Effect of phosphate-bonded investments on titanium reaction layer and crown fit

This study analyzed the reaction layer and measured the marginal crown fit of cast titanium applied to different phosphate-bonded investments, prepared under the following conditions (liquid concentration/casting temperature): Rema Exakt (RE) - 100 percent/237°C, 75 percent/287°C, Castorit Super C (CS)-100 percent/70°C, 75 percent/141°C and Rematitan Plus (RP)- 100 percent/430°C (special to titanium cast, as the control group). The reaction layer was studied using the Vickers hardness test, and analyzed by two way ANOVA and Tukey's HSD tests (á = 0.05). Digital photographs were taken of the crowns seated on the die, the misfit was measured using an image analysis system and One-way ANOVA, and Tukey's test was applied (á = 0.05). The hardness decreased from the surface (601.17 VHN) to 150 ìm (204.03 VHN). The group CS 75 percent/141°C presented higher hardness than the other groups, revealing higher surface contamination, but there were no differences among the groups at measurements deeper than 150 ìm. The castings made with CS - 100 percent/70°C presented the lowest levels of marginal misfit, followed by RE -100 percent/237°C. The conventional investments CS (100 percent) and RE (100 percent) showed better marginal fit than RP, but the CS (75 percent) had higher surface contamination.

Efeito de um revestimento com processamento rápido para fundição de titânio na camada de reação, porosidade interna, fluidez, rugosidade superficial e adaptação marginal de copings / Effect of short-cycle investment for titanium castings on the reaction layer, internal porosity, castability, surface roughness and coping marginal misfit

A aplicação do titânio e ligas de titânio para implantes dentários e próteses têm crescido nos últimos anos devido às suas excelentes propriedades físicas e mecânicas. No entanto, o titânio tem alto ponto de fusão (1668ºC) e sob elevadas temperaturas, reage com elementos do ar atmosférico (oxigênio, nitrogênio, hidrogênio) e com componentes de diversos revestimentos. As reações entre o metal fundido e alguns elementos de revestimentos, principalmente fosfatados ou à base de sílica, resultam na formação de uma zona de contaminação superficial denominada "α-case". Para minimizar este problema, revestimentos contendo óxidos menos reativos, tais como Al2O3, MgO, ZrO2 e CaO, têm sido desenvolvidos. Os revestimentos especiais para fundição de titânio à base de sílica, de MgO, alumina e espinélio apresentam um tempo de processamento bastante longo (8 a 10 horas). Recentemente, foi desenvolvido um revestimento à base espinélio com processamento acelerado (Trinell - Dentaurum, Ispringen, Germany) que permite a utilização de uma técnica de secagem em forno de microondas e temperatura de aquecimento inicial do forno de 400 ºC, diminuindo o tempo de processamento para cerca de 5 horas. No entanto, não existem estudos que comprovem a eficiência deste novo revestimento. O propósito deste estudo foi avaliar o efeito do novo material Trinell (TR) na camada de reação, porosidade interna, fluidez, rugosidade superficial e adaptação marginal de estruturas fundidas em titânio, quando comparado a dois revestimentos convencionais para fundição de titânio: um revestimento fosfatado, Rematitan Plus (RP) - controle negativo e outro à base de espinélio Rematitan Ultra (RU) - controle positivo. A camada de reação foi avaliada por meio de ensaio dureza Vickers; a medida da porosidade interna foi determinada por exame radiográfico; a rugosidade superficial foi medida em rugosímetro; a fluidez foi determinada pela porcentagem de filamentos fundidos em relação à extensão total de filamentos do padrão de nylon em forma de malha e a adaptação marginal de estruturas fundidas em Ti cp. sobre um pilar cônico 5.0, montado sobre implante HE, foi medida por análise de imagens. Para os valores de dureza Vickers, aplicou-se a análise de variância a dois critérios e teste de Tukey para comparação de médias (α = 0,05). Nas duas primeiras profundidades (25 µm e 50 µm) foram encontrados os maiores valores de dureza, enquanto a partir de 100 µm até 350 µm, os valores foram menores e estatisticamente iguais entre si. Nos espécimes fundidos com RP, foi encontrada maior dureza (199,71 VHN) do que para aqueles fundidos com RU (174,87 VHN) e TR (175,52 VHN), não havendo diferença significante entre os revestimentos à base de espinélio. A interação material X profundidade mostrou igualdade entre os espécimes fundidos com os três materiais a partir de 100 µm. Para os testes de preenchimento do molde, rugosidade superficial e adaptação marginal de componentes protéticos, diante do não atendimento aos critérios de aplicação de teste paramétrico, adotou-se o teste não-paramétrico Kruskal-Wallis. Foi observada pequena incidência de poros nas peças fundidas com RP, enquanto os piores resultados foram obtidos com RU, seguido de TR. No teste de rugosidade superficial, os espécimes fundidos com RP apresentaram-se significativamente mais rugosos do que os fundidos com RU e TR, iguais entre si. O preenchimento do molde em fundições com RP foi significativamente menor do que aquelas feitas com RU e TR. Os maiores valores de desadaptação marginal foram observados nas amostras fundidas com o RP (20,82 µm) e não houve diferença significante entre RU (8,35 µm) e TR (7,67 µm). Concluiu-se que o novo revestimento à base de espinélio (TR), com secagem em forno de microondas e processamento térmico acelerado, é capaz de produzir estruturas fundidas com características de camada de reação, preenchimento do molde, rugosidade superficial e adaptação marginal semelhante àquelas obtidas em fundições feitas com o material RU e superiores à RP, com exceção da porosidade, onde RP apresentou o melhor comportamento

The use of titanium and titanium alloys in dental implant and prosthesis has increased in the past few years because of their excellent physical and mechanical properties. However, titanium has a high melting point (1668 ºC) and inherent reactivity with elements of atmospheric air (oxygen, nitrogen, hydrogen) and with components of several investment materials under high temperatures. The reactions between molten metal and some of the elements of phosphate-bonded and other silica-based investment materials result in the development of a surface contamination zone called "α-case". To minimize this problem, new investment materials containing less reactive oxides, such as Al2O3, MgO, ZrO2 and CaO have been developed. The commercial silica-, MgO-, Al2O3 - and spinel-based investments especially formulated to titanium casting demand a processing time in a range of 8 to 10 hours. Recently, a new short-cycle spinel-based investment (Trinell - Dentaurum, Ispringen, Germany) was developed. It has a reduced processing time - 5 hours in the furnace- because of an investment drying technique into microwaves oven followed by an initial heating in furnace at 400 °C. However, there are not studies which verify the efficiency of this new investment. The aim of this study was to evaluate the reaction layer, the internal porosity, the surface roughness, the castability and the marginal misfit of titanium castings performed with the new material, Trinell (TR), in comparison to two conventional investments for titanium castings: phosphate-bonded Rematitan Plus (RP) - negative control, and the spinel-based Rematitan Ultra (RU) - positive control. The reaction layer was evaluated by Vickers hardness; the measure of the internal porosity was determined by radiographic test; the surface roughness was measured with a surface-test analyzer, the castability was determined by the percentage of completely cast filaments (percentage of the total extension of mesh pattern filaments); and the marginal misfit of the coping/abutment interface was measured by image analysis. The averages of Vickers hardness were compared by variance analysis (two-way) and Tukey test (α = 0.05). The highest values of hardness were found in the two first depths (25 µm and 50 µm), while from 100 µm to 350 µm the values were lower and statistical equal. The specimens cast with RP had higher hardness (199.71 VHN) than that cast with RU (174.87 VHN) and TR (175.52 VHN), which were significant equal. Regarding the material X depth interaction, no statistical difference was found among the specimens cast with the three materials from 100 µm to 350 µm. A non-parametric test (Kruskal-Wallis) was used for castability, surface roughness and coping misfit tests. Low incidence of pores was observed in the RP castings. The worse results were obtained in RU castings, followed by TR castings. In the surface roughness test, the specimens cast with RP presented significantly higher values of roughness than that cast with RU and TR. No significant difference was observed between RU and TR. The castability of RP castings was significant lower than the castability of RU and TR castings. The highest misfit values were observed in RP castings (20.82 µm) and no significant difference were found between RU (8.35 µm) and TR (7.67 µm). It was concluded that the new spinel-based investment (TR) with microwave oven drying and reduced speed operation is able to produce casting structures with reaction layer, castability, surface roughness and marginal misfit similar to the castings made with RU material and better than RP. However, RP presented lower internal porosity than RU and TR

Resistência à compressão de revestimentos fosfatados para fundição de titânio em diferentes remperaturas / Compressive strength of phosphate investment for casting of the titanium on different temperatures

O titânio apresenta características favoráveis que o torna uma excelente alternativa ao uso de ligas áureas, porém seu elevado ponto de fusão e a baixa densidade exigem máquinas especiais de fundição e revestimento resistente para suportar o processo. Esse estudo avaliou a resistência à compressão de três revestimentos fosfatados, sendo um deles específico para titânio Rematitan Plus (RP) e dois alternativos, Rema Exakt (RE) e Castorit Super C (CA), variando-se a temperatura final do ciclo (600, 515 e 430 °C). Para o ensaio de resistência à compressão, os corpos-de-prova cilíndricos (n = 10) com 20 mm de diâmetro e 40 mm de altura foram obtidos em uma matriz metálica bipartida. Após 12 horas, foram submetidos à queima em forno (EDG) conforme instruções do fabricante. Ao atingir a temperatura final programada, foi realizado o teste, em máquina de ensaios mecânicos MTS 810, à velocidade de 2 mm.min-1 até a fratura do corpo-de-prova. Após os testes, os valores de resistência em MPa foram analisados por meio do software SPSS 11.0. Aplicou – se análise de variância e teste de Tukey para comparação dos grupos (P = 0,05). Em cada temperatura, o RE apresentou maior resistência que o RP, que, por sua vez, foi superior ao CA. Analisou-se, também, a influência das temperaturas para cada material. Em geral, os materiais na temperatura final de 600 °C foram mais resistentes do que em 515 e 430 °C, que mostraram comportamento variável. Concluiu-se que o revestimento alternativo RE apresentou resistência à compressão superior à do específico para titânio e que a variação na temperatura final influenciou diferentemente cada material.

The titanium has favorable characteristics that become an excellent alternative to the use of golden alloys. However, his high point of fusion and the low density require special machines of castingand resistant dental investments for this process.This study evaluated the strength to the compression of three phosphate-bonded investments, one of them specific for titanium - Rematitan Plus (RP), and two alternative Rema Exakt (RE) and Castorit Super C (CA), in different end temperatures of the cycle (600, 515 and 430 °C). For the strength to the compression, cylindrical specimens with 20 mm of diameter and 40 mm of height were obtained in a bipartite metallic matrix (n = 10), after 12 hours were submitted to the burns in oven (EDG), in according to the instructions of the manufacturer. Upon reaching the end programmed temperature, was done the test in machine of mechanical test MTS 810 (MTS System Corporation, Minnesota, EUA), in speed of 2mm.min_1 up to fracture of the specimens. After the tests the values of resistance in MPa were analyzed utilizing the software SPSS 11.0. It applied – itself ANOVA and test of Tukey for comparison of the groups (P = 0.05) and compared the material in each temperature, the RE presented bigger resistance than to of the RP, that by his time was a superior to of the CA. Analyzed itself the influence of the temperatures for each material. The materials in the end temperature of 600 °C were more resistant than in 515 and 430 °C. It was possible to conclude that the dental investments RE showed highest strength than the specific investment and the final temperature influenced differently this property of the materials.