Intérêts et limites de la zircone CFAO en prothèse fixée postérieure

Le Zircon ou Silicate de Zirconium : ZrSiO4

Le zirconium, de symbole Zr et de numéro atomique 40, est un métal extrait d’une pierre semiprécieuse qu’on trouve de façon relativement abondante dans la croûte terrestre : le zircon (silicate de zirconium ZrSiO4) nommé ainsi pour ses teintes jaunes, rappelant celle de l’or. Ce dernier est extrait de gisements grâce à des dragues flottantes, situés en bord de mer, de certains pays de l’hémisphère sud (Australie, Sénégal, Afrique du Sud). Les sables zirconifières obtenus contiendront en plus du zircon, des oxydes de fer et du dioxyde de titane.

Chlorure d’yttrium

Comme vu précédemment, la stabilisation de la zircone en phase quadratique passe par l’ajout d’oxyde yttrié. Il est introduit sous forme d’un chlorure d’yttrium (5,15%) mélangé avec un chlorure de zircone hydratée, le tout chauffé aux alentours de 1200°C-1500°C, survenant après la fusion alcaline. C’est une étape clé afin de garder la structure tétragonale de la zircone. On procède ensuite à une hydrolyse, puis à un séchage pour terminer par une calcination. Tous ces processus permettent d’obtenir une poudre qui sera enfin désagglomérée et broyée. La « taille critique » (taille maximale de grains autorisée au-delà de laquelle les grains seront trop volumineux, compromettant ainsi le bon déroulé du processus) doit rester aux environs de 0,6 μm après frittage. La stabilisation en phase quadratique demeurant difficile sur des grains de dimensions supérieures.

Liaisons Zircone/Céramique

Les liaisons des couronnes céramo-métalliques permettent de mieux comprendre le fonctionnement des liaisons zircone-céramique :
Liaison céramique/métal
 Les forces compressives : La chape métallique et la céramique vont être chauffées. Les deux matériaux possédants des coefficients de dilatation thermiques différents (CDT, la dilatation thermique est l’expansion de volume d’un corps occasionné par son réchauffement), lors du refroidissement la céramique avec un CDT plus faible sera plaquée contre la chape métallique.
Ce sera la liaison principale.
 Les liaisons chimiques :
L’oxydation métallique : la présence d’oxygène lors de la cuisson de la céramique va oxyder cette dernière et déposer une couche sur la chape métallique. La surface de connexion entre les deux matériaux permet la diffusion d’ions métalliques vers la couche céramique. La liaison covalente correspond à un atome d’hydrogène uni à un atome électronégatif avec une énergie de liaison de l’ordre de 200kJ.mol-1. La liaison ionique, les charges électriques de nature opposée s’attirent avec une énergie de 40kJ.mol-1.
 Les liaisons mécaniques naissent des micro-irrégularités à la surface de la chape métallique. Une préparation et un sablage sera nécessaire pour permettre l’imbrication des deux surfaces.
 Les forces intermoléculaires de Van der Waals, très légère, il s’agit de liaisons secondaires de nature physique (les noyaux de deux atomes proches s’attirent). L’énergie de cette liaison est 40 fois plus faible que celle d’une liaison covalente.
Liaisons zircone/céramique :
 Les forces compressives, sur le même principe que les forces compressives entre céramique et métal. L’interface de la zircone et de la céramique sera un des aspects importants qu’il faudra anticiper pour éviter les échecs thérapeutiques précoces. Le choix des deux matériaux devra se faire en fonction de leur coefficient de dilatation thermique (CDT), trop d’écart entre les valeurs des 2 céramiques accéléra le phénomène de fracture ou d’écaillage. Il devra être légèrement inférieur pour la céramique de recouvrement par rapport à celui de la céramique d’infrastructure, de manière à ne pas engendrer de fêlure dans la céramique cosmétique lors de son refroidissement. En effet, en refroidissant, la zircone d’armature se contractera plus que la céramique cosmétique.
 Les liaisons chimiques, des liaisons covalentes ou ioniques entres les atomes assurent d’excellentes propriétés mécaniques et chimiques.
 Une rétention micromécanique, la surface devra être sablée puis passée à la vapeur. Le but est d’augmenter la surface de contact entre les deux céramiques. Il faudra vérifier l’absence de bulles d’air ou d’aspérités à la surface, bloquant les liaisons et pouvant provoquer des fractures ou un écaillage précoce.
 La préparation devra être homothétique et respecter certains paramètres pour optimiser les liaisons
 Les forces intermoléculaires de Van der Waals interviennent également dans ce couple.
La liaison céramo-métallique semble à l’heure actuelle plus forte, que la liaison zircone céramique, cette dernière subit plus de phénomène d’écaillage. La préparation de la chape, la forme de la préparation, l’épaisseur du matériau, la charge occlusale et la hauteur de préparation sont les paramètres qui influenceront la qualité de la liaison.

Usinage mou

L’usinage du bridge va se faire sur un bloc pré-fritté plus tendre et donc plus facilement usinable. La difficulté principale va résider dans le fait qu’une contraction du matériau à lieu lors de la cuisson. Le pourcentage de contraction est indiqué par le fabricant et varie entre 20% et 30%. Plus la pièce à usiner est complexe, plus l’anticipation de la rétraction est compliquée, notamment au niveau des zones de connexions nécessitant une grande précision avec une forme géométrique complexe. Un pontique avec une surface trop faible (inférieur à 9mm2 pour un bridge de 3 éléments ou 10-12mm2 pour un bridge de plus grande étendue) sera plus susceptible d’entrainer un échec thérapeutique. Le respect des températures de frittage (entre 1350°C et 1550°C) et de refroidissement devra également être précis, influençant directement les propriétés mécaniques et esthétiques finales.

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Table des matières

I. Introduction
II. La Zircone
II.1. Histoire et définition
II.1.1. Le Zircon ou Silicate de Zirconium : ZrSiO4
II.1.2. La Zircone ou Oxyde de Zirconium : ZrO2
II.1.3. Structure et phases
II.1.3.1. Forme monoclinique
II.1.3.2. Forme tétragonale
II.1.3.3 Forme cubique
II.2. Obtention de la zircone dentaire
II.2.1. Le zircon ou ZrSiO4
II.2.2. La zircone ou ZrO2
II.2.3. Chlorure d’yttrium
II.2.4. Excipients
II.2.5. Pré-frittage
II.2.6. Frittage
II.3. Usinage
II.3.1. Introduction à la Conception et Fabrication Assistée par Ordinateur (CFAO)
II.3.2 Usinage par soustraction de matière
II.4. Propriété de la Zircone
II.4.1. Propriétés Mécaniques
II.4.1.1. Élasticité
II.4.1.2. Dureté
II.4.1.3. Résistance
II.4.1.3.1. Résistance à la compression
II.4.1.3.2. Résistance à la flexion
II.4.1.3.3. Résistance à la fatigue
II.4.1.3.4. Ténacité
II.4.1.4. Synthèse
II.4.2. Propriétés biologiques
II.4.2.1 Biocompatibilité
II.4.2.2. Respect du parodonte
II.4.2.3. Effet carcinogène
II.4.2.4. Propriété thermique
II.4.2.5. Propriétés optiques
II.4.2.6. Liaisons Zircone/Céramique
II.4.2.7. Ciments et colles
III. Intérêt et limite de la Zircone CFAO en prothèse fixée postérieure
III.1. Intérêts
III.1.1. L’écaillage
III.1.2. L’esthétique
III.1.3. Propriétés mécaniques
III.1.4. Préparation pour restaurations en zircone
III.1.5. Biocompatibilité
III.1.6. Assemblage
III.1.6.1. Scellement
III.1.6.2. Collage
III.2. Limites
III.2.1. Bridges
III.2.1.1. Usinage mou
III.2.1.2. Usinage dur
III.2.1.3. Bridge longue portée
III.2.2. Retouches limitées
III.2.3. Compatibilité avec la prothèse amovible
III.3. Synthèse
IV. Conclusion