises par la technique infrarouge ne font pas

lobjet de notre tude.

1.4 Stade EH et al. Preceramic and postceramic solder joints. J. Prosthet. Dent., 1975, Nov, 34 (5) : 527-32. 1.5 Rosen H. Ceramic/metal solder connectors. J. Prosthet. Dent., 1986, Dec, 56 (6) : 671-7 1.6 Cattaneo G et al. Comparaison of tensile trenght of solder joint by infrared and coonventional torch technique J.

Prosthet. Dent., 1992, 68 : 33-37


11

1.3.5. Les soudures laser

Le soudage par faisceau laser en odontologie est apparu dans les annes 90. Un faisceau laser de

haute nergie produit une chaleur focalise un endroit prcis o le matriau va tre port sa

temprature de fusion. La diffusion thermique au sein de la pice est trs faible et il est possible de

travailler sur de trs petites surfaces. Si un apport de mtal est ncessaire, il peut tre de mme nature

que lalliage de base puisque limpact laser trs puissant et trs bref permet de fondre un alliage dont la

temprature de fusion est leve (1.7). Il en rsulte une soudure qui demeure homogne en

composition avec lalliage de base (1.8, 1.9)

1.4. Spcificits lies lapplication de la cramique cosmtique

Les restaurations cramo-mtalliques de prothse fixe sont constitues dune infrastructure

mtallique qui assure la rsistance de lensemble et qui est recouverte dune cramique cosmtique

destine reproduire la forme et la couleur des dents naturelles.

Les cramiques employes pour ce type de restauration sont des vitrocramiques feldspathiques

biphases constitues globalement dune charge cristalline de quartz disperse dans une phase vitreuse.

La cramique est modele partir dune poudre qui, mlange un liquide de modelage, donne

une pte crue . Les diffrentes nuances sont appliques par stratification au pinceau sur

linfrastructure par le cramiste. Une cuisson dans un four adapt permet dassurer le frittage et la

transformation de la pte crue en cramique cuite. Plusieurs applications de cramiques un peu

diffrentes, et donc plusieurs cuissons, sont ncessaires la ralisation dun lment cramo-mtallique

fini :

- La cramique opaque permet de masquer linfrastructure sous-jacente. Elle est applique en

deux fines couches cuites individuellement et successivement autour de 900C. Elle assure aussi

la liaison cramo-mtallique

- Les cramiques dites dentine et mail sont employes ensuite pour raliser le modelage

de la dent prothtique. Leur cuisson se situe une temprature lgrement plus basse que

lopaque. Compte tenu de la rtraction du matriau d au frittage pendant la cuisson, au moins

une seconde application de dentine/mail est ncessaire pour rtablir la forme de la dent, ce qui

implique une nouvelle cuisson dite cuisson de correction

- Afin de donner un aspect lisse et brillant au produit fini, une dernire cuisson dite de

glaage est ralise. Il sagit dun procd dautovitrification contrle.

1.7 Bertrand C et al. Apport des soudures au laser en prothse. Cah Proth 2008 ; 141 :55-63 1.8 Bertrand C. La soudure laser en odontologie, une technique davenir pour le laboratoire de prothse. Rev Art Tech

Dent1995;6:363-368 1.9 Bertrand C et al.The laser welding technique applied to the non precious dental alloys. Procedures and results. Br Dent J

2001;190:255-257


12

-

Ainsi la mise en uvre de la cramique cosmtique ncessite au minimum 5 cycles de cuisson

autour de 900C (2 cuissons dopaque, 2 cuissons de dentine, 1 cuisson de glaage). Linfrastructure

mtallique qui est prsente sous la cramique pendant toutes ces cuissons, les subit donc comme des

cycles thermiques susceptibles den modifier la microstructure ou les proprits.

Dans notre tude, les cycles thermiques correspondant aux diffrentes tapes de cuisson de la

cramique sont appliqus sur nos chantillons de faon retrouver le mme tat mtallurgique que

dans les infrastructures prothtiques en service.

1.5. Spcificits des infrastructures mtalliques recouvertes de cramiques

Les infrastructures mtalliques destines tre recouvertes de cramique cosmtique doivent

prsenter des proprits spcifiques pour permettre la liaison cramo-mtallique et compenser les

faibles proprits mcaniques de la cramique qui les recouvre.

Ces proprits spcifiques sont lies la fois la nature mme des alliages employs mais aussi

des procds de mise en uvre tels que des traitements thermiques particuliers qui seront reproduits

dans la prparation de nos chantillons exprimentaux.

1.5.1. Compatibilit des tempratures de fusion et des coefficients de dilatation thermique

Il est essentiel que les tempratures de fusion et les coefficients de dilatation thermique (CDT)

des deux composants dun lment cramo-mtallique (alliage et cramique) soient compatibles.

La temprature de dbut de fusion des alliages utiliss pour les alliages cramo-mtalliques

doit tre suprieure de 170C 180C la temprature de cuisson la plus leve de la cramique pour

que lalliage ne fonde pas et ne se dforme pas lors de la cuisson de ce matriau cosmtique.

Par ailleurs, un cart de CDT de 1,7.10-6 /C (1.10) suffit provoquer la rupture de la liaison

cramo-mtallique. Ainsi, le CDT de lalliage doit tre trs lgrement suprieur celui de la cramique

de recouvrement afin de la maintenir en compression une fois la liason cramo-mtallique tablie, mais

sans que cet cart ne dpasse 1.10-6 /C. (Figure 3)


13

Figure 1.3 : correspondances des CDT entre alliage et cramique

1.5.2. Traitement s de surface des alliages

Nettoyage de surface des alliages

Toute particule dabrasif ou de revtement fixe la surface des alliages peut soxyder et librer

des gaz au cours de la cuisson de la cramique. Les huiles laisses par la peau lors des manipulations

sont une autre forme de contamination. Un jet de vapeur est efficace pour supprimer ces pollutions de

la surface de lalliage (1.11). Nous retiendrons ce procd de nettoyage dans nos exprimentations.

Traitement doxydation des alliages

Les traitements doxydation sont raliss avant lapplication de la cramique. Leur rle est

damliorer trs sensiblement la qualit de la liaison avec le mtal. La rsistance de la liaison cramo-

mtallique est en effet faible avec lor, lor-palladium et largent-palladium nayant pas subi de

traitement thermique spcifique (1.12). Ces traitements sont spcifiques pour chaque type dalliage et il

est recommand de suivre les indications du fabricant. Selon la nature de lalliage, la monte en

temprature se fait sous atmosphre ou sous vide et la dure des paliers varie.

Le traitement thermique des alliages nobles provoque loxydation de ltain, du gallium de

lindium et du zinc dans les alliages. Les oxydes correspondants qui se forment en surface de lalliage

jouent un rle important dans ltablissement de la liaison avec la cramique (1.13).

Les alliages non nobles soxydent facilement et leur oxydation doit de fait tre soigneusement

contrle.

Aprs loxydation, la majorit des alliages est traite par sablage avec des particules dalumine de

granulomtrie 50m pour diminuer lpaisseur de la couche doxyde dont une trop grande quantit

nuirait la liaison cramo-mtallique.

Par ailleurs, de lhydrogne qui peut tre introduit dans lalliage au cours de sa fusion risque de

compromettre la liaison cramo-mtallique en se librant durant la cuisson de la cramique (1.14).

Ainsi, le cycle doxydation pralable lapplication de la cramique permet le dgazage de lalliage en

plus de former la couche doxyde superficielle.

1.10 Shell JS, Nielson JP. Study of the bond between gold alloys and porcelain. J Dent Rest 1962;41:1424-1437

1.11 Stein RS, Kuwata M. A dentist and a dental technologist analyze current ceramo-metal procedures. Dent Clin North Am 1977;21:729-749

1.12 Jochen DG et al. Effect of metal surface treatment on ceramic bond strength. J Prosthet Dent 1986;55:186-188. 1.13 Mc Lean JW. The Science and the Art of Dental Ceramics, Vol 1.The Nature of Dental Ceramics and the Clinical Use.

Chicago, Quintessence Publishing Co. 1979 1.14 McLean JW, Sced IR. Bonding of dental porcelain to metal. The gold alloy/porcelain bond. Tans Br Ceram Soc 1973;

72:229-233


14

2. NATURES DES ALLIAGES POUR RESTAURATIONS CERAMO-METALLIQUES

2.1. Classification des alliages

LADA a tabli en 1984 une classification des alliages dentaires selon leur composition et leur

comportement lectrochimique. Les alliages sont classs selon leur niveau de noblesse en Hautement

Noble , Noble , non noble ou base mtal (PB)

Tableau 1-I : Classification de l'ADA (1983)

Alliages dentaires pour la prothse fixe Teneur en Or

+ mtaux du groupe des platinodes*

Alliages hautement nobles > 60% (Au > 40%)

Alliages nobles > 25% (Or non ncessaire)

Alliages non nobles (PB) < 25% (Or non ncessaire)

* groupe platinodes = platine, palladium, rhodium, iridium, osmium et ruthnium

Lorganisme de certification Identalloy vrifie la compatibilit des alliages avec la classification

ADA et dlivre au fabricant un certificat de conformit en dsignant les trois catgories par des

symboles alphabtiques :

- HN (High Noble) pour les alliages de haute noblesse,

- N (Noble) pour les alliages nobles,

- PB (Predominantly Base) pour les alliages base de mtaux non nobles.

Notons par ailleurs que ce sont les normes ISO (1.15) qui, au niveau international, dcrivent les

exigences essentielles dfinissant pour les alliages dentaires les rsultats atteindre en terme de qualit

et les risques traiter.

La slection dun alliage pour une restauration prothtique doit tre un acte rflchi et raisonn

effectu en fonction de critres fonctionnels, techniques, esthtiques et conomiques. Les diffrents

alliages dentaires prsentent chacun des qualits spcifiques lies leur composition chimique, leur

microstructure et leur procd de mise en uvre. La confrontation de ces proprits intrinsques au

contexte clinique biologique et fonctionnel ainsi quau type de restauration envisag permet de choisir

lalliage le mieux adapt (1.16-1.18).

1.15 ISO 9693. 2000: Systmes pour restaurations dentaires mtallo-cramiques 1.16 Burns DR et al. A review of selected dental literature on contemporary provisional fixed prosthodontic treatment:

report of the Committee on Research in Fixed Prosthodontics of the Academy of Fixed Prosthodontics. J Prosthet Dent. 2003 Nov;90(5):474-97.

1.17 OBrien WJ Dental materials and their selection 3rd edition. 2002 Quintessence Publishing Co 418p 1.18 Wataha JC Alloys for prosthodontic restorations. J Prosthet Dent. 2002 Apr;87(4):351-63.


15

2.2. Spcificits des alliages pour restaurations cramo-mtalliques

Naylor (1.19) dfinit six proprits essentielles qui distinguent les alliages destins tre

recouverts de cramique :

1) Ils doivent tre capables de soxyder en surface pour tablir une liaison chimique avec la

cramique dentaire. Si, les alliages base prdominante prsentent une tendance naturelle

soxyder lorsquils sont soumis llvation de temprature dans le four cramique, les

alliages nobles se comportent de manire oppose. Compte tenu des lments nobles (or et du

groupe du platine) qui ne soxydent pas, des traces dlments non nobles doivent tre ajouts

pour que cette oxydation puisse avoir lieu.

2) Ils doivent tre composs de manire ce que leur coefficient de dilatation thermique soit

lgrement suprieur celui de la cramique, de manire la maintenir en compression lors

du refroidissement. Cette compatibilit thermique doit tre maintenue durant tous les

processus dlvation de temprature et de refroidissement de chaque cycle de cuisson de la

cramique.

3) Leur temprature de dbut de fusion doit tre largement suprieure aux tempratures de

cuisson de la cramique qui, des premires cuissons dopaque jusquau glaage, ne doivent pas

induire de distorsion de linfrastructure mtallique.

4) Ils ne doivent pas subir de dformation lors des cuissons rptes des diffrentes tapes de la

mise en uvre de la cramique. Cette capacit rsister des hautes tempratures de manire

rpte est souvent associ la notion de rsistance haute temprature ou rsistance

laffaissement.

5) Ils doivent rpondre aux quatre premiers critres et satisfaire les exigences du laboratoire de

prothse concernant la facilit de mise en uvre.

6) Ils doivent rpondre aux critres de biocompatibilit.

2.3. Les systmes des alliages (daprs Naylor) (1.19)

La composition des alliages est bien sr le premier facteur qui en dtermine les proprits

physiques, mcaniques et lectrochimiques. Chaque lment qui les compose y joue un rle spcifique.


16

2.3.1. Les principaux systmes de haute noblesse

Systme haute teneur en or

Les alliages de cette catgorie prsent une trs haute teneur en or (de 90 99,9%). Certains

dentre eux peuvent contenir jusqu 2% de platine. Ils sont trs faciles couler et lalliage obtenu est de

couleur jaune trs chaude qui constitue un avantage pour le rendu esthtique de la restauration finale.

Cependant, les alliages trs haute teneur en or sont mous, mcaniquement faibles et sont donc

recommands pour des restaurations unitaires. Ils doivent tre intgralement recouverts de cramique.

Ils sont trs chers.

Systme or-platine-palladium

Cest lun des plus anciens systmes mais il est peu employ compte tenu du prix trs lev de ces

alliages. Les proportions dor de platine et de palladium varient beaucoup selon les alliages (mais lor y

reste dominant), ce qui peut conduire des alliages jaunes ou blancs. Ils prsentent une excellente

liaison avec la cramique, sont trs rsistants la corrosion et aux ternissures, trs facile mettre en

uvre (coule, grattage, polissage). Cependant ils sont assez faibles mcaniquement, de faible duret et

ne sont pas recommande pour les bridges de grande porte. Ils sont aussi trs coteux.

Systme or-palladium-argent

Ils ont t dvelopps pour surmonter les inconvnients du systme prcdent (faibles duret et

rsistance mcanique, cot lev).Riches en or, ils sont trs rsistants la corrosion. Le CDT de ces

alliages est lev et ils peuvent induire des discolorations de la cramique lis la prsence dargent. Ils

peuvent tre de couleur jaune ou blanche.

Systme or-palladium

Ces systmes conduisent des alliages blancs. Ils sont trs faciles couler et prsentent

dexcellentes proprits mcaniques par rapport aux prcdents systmes. Leur densit est aussi

moindre. La formule la plus populaire est 51,5% dor, 38,5% de palladium et 5% de gallium avec de

petites quantits dindium et dtain. Loxydation de ces alliages conduit la formation doxydes de

gallium en surface qui ragissent chimiquement avec la cramique et participent la liaison cramo-

mtallique. Toutefois, ces alliages sont incompatibles avec les cramiques dont les CDT sont trop levs.

Le cot de ces alliages reste trs lev compte tenu des matires premires quils contiennent.

1.19 Naylor WP. Introduction to metal-ceramic technology 2009 Quintessence Publishing Co 224p


17

2.3.2. Les principaux systmes des alliages nobles

Systme palladium-argent

Il offre une alternative plus conomique aux systmes de haute noblesse et prsente nanmoins

dexcellentes proprits physiques. Ils ont une bonne coulabilit avec la technique classique du

chalumeau mais ils peuvent poser des problmes avec la technique de coule par induction due une

surchauffe. Leur liaison avec la cramique est bonne. Ils prsentent aussi dexcellentes proprits

mcaniques et conviennent aux bridges de grande tendue.

Toutefois, lun de leur dsavantage dcrit est une tendance verdir la cramique. La mise en

uvre de ces alliages ncessitent une matrise des techniques et procds de coule qui doivent leur

tre spcifiquement adaptes, de mme que le choix de la cramique qui doit tre adapt.

Systme haute teneur en palladium

Ce systme trs riche en palladium distingue trois sous-groupes : le premier contenant du cobalt,

le second du cuivre et le troisime contenant 79% de palladium et 2% dor. Certains fabricants estiment

que lintroduction dun lment noble en faible quantit permet den amliorer microstructure.

Les alliages palladium-cobalt et palladium cuivre ne se sont pas imposs cause de la formation

dun oxyde de surface trs sombre, dune faible rsistance aux hautes tempratures et de dfauts

dajustage marginaux au niveau du joint dento-prothtique (avec le cuivre notamment). La deuxime

gnration qui contient une petite quantit dor et dargent offre une rsistance haute temprature

nettement amliore et la formation dune couche doxyde beaucoup plus lumineuse. Le cot de ces

alliages reste bien sr trs intressant par rapport ceux de haute noblesse.

2.3.3. Les principaux systmes des alliages base prdominante

Deux principaux systmes sont trs largement employs : lun bas sur le nickel et le second sur le

cobalt. Les deux contiennent du chrome comme constituant secondaire principal. Le chrome permet la

formation dune couche de passivation extrmement fine sur la surface de lalliage le protgeant ainsi

de la corrosion par lenvironnement. Notons quil existe dautres systmes base prdominante comme

le systme Cobalt-palladium de lalliage Calisto CP (Ivoclar-Vivadent), rcents et encore peu rpandus.

Systme nickel-chrome

Il sagit tout dabord sun systme trs conomique employ en prothse fixe pour les

restaurations unitaires et plurales (bridges). Ces alliages prsentent de trs bonnes proprits

mcaniques permettant la ralisation dlments de trs faible paisseur. Les principales difficults lies

aux difficults de couler ces alliages de faible densit ont t surmontes par lamlioration des

revtements et des techniques de coule spcifiquement adaptes. Toutefois, la fusion et la coule de

ces alliages est beaucoup plus difficile de mme que la ralisation de soudures et de brasures. Par


18

ailleurs les ruptures de liaison avec la cramique cosmtique sont beaucoup plus frquentes au travers

de la couche doxyde (paisse avec ces alliages).

Systme cobalt-chrome

Comme les alliages nickel-chrome, les alliages cobalt-chrome offrent une alternative conomique

aux alliages nobles. Trs employs en prothse amovible partielle pour la ralisation des prothses

amovibles partielles infrastructure mtallique, ils peuvent galement tre employs en prothse fixe

cramo-mtallique. Le constituant majeur tant le cobalt et non le nickel, le terme dalliage cobalt-

chrome est prfrer celui de chrome-cobalt pourtant plus usuellement employ. Ces alliages offrent

notamment une alternative pour les consommateurs qui souhaitent viter le nickel pour son caractre

allergne possible. Par rapport aux alliages du systme nickel-chrome, les alliages cobalt-chrome sont

toutefois encore plus difficiles mettre en uvre, leur duret est encore plus leve et ils forment une

couche doxyde encore plus importante. Aussi, le recul clinique de ce type de ralisation reste encore

faible.

Les autres systmes

Ces systmes incluent les alliages base de titane et autres systmes mineurs apparus

rcemment sur le march comme le systme Co-Pd (Callisto CP ; Ivoclar-Vivadent ; Co 56%, Pd 28%) o

un systme base de cuivre (78,7% pour lalliage NPG+2) contenant galement du nickel, du fer, du

zinc, du manganse et 2% dor. Tous les alliages qui correspondant ces systmes peuvent tre classs

parmi les alliages nobles ou le plus souvent base prdominante.

2.4. Le rle des constituants des alliages (1.19, 1.20)

2.4.1. Constituant des alliages nobles.

Les alliages nobles sont constitus partir dlments de base du groupe des platinodes auxquels

sont ajouts en proportion variable largent, le cuivre et, selon les alliages, des micro additions de

ruthnium, indium, fer, manganse, zinc, tantale, tain, gallium, nobium

Constituants principaux.

Lor (Au) : il garantit la grande rsistance la corrosion et aux ternissures de lalliage, amliore sa

mise en uvre et peut tre bruni. Il confre lalliage sa ductilit et augmente sa densit et lui donne

par ailleurs sa couleur jaune.

Point de fusion = 1064C

1.19 Naylor WP. Introduction to metal-ceramic technology 2009 Quintessence Publishing Co 224p 1.20 Dossiers de lADF: Les alliages dentaires 2004


19

Le platine (Pt) : Il augmente la duret des alliages base dor, mais aussi lensemble de leurs

proprits mcaniques. Il amliore encore leur rsistance la corrosion, la ternissure ainsi qu la

fatigue thermique. Additionn lor, il amliore encore la rsistance la corrosion. Son utilisation est

limit car il lve lintervalle de fusion de lalliage et augmente la densit des alliages qui ne sont pas

base dor. Il appartient au groupe des platinodes.


Le Palladium (Pd) : il augmente la rsistance mcanique, la duret (en association avec le cuivre),

la rsistance la corrosion et aux ternissures des alliages base dor. Le palladium lve la temprature

de fusion des alliages qui le contiennent et en amliore la rsistance la fatigue thermique. Par ailleurs,

il blanchit lalliage dor plus que tout autre constituant (5 6% de palladium suffisent blanchir

compltement un alliage). Il appartient galement au groupe des platinodes.


Largent (Ag) : il abaisse lintervalle de fusion des alliages, en amliore la fluidit et permet le

rglage des accords des coefficients de dilatation thermique (CDT) des alliages base dor et de

palladium. Le CDT de largent (19,1.10-6/C) est considrablement plus lev que celui de lor (14,4. 10-

6/C), et celui du palladium (11,8. 10-6/C). Largent est connu pour induire des discolorations de

certaines cramiques et pour avoir une affinit absorber loxygne, ce qui peut conduire des

porosits lors de sa coule. Laddition de petites quantits de zinc et dtain permet de limiter cette

absorption. Largent se corrode par ailleurs en prsence de sulfures. Ainsi bien quil soit considr parmi

les lments nobles, il nest pas universellement peru comme tel lorsquil est employ dans la cavit

buccale.


Le Cuivre (Cu) : il est employ comme agent durcisseur et augmente la rsistance mcanique de

lalliage tout en diminuant sa densit. Il abaisse lintervalle de fusion des alliages et permet aux alliages

base dor, de platine, de palladium et dargent de ragir aux traitements thermiques. Le cuivre aide en

effet la formation doxydes qui jouent un rle dans la liaison cramo-mtallique. Le cuivre diminue la

rsistance la corrosion de lalliage et son utilisation doit donc tre limite.



20

Constituants mineurs

Lindium (In): il abaisse lintervalle de fusion des alliages base or, en amliore la fluidit et

renforce les proprits mcaniques des alliages. Il est galement additionn aux alliages de type or-

palladium pour former une couche doxyde favorable la liaison cramo-mtallique. Il augmente par

ailleurs la rsistance la ternissure des alliages riches en argent.


Le ruthnium (Ru) : Cest un affineur de grains pour les alliages base dor et de palladium dont il

amliore les proprits mcaniques et la rsistance la ternissure. Il fait partie du groupe des

platinodes.


Liridium (Ir) : Cest un affineur de grains pour les alliages base dor et de palladium et amliore

les proprits mcaniques des alliages. Il fait partie du groupe des platinodes.


Le gallium (Ga) : il est ajout aux alliages sans argent pour compenser la baisse de CDT. Il garantit

galement une bonne liaison cramo-mtallique dans les alliages de base or-palladium qui contiennent

la fois de lindium et du gallium.


Ltain (Sn) : Cest un agent durcisseur qui abaisse la temprature de fusion de lalliage. Il joue

aussi un rle cl dans la production doxydes indispensables la liaison cramo-mtallique pour les

alliages base dor et base de palladium. La couche doxyde transparente quil forme linterface de

cuisson avec la cramique en amliore la liaison chimique ainsi que la mouillabilit.


Le zinc (Zn) : il blanchit lalliage et joue un rle de dsoxydant en se combinant avec dautres

oxydes. Il abaisse la temprature de fusion et diminue la densit de lalliage. Il amliore aussi la

coulabilit de lallliage. En prsence de palladium, le zinc durcit lalliage par prcipitation de particules

intermtalliques.



21

2.4.2. Les constituants des Alliages Non Nobles.

Constituants principaux.

Le nickel (Ni) : il a t choisi prfrentiellement pour les alliages destins aux restaurations

cramo-mtalliques parce que son CDT approche celui de lor, ce qui permet demployer les mmes

cramiques cosmtiques quavec les alliages base dor (CDT compatibles). Il confre galement une

rsistance la corrosion. Cependant, le nickel est considr comme un allergne possible pouvant

concerner de 9 32% des femmes et de 1 20% des hommes de la population amricaine. Ces donnes

sont toutefois relativiser par le fait quaucun argument significatif na permis ce jour dtayer le rle

dltre de ce mtal dans les pathologies allergiques de la muqueuse buccale.


Le cobalt (Co) : les alliages base cobalt offrent un alternative lemploi du nickel, mais sont

gnralement beaucoup plus difficiles mettre en uvre. Le cobalt est galement inclus dans certains

alliages haute teneur en palladium pour augmenter leur CDT et y agir comme un agent durcisseur.


Le chrome (Cr) : il augmente la duret de lalliage et contribue surtout sa rsistance en corrosion

en formant une trs fine couche de passivation la surface des alliages base de nickel et de cobalt.


Constituants mineurs

Le molybdne (Mo): il augmente la rsistance en corrosion, influence la production doxydes et

participe lajustement des CDT des alliages base nickel. Il joue galement un rle de durcisseur

lorsquil est prsent en solution solide.


Le tungstne (W): il joue un rle de durcisseur en sincorporant dans le rseau cristallin des

alliages nickel-chrome.


Laluminium (Al) : cest un agent durcissant qui influence aussi la formation doxydes.



22

Le silicium peut galement former avec le nickel des prcipits trs fins Ni3B-Ni5Si2 dans les

espaces interdendritiques. Il amliore la coulabilit. Cest aussi un capteur doxydes qui prvient ainsi

loxydation dautres lments durant la fusion.


Le manganse (Mn) : cest un capteur doxyde et un agent durcisseur.


Le bore (B) forme avec le Nickel des composs intermtalliques Ni3B qui contribuent un

abaissement du point de fusion de lalliage. Il est surtout employ comme agent dsoxydant. Il rduit la

ductilit, et diminue la tension superficielle de lalliage ; il en amliore ainsi la coulabilit.


Le brylium (Be) : Il abaisse la temprature de fusion, augmente la fluidit et amliore

sensiblement la coulabilit des alliages. Il agit comme un agent durcisseur. Il aide contrler la

formation doxyde et permet une meilleure liaison avec la cramique. Cependant, il est hautement

toxique ltat libre et constitue un risque sanitaire pour le prothsiste lors de la coule de lalliage et

de son polissage.


3. SELECTION ET COMPOSITION DES ALLIAGES DE LETUDE

Notre tude porte principalement sur une slection de huit alliages dentaires pour restaurations

cramo-mtalliques ainsi que sur leurs brasures primaires et secondaires correspondantes. Les soudures

laser avec apport dalliage ont galement t tudies titre dlment de comparaison du point de vue

mtallographique. Lensemble des alliages tudis et les brasures et soudures correspondantes nous ont

t confis par la socit Ivoclar Vivadent (Ivoclar-Vivadent, Schaam, Lichtenstein).

Tous les alliages fournis rpondent la norme ISO 9693 (Metal Ceramic Dental Restaurative

System) (1.15) ainsi qu la norme Identalloy qui permet de les classer selon leur tat de noblesse et leur

composition chimique.

Le tableau 1-II prsente la liste des alliages slectionns, leurs brasures et soudures

correspondantes, et les tableaux 1-III 1-IV les compositions des alliages et des brasures

Le dtail des compositions et des proprits des alliages est prsent en annexe.

1.15 ISO 9693. 2000: Systmes pour restaurations dentaires mtallo-cramiques


23

Tableau 1-II: Slection des alliages, brasures et soudures correspondantes

Alliages Class. Identalloy Brasure Iaire

Brasure IIaire

Laser

IPS d.SIGN 98 HN HGPKF 1015 Y .585 Laser Ceramic Yellow PdF

Aquarius Hard HN HGPKF 1015 Y .650 Laser Ceramic Yellow

IPS d.SIGN 91 HN SHFWC .615 Laser Ceramic White

Lodestar HN HFWC .615 Laser Ceramic White

W HN HFWC LFWG Laser Ceramic White

IPS d.SIGN 59 N SHFWC .615 Laser Ceramic Yellow

Pisces Plus PB Super Solder LFWG Laser Ceramic White

4all PB Super Solder LFWG Laser Ceramic White

Norme Identalloy :

- HN = High Noble : Au+Pt+Pd > 60% ; Au > 40 %

- N = Noble : Au+Pt+Pd > 25 %

- PB = Predominantly Base = Non nobles: Au+Pt+Pd < 25%

Tableau 1-III : composition gnrale des diffrents alliages de ltude (en %age massique)

Alliages

parents

lments nobles lments non nobles

Au Pt Pd

dSIGN98 85,9 12,1 / 2,0 Zn

Aqua. Hard 86,1 8,5 2,6 1,4 In

dSIGN91 60,0 / 30,6 1,0 Ga 8,4 In

Lodestar 51,5 / 38,5 1,5 Ga 8,5 In

W 54,0 / 26,4 15,5 Ag 1,5 In 2,5 Sn

dSIGN59 / / 59,2 27,8 Ag 2,7 In 8,2 Sn 1,3 Zn

4ALL / / / Ni

61,4

Cr

25,7

Mo

11,0 1,5 Si

Pisces Plus / / / Ni

61,5

Cr

22,0

W

11,2

2,6 Si

2,3 Al


24

Tableau 1-IV : composition gnrale des diffrentes brasures et soudures laser de ltude (en %age massique)

Alliages de brasure et

de soudure au laser

lments nobles lments non nobles

Au Pt Pd Ag Cu Zn Ga In Ni

Bra

sure

Iair

e

HGPKF 1015 Y 60,0 - - 36,5 - - - - -

SHFWC 47,0 - 10,3 41,0 - - - - -

HFWC 45,0 - 12,4 41,5 - - - - -

Super Solder - - 53,5 7,0 - - - - 35,6

Bra

sure

IIai

re .585 65,0 - - 13,0 19,6 - 2,0 - -

.615 61,3 - - 13,1 17,4 - - 7,6 -

.650 58,5 - - 16,0 18,0 - 7,2 - -

LFWG 56,1 - - 27,4 - 15,8 - - -

Sou

du

res

lase

r

Laser Ceramic

Yellow PdF 85,9 12,09 - - - 1,5 -


25

BIBLIOGRAPHIE DU CHAPITRE 1

1.1 Council on Dental Care Programs : code on dental procedures and nomenclature. J Am Dent Assoc 1991;122(3):91-97

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1.16 Burns DR, Beck DA, Nelson SK. A review of selected dental literature on contemporary provisional fixed prosthodontic treatment: report of the Committee on Research in Fixed Prosthodontics of the Academy of Fixed Prosthodontics. J Prosthet Dent. 2003 Nov;90(5):474-97.

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1.18 Wataha JC. Alloys for prosthodontic restorations. J Prosthet Dent. 2002 Apr;87(4):351-63.

1.19 Naylor WP. Introduction to metal-ceramic technology 2009 Quintessence Publishing Co 224p

1.20 Dossiers de lADF: Les alliages dentaires 2004

I N T E R E T D E L E T U D E D E S A R M A T U R E S E T D E L E U R S B R A S U R E S

29

1. INTERET DE LETUDE DES ARMATURES ET DE LEURS BRASURES EN PROTHESE FIXEE

La rupture dune infrastructure prothtique se produit toujours au point mcaniquement le plus

faible. Les connexions, o linfrastructure est la plus fine, et plus encore les zones de brasure constituent

des points de faiblesse vidents dans lensemble de la structure mtallique. La rupture dune zone de

brasure aprs scellement de la prothse pose un problme concret au chirurgien-dentiste car cela

implique une remise en cause de tout lensemble prothtique scell, et donc une rvaluation complte

de tout le cas trait avec un surcrot de risque pour les racines supports de la prothse qui vont subir

des contraintes trs dommageables lors de la dpose de lensemble prothtique refaire.

La rsistance en service des prothses fixes dpend donc en premier lieu de la qualit mme de

lalliage coul. Cependant le joint de brasure, quand il existe, constitue toujours une zone de faiblesse

au travers de laquelle une fracture est la plus susceptible de sinitier et de se dvelopper. La rsistance

de ces liaisons mtallurgiques dpend donc de leur qualit intrinsque dune part et des contraintes

quelles subissent pendant leur service en bouche dautre part.

La ralisation des brasures constituent toujours une tape importante et souvent incontournable

dans la fabrication des prothses fixes infrastructures mtalliques. Les matriaux connaissent une

volution constante avec le dveloppement croissant de lutilisation de mtaux non nobles pour la

ralisation des infrastructures prothtiques en rponse laugmentation des cots des mtaux nobles.

Initialement restreints aux alliages nobles avec lesquels leur ralisation est relativement aise, des

alliages de brasures sont dsormais proposs par les fabricants pour la ralisation de brasures primaires

sur des alliages non nobles et mme secondaires dans certaines conditions (2.1).

Lutilisation des brasures primaires est toujours trs indique pour assurer lajustage des

armatures de grande tendue et leur passivit, c'est--dire leur insertion complte, simultane et sans

aucune tension sur les piliers dentaires ou supra-implantaires qui les reoivent.

Lusage des brasures secondaires reste galement incontournable si on envisage une restauration

en cramo-mtallique de grande tendue avec une grande exigence esthtique.

Cependant quelque soit le type de brasure utilise, elle constitue toujours une zone de faiblesse

potentielle susceptible de compromettre la prennit de la prothse. La comprhension et

loptimisation de la qualit de la liaison entre larmature et le mtal dapport demeure un enjeu

dterminant en prothse fixe. Cette analyse doit se prolonger par lintgration et lapprhension des

phnomnes de contraintes mcaniques et lectrochimiques capables daltrer lintgrit de lensemble

mtallique tabli et pouvant en engendrer la rupture.

2.1 Saxton PL Post-soldering of nonprecious alloys J Prosthet Dent., 1980 May, 43 (5) : 592-5

C H . 2 : P R O B L E M A T I Q U E

30

Les diffrentes parties des prothses dentaires coules vont rarement subir des efforts constants

au cours de leur existence dans le milieu buccal. Lexprience clinique rvle que certaines pices

prothtiques peuvent se rompre sans dformation plastique, alors que ces mmes lments soumis

un effort constant bien plus important seraient susceptibles de rsister presque indfiniment. Ainsi ce

sont principalement des ruptures par fatigue que lon observe cliniquement (2.2-2.4). En pratique, une

armature en service subit tout un ensemble de contraintes mcaniques et lectrochimiques agissant de

manire synergique sur lendurance (rsistance la fatigue) des pices prothtiques. Parmi les

diffrents paramtres influenant lendurance des brasures on peut distinguer :

- la gomtrie de la brasure

- le mode opratoire utilis et les types de procd de brasure

- la nature mtallurgique des alliages et les traitements thermiques quils ont subis

- les cycles de fatigue subis

- la svrit de la corrosion

Parmi ces phnomnes, la fatigue par cycles de contraintes et linfluence de la corrosion sont

deux mcanismes en interrelation encore insuffisamment connus qui mritent dtre explors pour

toutes les combinaisons mtallurgiques envisageables afin daborder plus sereinement les restaurations

de grandes tendues en prothse fixe. Cependant, linfluence de chaque paramtre susceptible

daffaiblir linfrastructure mtallique ne peut tre raisonnablement considre quaprs avoir

caractris la microstructure et les proprits initiales de linfrastructure qui va subir la contrainte

considre.

Parmi lensemble des paramtres en jeu, notre tude sest concentre sur deux grands aspects

dterminant la rsistance ou laffaiblissement mcanique des alliages et brasures employes en

prothse fixe :

- la caractrisation des tats mtallurgiques et des principales proprits physiques des

alliages et de leurs brasures afin den apprcier les qualits initiales

- le comportement lectrochimique de ces alliages, de leurs brasures considrs

individuellement ou en association, afin dapprhender les possibles effets de la

corrosion sur linfrastructure prothtique.

2.2 Butson TJ et al. Fatigue life of preceramic soldered and postceramic soldered joints.Int. J. Prosthodont., 1993, Sep-Oct, 6 (5):468-74.

2.3 Wiskott HW et al. Fatigue strength of a Au-Pd alloy/585 solder combination. J. Dent. Res., 1991 2.4 Wiskott HW et al. Fatigue resistance of soldered joints: a methodological study. Dent Mater, 1994, May, 10 (3): 215-20.

E T U D E D E S M I C R O S T R U C T U R E S E T P R O P R I E T E S P H Y S I Q U E S

31

2. ETUDE DES MICROSTRUCTURES ET PROPRIETES PHYSIQUES : DONNEES ACTUELLES

La nature mtallurgique des alliages en prsence dpend bien sr de leur composition chimique

mais aussi des conditions de coule qui vont aboutir une certaine structure mtallurgique (2.5-2.7)

Une brasure se caractrise dabord par la qualit de la liaison dun point de vue mtallurgique. Un

remplissage complet et homogne du joint de brasure ainsi que la prsence dune couche

dinterdiffusion entre lalliage et la brasure rvle la qualit de lassemblage. Ces caractristiques

dpendent de nombreux facteurs parmi lesquels la nature de lalliage et de la brasure correspondante

(primaire ou secondaire), en particulier leur compatibilit, leur facult tablir une zone de diffusion

suffisante. La prparation des pices et la technique de brasage primaire ou secondaire employe joue

galement un rle dterminant sur le rsultat final.

Par ailleurs, les diffrents cycles thermiques subis tant par lalliage constitutif de larmature que

par la brasure au cours des diffrentes tapes de laboratoire de prothse tels que les traitements

doxydation de larmature ou de cuisson de la cramique cosmtique sont susceptibles de modifier cette

structure, et donc les proprits de lalliage voire celles de lensemble de la structure prothtique

brase (2.8-2.10). De mme ces structures mtallurgiques pourront galement tre modifies en

fonction de la qualit de lalliage coul qui peut tre totalement neuf (qualit fournie par le fabricant)

ou partiellement mlang avec des alliages refondus une ou mme plusieurs fois (2.11).

Lvaluation des brasures en prothse fixe passe donc par une valuation mtallographique de la

qualit des diffrents joints de brasures raliss dans les mmes conditions quau laboratoire de

prothse, c'est--dire avec les mmes techniques de coule et de brasage, et pour des chantillons

ayant subi les mmes traitements thermiques que les pices prothtiques destines tre poses en

bouche.

2.5 Wiskott HW et al. Mechanical and elemental characterization of solder joints and welds using a gold-palladium alloy. J. Prosthet. Dent., 1997, Jun, 77, (6) : 607-16.

2.6 Roberts HW et al .Metal-ceramic alloys in dentistry: a review. J Prosthodont. 2009 Feb;18(2):188-94. 2.7 Oilo G, Gjerdet. Dental casting alloys with a low content of noble metals: physical properties. Acta Odontol Scand.

1983;41(2):111-6 2.8 Mehl NR et al. Microstructure analysis of dental castings used in fixed dental prostheses-a simple method for quality

control. Clin Oral Investig. 2010 Mar 16 2.9 Watanabe I et al. Tensile strength of soldered gold alloy joints. J. Prosthet. Dent., 1997, Sep, 78 (3) : 260-6. 2.10 Watanabe I et al. Effect of heat treatment on mechanical properties of age-hardenable gold alloy at intraoral

temperature. Dent Mater. 2001 Sep;17(5):388-93. 2.11 Horasawa N, Marek M .The effect of recasting on corrosion of a silver-palladium alloy Dent. Mat., 2004, 20 : 352-357


32

Le microscope lectronique balayage et la microsonde constituent des outils de choix

classiquement utiliss pour examiner la structure et la sant mtallurgiques dune rgion brase (2.5,

2.12-2.14) ainsi que la distribution des lments dans la zone de diffusion.

Lexamen mtallographique de la brasure rvle la qualit de la liaison qui doit bien sr se

concrtiser par des qualits de rsistance mcanique en service qui doit leur permettre de maintenir la

rigidit et la continuit de larmature face aux diffrentes contraintes subies lors de lusage de la

prothse. Dans la plupart des articles, les brasures sont tudies par le biais de tests de rsistance la

traction. On trouve ainsi dans la littrature bon nombre dtudes comparant la rsistance la traction

des brasures primaires et secondaires ou comparant la rsistance la traction des brasures selon

lalliage utilis (2.15-2.18).

La corrosion aqueuse des alliages dentaires influence directement la rsistance des parties

prothtiques mtalliques exposes aux fluides buccaux pouvant se rompre prmaturment. En prothse

fixe, ce sont principalement les brasures secondaires qui sont exposes ce phnomne puisquelles

ne sont pas recouvertes de cramique cosmtique. La rsistance la corrosion des alliages et brasures

est considre comme lun des facteurs dcisifs de leur rsistance long terme. A ces consquences

directes du phnomne sajoutent des effets indirects tels que les changements de couleur dus aux

produits de corrosion, les problmes lis la toxicit ou au caractre allergisant de certains ions

mtalliques (2.19) (8% de la population prsente une allergie au nickel).

Si les brasures ont t souvent tudies sous langle de la rsistance la traction ou de la

microstructure, trs peu dtudes se sont intresses linfluence de la corrosion. Pourtant ce

phnomne ne devrait pas tre ngligeable si on considre que la brasure secondaire expose dans le

milieu buccal aqueux une partie de lalliage de larmature et la brasure qui sont forcment de natures

diffrentes. Une brasure et un alliage doivent tre compatibles entre eux. La brasure devrait avoir une

composition proche de celle de lalliage pour rsister la corrosion. Cependant, elle doit avoir un point

2.5 Wiskott HW et al. Mechanical and elemental characterization of solder joints and welds using a gold-palladium alloy. J. Prosthet. Dent., 1997, Jun, 77, (6) : 607-16.

2.12 Kollmannspreger P. Structural investigations of the diffusion-zone of soldered dental gold and base metal alloys. Dent. Mater, 1986, Jun, 2 (3):101-5.

2.13 El-Ebrashi MK et al. Electron microscopy of gold soldered joints. J. Dent. Res., 1968, Jan-Feb, 47 (1) : 5-11. 2.14 Walters RA. A photomicrographic evaluation of the solder joint between precious and nonprecious metal. J. Prosthet.

Dent., 1976, Jun, 35 (6) : 689-92. 2.15 Staffanou RS et al. Strength properties of soldered joints from various ceramic-metal combinations. J. Prosthet. Dent.,

1980, Jan, 43 (1):31-9. 2.16 Nicholls JI, Lemm RW. Tensile strength of presoldered and postsoldered joints. J. Prosthet. Dent., 1985, Apr; 53

(4):476-82. 2.17 Boudrias P, Nicholls JI. Tensile strength of postceramic solder joints with a palladium-silver alloy. J. Prosthet. Dent.,

1987 Feb, 57(2):165-71. 2.18 Shehab AH et al. Comparative tensile strengths of preceramic and postceramic solder connectors using high-palladium

alloy. J. Prosthet. Dent., 2005, Feb, 93 (2) : 148-52. 2.19 Moffa JP Biocompatibility of nickel bas metal alloys Can. Dent. Assoc. J., 1984, 12 : 45-51

E T U D E S D E L A C O R R O S I O N D E S A L L I A G E S E T B R A S U R E S : D O N N E E S A C T U E L L E S

33

de fusion plus bas que celui de lalliage et mme infrieur la temprature de cuisson de la cramique

pour les brasures secondaires. Les compositions des brasures diffrent donc significativement de celles

des alliages auxquels elles sont destines.

3. ETUDES DE LA CORROSION DES ALLIAGES ET BRASURES : DONNEES ACTUELLES

La corrosion des mtaux peut tre dcrite comme une dgradation du matriau sous leffet

agressif de son environnement. Plus prcisment, la corrosion des alliages dentaires en milieu aqueux se

produit sur la surface expose de lalliage par des ractions lectrochimiques continues ayant pour

consquence la dissolution du mtal par perte dions constitutifs. (2.20)

La corrosion dpend donc logiquement de la composition des alliages, de leur niveau de noblesse

(potentiel lectrochimique), de leur microstructure ainsi que des caractristiques spcifiques de leur

environnement, c'est--dire la nature de llectrolyte, son pH, sa temprature, ses conditions daration,

les autres alliages ventuellement en contact dans cet lectrolyte considr) (2.21-2.24)

Dun point de vue purement phnomnologique, la corrosion aqueuse des alliages fait largement

appel aux raisonnements de la thermodynamique et de la cintique lectrochimique.

Parmi les normes ISO qui dfinissent pour les alliages dentaires les rsultats atteindre en termes

de qualit, la norme Iso 10271 (2.25) dcrit les mthodes pour valuer le comportement en corrosion

des matriaux dentaires mtalliques. On y distingue les tests en immersion statique des tests

lectrochimiques et des tests de ternissure. Pour la ralisation de lensemble de ces tests, lalliage

tudi est immerg dans un lectrolyte simulant le milieu salivaire et diffrentes conditions telles que le

pH, le niveau daration, la dure du test ou les moyens danalyse et les types de mesures

lectrochimiques peuvent varier en fonction des objectifs de ltude.

Toute tude en corrosion dun alliage implique donc en premier lieu le choix dun lectrolyte puis

dun moyen danalyse (lectrochimique ou en immersion), des conditions spcifiques dexprimentation

et/ou de mesure permettant dobtenir des rsultats les plus pertinents possibles. (2.26)

2.20 Bockris JOM et al. Electrochemical materials science: comprehensive treatise of electrochemistry, vol. 4. New York: Plenum Press; 1981.

2.21 Kedici SP et al. behaviour of dental metals and alloys in different media. J Oral Rehabil 1998;25:8008. 2.22 Canay S, Oktemer M. In vitro corrosion behavior of13 prosthodontic alloys. Quintessence Int 1992;23(4):27987. 2.23 Bayramoglu G et al. The effectof pH on the corrosion of dental metal alloys. J Oral Rehabil 2000;27:56375. 2.24 Wataha JC. Biocompatibility of dental casting alloys: a review. J Prosthet Dent 2000;83:22334. 2.25 ISO 102271: 2001. Dental metallic materials corrosion test methods 2.26 Steinmetz P, Rapin C. La corrosion des alliages dentaires: phnomnologie et exemples, in Cahiers de biomatriaux

dentaires 1. Matriaux minraux, Masson, Paris (1992).


34

3.1. Choix de llectrolyte simulant le milieu buccal : les salives artificielles

En matire de milieu corrosif, toutes les exprimentations sont effectues dans des milieux

additionns dions chlorures. Toutefois ces solutions peuvent varier des formules les plus simples aux

plus complexes. Ainsi la norme Iso propose en premire intention demployer une simple solution de

NaCl 9g/L (quivalant au serum physiologique) et den ajuster le pH 7,40 (pH physiologique) laide

dacide lactique 90%. Toutefois elle propose galement dautres conditions exprimentales employant

des salives artificielles. Bon nombre de salives artificielles ont t proposes et employes dans la

littrature. Ces prparations ont pour rle de ragir avec lalliage tudi de manire similaire la salive

naturelle mais dans un environnement artificiel simulant certaines conditions les plus pertinentes du

milieu oral rel. On sait quil est impossible de reproduire exactement toutes les proprits de la salive

naturelle dont la composition est instable par nature (2.27).

De trs nombreuses compositions de salives artificielles ont t proposes en fonction des tudes

conduites. Fusayama et al. (2.28) ont dcrit une formule de salive artificielle employe pour ltude en

corrosion de lor et des amalgames. Elle fut plus tard largement employe pour des tests

lectrochimiques sur des matriaux dentaires (2.29) en particulier des tests de corrosion. Par ailleurs,

Darvell (2.30) a dvelopp une formule pour les tudes en corrosion, base sur des analyses de salives

humaines naturelles mais dont tous les composants furent pour la premire fois tests pour leurs effets

sur les processus de corrosion. Sa formule fut ensuite amliore dans une collaboration avec Leung

(2.31). Ces deux auteurs (2.32) nous rappellent que la plupart des formules de salive artificielle taient

issues dune compilation arbitraire de composants prsents dans la salive naturelle sans tenir compte de

leurs solubilits sous leurs formes mentionnes ; par exemple sels de soufre et carbonate de calcium, ou

encore des inclusions injustifies de substances telles des sulfures ou des pyrophosphates. Meyer et

Nally (2.33) ont tudi le comportement dalliages dentaires dans diffrentes salives artificielles et ils

indiquent que les rsultats obtenus avec la salive de Fusayama sont les plus proches de ceux obtenus

avec des expriences menes en salive naturelle. Marek (2.34) commente que les salives artificielles de

diffrentes formules diffrent souvent tant sur le plan de leur acidit que sur celui de leur pouvoir

tampon.

2.27 Mandel I R. Relation of saliva and plaque to caries. Journal of Dental Research, 1974,53 : 246-266 2.28 Fusayama T et al. Corrosion of gold and amalgam placed in contact with each other. J Dent Res. 1963 Sep-

Oct;42:1183-97 2.29 Boyan B et al. Experimental electro-chemical and biological tests on some dental matrials. Int Dent J 1968,18 :421-

442 2.30 Darwell BW. The development of an artificial saliva for in vitro amalgam corrosion studies. J Oral Rehabil. 1978

Jan;5(1):41-9 2.31 Leung VW, Darwell BW. Calcium phosphate system in saliva like media. Journal of the chemistry Society, Faraday

Trans, 1991, 87: 1759-1764 2.32 Leung VW, Darvell BW. Artificial salivas for in vitro studies of dental materials. J Dent. 1997 Nov;25(6):475-84 2.33 Meyer JM., Nally JK., influence of artificial salivas on corrosion of dental alloys. Journal of dental Research 1975,54

:678 2.34 Marek M. The corrosion of dental materials. Treatise on material science and technology. 1983,23 :331-394


35

Leung (2.35) constate que beaucoup de salives artificielles sont employes sans aucune

justification et quelles ne font rfrence aucune autorit garante. Holland (2.36) a ralis une tude

comparative en corrosion des salives artificielles de Fusayama et de Darwell ainsi que de plusieurs

solutions de chlorure de sodium diffrents pH. Il conclut que la solution de Darwell prsente une

composition similaire la salive naturelle dans le respect des principaux ions et composants de faible

poids molculaire. Les rsultats dHolland montrent galement que la solution de Fusayama est plus

corrosive pour les alliages couls mais que les rsultats quelle permet dobtenir se rapprochent de

lexprience clinique de ces matriaux. Toutefois, Leung et Darwell (2.32) relativisent le choix de cette

solution en argumentant que la composition de la salive de Fusayama dvie de la composition de la

salive naturelle par la prsence de sulfures et par une concentration trop leve en ure qui est un

composant trs actif dans le processus de corrosion.

Ainsi, la norme ISO 10271 recommande lemploi dune salive artificielle dont la composition est

rigoureusement contrle et cite en exemple la salive artificielle de Leung et Darwell. Trs largement

employe dans les tudes en corrosion, la salive de Fusayama peut tre galement considre comme

un milieu fiable pour ltude en corrosion des alliages couls comme la soulign Holland (2.36). Par

ailleurs, lAgence Franaise de Normalisation (AFNOR) a galement propos une composition de salive

artificielle (2.37) qui a t employe dans plusieurs tudes pertinentes.

3.2. Les essais de caractrisation possibles

3.2.1. Les tests en immersion

Les tests en immersion concernent deux types dtudes prescrites dans la norme ISO 10271. Le

premier test est un test en immersion statique o un chantillon est plong 7 jours dans une solution

lectrolytique et le second est un test de ternissure sous immersion cyclique lissue duquel les

ventuels effets de la corrosion sont recherchs la surface des chantillons Peu dtudes de la

littrature internationale ont utilis les tests en immersion pour valuer linfluence de la corrosion sur

les alliages de prothse fixe. Pour les tests en immersion statique, la solution est analyse lissue de

cette priode pour mettre en vidence quantitativement et qualitativement les ions ventuellement

dissous. Les mesures par ICP (Inductively Coupled Plasma-mass spectroscopy) constituent la technique

de choix pour cette analyse. Tufeki et al. (2.38) lont utilise pour mettre en vidence les effets de la

corrosion sur deux alliages base de palladium dans une solution de NaCl acidifie par de lacide

lactique.

2.35 LeungVW Calcium phosphate system in saliva-like media. PhD. Thesis, University of Birmingham Dental School, 1975 2.36 Holland RI Corrosion testing by potentiodynamic polarization in various electrolytes.Dent Mater. 1992 Jul;8(4):241-5.) 2.37 AFNOR NF S 90-701: 1988. Medico-surgical equipment. Biocompatibility of materials and medical devices. Methods

for extraction. 2.38 Tufekci E et al. Inductively coupled plasma-mass spectroscopy measurements of elemental release from 2 high-

palladium dental casting alloys into a corrosion testing medium. J Prosthet Dent. 2002 Jan;87(1):80-5


36

Ils concluent que les mesures dions relargus dans ces conditions deviennent signifcatives partir

de 700 heures seulement (un mois environ), mais que les quantits restent extrmement faibles pour

ces alliages.

Lopez-Alias et al. (2.39) ont tudi quant eux la solubilisation des ions pour diffrent alliages

soumis 15 jours durant un flux de salive artificielle de Fusayama entrecoupes de priode de 30

minutes o la salive injecte fut acidifie pH 4 et porte un plus haut degr de salinit, pour simuler

les prises alimentaires. Ils ont montr que si le relargage ionique tait plus important pour les alliages

base Ni-Cr, les niveaux mesurs taient trs loin en dessous des normes tolres pour chaque type

dlment en solution. Seuls des chantillons soumis une densit de courant critique dans une salive

artificielle ont permis Gil et al. (2.40) dobserver une quantit dions librs significative pour des

alliages Ni-Cr tandis que les alliages de titane ou riches en or prsentaient mme dans ces conditions

une rsistance importante.

Concernant ltude des brasures, la littrature est l encore plus pauvre. Nous pouvons citer ltude

de Shigeto et al. (2.41) qui repose sur lanalyse dchantillons brass immergs 100 jours en solution

saline qui a t utilise par Shigeto pour visualiser les effets de la corrosion sur la surface expose

(piqre, ternissures), mais cette mthode longue est moins riche en informations.

3.2.2. Mesures lectrochimiques

Les tudes en cellules lectrochimiques sont nombreuses pour tous les alliages possibles et

apparaissent dans leur grande diversit comme le moyen le plus pertinent pour apprcier le

comportement en corrosion de ces matriaux.

La norme ISO recommande de raliser les exprimentations lectrochimiques laide dun

montage trois lectrodes (contre-lectrode de platine, lectrode de rfrence, lectrode de travail)

dans une cellule avec un lectrolyte dtermin (salive artificielle) maintenu une temprature de 37C.

On ralise ainsi une mesure du potentiel labandon sur une priode de 2 heures. Une mesure de la

densit de courant en polarisation anodique peut tre ralise avec ce mme montage 5 minutes aprs

la fin de cet enregistrement depuis la valeur du potentiel de corrosion Ecorr 150 mV jusqu +1000mV

par rapport llectrode au calomel satur (SCE) une vitesse de 1 mV/seconde.

2.39 Lpez-Alas JF et al. Dent Mater. Ion release from dental casting alloys as assessed by a continuous flow system: Nutritional and toxicological implications. 2006 Sep;22(9):832-7.

2.40 Gil FJ et al. In vitro corrosion behaviour and metallic ion release of different prosthodontic alloys. Int Dent J. 1999 Dec;49(6):361-7.

2.41 Shigeto N et al. Corrosion properties of soldered joints. Part I: Electrochemical action of dental solder and dental nickel-chromium alloy.J. Prosthet. Dent., 1989, Nov, 62 (5) : 512-5.


37

Sarkar et al. (2.42, 2.43) ont dcrit lutilisation de techniques lectrochimiques pour tudier la

corrosion dalliages base dor et dargent. Lanalyse des courbes de polarisation constitue la mthode

dtude la plus communment utilise pour apprhender le comportement en corrosion des alliages

(2.44-2-47)

De nombreuses tudes ont t ainsi conduites partir de lanalyse des courbes de polarisation de

diffrents alliages dans diffrents milieux (2.36, 2.48-2.49).Dautres mthodes lectrochimiques

danalyse sont galement classiquement utilises (2.50, 2.51)

- les mesures de rsistance de polarisation

- les mesures de courant polarisation constante impose

- la dtermination et lanalyse des courbes de Tafel

- les mesures des courants de couplages galvaniques entre deux alliages diffrents placs

dans le mme lctrolyte.

Paradoxalement, trs peu dtudes se sont intresses la corrosion au niveau des brasures

secondaires qui runissent pourtant in-vivo des conditions favorables ce phnomne. Kawada (2.52) a

tudi les courbes de polarisation de 5 alliages base palladium et de deux types de brasures secondaires

dans une solution 0,9% de NaCl partir dchantillons issus de tests de rupture.

Dans les situations o cohabitent en bouche une brasure secondaire et un alliage parent, on

retrouve deux alliages de nature forcement diffrente en contact lectrique dans un mme lectrolyte

Lvaluation des phnomnes de corrosion galvanique apparait comme alors comme essentielle (2.53-

2.57).

2.42 Sarakar NK et al. The chloride corrosion of low-gold casting alloys. J Dent Res., 1979, Feb, 58 (2):568-75 2.43 Sarkar N.K. et al. The chloride corrosion behavior of silver-base casting alloys, J Dent Res 58 (1979) 15721577 2.44 Brugirard J et al. Study of the electrochemical behavior of gold dental alloys, J. Dent. Res. 52 (1973) 828836. 2.45 Holland R.I. et al. Corrosion and structure of a low-gold dental alloy, Dent. Mater. 2 (1986) 143146.) 2.46 Johnson DL et al. Polarization-corrosion behavior of commercial gold- and silver-base casting alloys in Fusayama

solution J. Dent. Res., 1983, Dec, 62 (12) : 1221-5. 2.47 Sun D et al. Potentiodynamic polarization study of the in vitro corrosion behavior of 3 high-palladium alloys and a

gold-palladium alloy in 5 media. J. Prosthet. Dent., 2002, Jan, 87 (1):86-93 2.48 Bessing C. et al. Potentiodynamic polarization analysis of low-gold and silver-palladium alloys in three different media,

Dent. Mater. 3 (1987) 153159 2.49 Geis-Gerstorfer J, Weber H.In vitro corrosion behavior of four NiCr dental alloys in lactic acid and sodium chloride

solution, Dent.Mater. 3 (1987) 289295. 2.50 Cai Z et al. Electrochemical character

etude métallographique et électrochimique des alliages et brasures

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