Les Alliages Non Précieux – Prothèse Dentaire

Les Alliages Non Précieux – Prothèse Dentaire

Introduction

Deux classes peuvent être distinguées parmi les alliages non précieux : les alliages à base de nickel et de chrome, et les alliages à base de cobalt et de chrome.

Les alliages nickel-chrome (Ni-Cr)

Origine et utilisation

Les alliages nickel-chrome (Ni-Cr) sont des alliages inoxydables dérivés des superalliages industriels, utilisés en odontologie depuis 1960. Leur usage s’est développé dans les restaurations fixes unitaires et plurales. Cependant, ces alliages sont mis en cause en raison de la toxicité et des risques d’allergie liés à l’utilisation du nickel.

Superalliage : Alliage comprenant une dizaine d’éléments métalliques, présentant à haute température des propriétés mécaniques et une résistance à l’oxydation supérieures à celles des meilleurs aciers.

Composition et classification

Composition des Ni-Cr

Les compositions pondérales des alliages non précieux varient selon les fabricants. Chimiquement, ils se divisent en deux grandes catégories :

• Alliages Ni-Cr-Fe (fer) avec des additions mineures d’éléments tels que le manganèse, le bore, le silicium et le carbone.
• Alliages Ni-Cr plus riches en nickel, avec adjonction d’aluminium, de molybdène et, dans une moindre mesure, de silicium en pourcentage relativement important.

D’autres éléments peuvent être présents sous forme de traces : soufre, magnésium, phosphore, azote, oxygène, etc.

Classification

Il n’existe pas de classification officielle des alliages Ni-Cr. Certaines classifications, acceptées par l’American Dental Association (ADA), tiennent compte du rôle des constituants dans la formation de la structure :

• Éléments formant la solution solide de base : Nickel (principal constituant, 60 % à 80 %), chrome (10 % à 25 %), parfois cobalt, molybdène ou tungstène.
• Éléments contribuant à la formation de phases durcissantes (précipités intermétalliques) : Aluminium, titane, tantale, niobium.
• Éléments localisés aux joints de grains : Carbone, bore, zirconium.
• Éléments formant des carbures : Principalement le chrome, mais aussi le molybdène, le tungstène, le titane, le tantale et le niobium.
• Éléments formant des oxydes protecteurs à la surface : Principalement le chrome et l’aluminium.

Rôle des constituants

Les alliages Ni-Cr cristallisent en formant des structures dendritiques. Au sein de cette matrice dendritique, des précipitations plus ou moins fines de composés intermétalliques peuvent apparaître. Les zones interdendritiques sont constituées de précipités massifs ou d’eutectiques lamellaires, où des ruptures de type fragile sont souvent observées. Les joints de grains peuvent également être le siège de phénomènes de précipitation.

Dendritique : Relatif à une dendrite, un cristal ramifié en forme d’arbre (du grec dendron). Les dendrites se forment lors de la solidification, lorsque la température diminue, la solidification commençant par les bords, où le liquide est plus froid. Exemple : un flocon de neige présente une structure dendritique.

Eutectique : Mélange de plusieurs corps qui fond et se solidifie à température constante, se comportant comme un corps pur du point de vue de la fusion.

Propriétés des alliages nickel-chrome

Propriétés physiques

La masse volumique des alliages Ni-Cr est en moyenne de 8 g/cm³, soit deux fois inférieure à celle des alliages d’or. En raison de cette faible masse volumique, il est nécessaire de fondre une quantité d’alliage supérieure à celle des alliages d’or pour obtenir une pression d’injection suffisante lors de la centrifugation.

Propriétés thermiques

Intervalle de fusion

Les alliages Ni-Cr ont un intervalle de fusion plus élevé que celui des ors conventionnels, variant selon leur composition entre 1050 °C et 1100 °C, ou entre 1300 °C et 1350 °C, selon les fabricants.

Dilatométrie thermique

Les alliages Ni-Cr dentaires possèdent un coefficient linéaire moyen compris entre 15 et 17 × 10⁻⁶/°C, entre 0 °C et 1000 °C. En raison de leur intervalle de fusion élevé, leur retrait linéaire (2 % à 2,3 %) est plus important que celui des ors. L’ajout de faibles quantités de silicium ou de bore permet de réduire l’intervalle de fusion et le retrait à la coulée. Les revêtements à liant phosphate compensent ce retrait, permettant la réalisation de prothèses conjointes de grande précision.

Coulabilité

L’aptitude des alliages Ni-Cr à remplir et à s’étaler dans un moule est très satisfaisante, ce qui permet une reproduction précise des détails pour des pièces prothétiques cliniquement fiables.

Conductibilité thermique

La conductibilité thermique des alliages Ni-Cr est en moyenne de 0,035 cal/cm/s/°C, soit deux fois inférieure à celle des ors dentaires (0,06 cal/cm/s/°C). Ainsi, les alliages Ni-Cr transmettent les variations thermiques endobuccales aux tissus dentino-pulpaires plus lentement que les alliages d’or.

Traitement thermique

L’homogénéisation des alliages Ni-Cr se fait entre 950 °C et 1150 °C, selon leur nature et leur point de fusion. Ce processus entraîne la disparition de la structure dendritique et met en évidence les joints de grains.

Propriétés mécaniques

Le module d’élasticité des alliages Ni-Cr est deux fois supérieur à celui des alliages d’or de type IV (17 000 à 22 000 daN/mm² contre 1000 daN/mm²), conférant une rigidité remarquable. Cela permet la réalisation de longues travées de bridges avec des embrasures largement dégagées, conformément aux exigences actuelles de la prothèse conjointe. La dureté varie de 180 VHN à plus de 400 VHN (Vickers Hardness Number).

Propriétés chimiques et électrochimiques

La résistance à la corrosion électrochimique et la passivité des alliages Ni-Cr en milieu buccal sont principalement assurées par le chrome, à partir d’une teneur de 13 %. Le chrome confère une passivité durable grâce à la formation d’une fine pellicule d’oxyde adhérente qui recouvre l’alliage. L’ajout de molybdène et de manganèse en faibles quantités améliore également la résistance à la corrosion, comme démontré par des études en milieu de salive artificielle.

Propriétés biologiques

Malgré les interrogations sur l’innocuité des alliages Ni-Cr, notamment leur potentiel allergisant, il est aujourd’hui admis que les alliages contenant 20 % de chrome sont stables en milieu buccal. Certains alliages Ni-Cr sont commercialisés avec des certificats de biocompatibilité.

Indications

Les alliages Ni-Cr sont utilisés pour la réalisation de prothèses conjointes coulées et d’infrastructures céramo-métalliques.

Les alliages chrome-cobalt (Cr-Co)

Origine et utilisation

Improprement désignés sous le nom commercial « stellites », les alliages chrome-cobalt sont utilisés en odontologie pour la confection de châssis métalliques en prothèse partielle adjointe (PPA) coulée, ainsi qu’en orthopédie dento-faciale (ODF) pour la réalisation d’arcs et de ressorts. Ils sont appréciés pour leur excellente rigidité sous faible épaisseur et leur tolérance biologique.

Composition

Chimiquement, les alliages chrome-cobalt se divisent en deux types :

• Alliages ternaires chrome-cobalt-molybdène (alliage classique).
• Alliages quaternaires chrome-cobalt-nickel-molybdène (alliage récent).

Propriétés des alliages chrome-cobalt

Propriétés physiques

L’alliage chrome-cobalt-molybdène présente une structure de matrice à cœur. La matrice est constituée d’une solution solide riche en cobalt, et le cœur par un eutectique de carbures de molybdène et de chrome.

Masse volumique

La faible masse volumique des alliages Cr-Co (8 à 8,5 g/cm³) est une source de confort pour le patient. Cependant, elle nécessite une masse d’alliage plus importante pour assurer une pression d’injection suffisante lors de la centrifugation.

Propriétés mécaniques

Les alliages Cr-Co présentent la limite élastique et la résistance à la rupture les plus élevées parmi tous les alliages utilisés en odontologie.

Résistance à la corrosion

Des études in vitro ont montré une excellente résistance à la corrosion des alliages Cr-Co dans des solutions salivaires artificielles. Les fractures observées après usage sont généralement dues à des défauts de fonderie.

Propriétés biologiques

Les alliages Cr-Co présentent une bonne tolérance biologique. Toutefois, une hygiène particulière est recommandée au niveau de l’intrados du châssis et des crochets, dont la surface irrégulière peut favoriser le développement de la plaque microbienne.

Indications

Les alliages Cr-Co sont utilisés pour la confection de châssis métalliques en prothèse partielle adjointe, ainsi que pour la réalisation d’arcs et de ressorts en orthopédie dento-faciale.

Le titane

Caractéristiques générales

Dans le domaine médical, le titane et ses alliages occupent une place croissante en raison de leur biocompatibilité, alliée à de bonnes propriétés physiques et mécaniques.

• Point de fusion élevé : Environ 1720 °C, selon le degré de pureté, ce qui classe le titane parmi les matériaux réfractaires.
• Conductibilité thermique : Très inférieure à celle des autres alliages utilisés en prothèse.
• Dureté : Comparable à celle des alliages précieux à base d’or (210 à 465 VHN), mais bien inférieure à celle des alliages non précieux.
• Biocompatibilité : Le titane et ses alliages sont unanimement reconnus pour leur excellente compatibilité biologique, avec un faible risque de toxicité ou d’allergie.

Mise en œuvre

Les revêtements à liant phosphate, généralement utilisés pour les alliages non précieux ou précieux à haute température, sont remplacés pour le titane, fortement réactif à haute température, par des matériaux réfractaires thermiquement plus stables.

Indications

Le titane est utilisé dans la fabrication assistée par ordinateur (CFAO). Ces systèmes ne permettent pas de reproduire des formes complexes. Les prothèses fixes de grande étendue sont réalisables, mais nécessitent un assemblage par soudure, généralement effectué par laser.

Conclusion

Les alliages non précieux sont largement utilisés en odontologie pour la réalisation d’infrastructures métalliques destinées aux prothèses conjointes ou aux prothèses à châssis métallique. Leur indication dépend de leur point de fusion, de leurs propriétés physiques et, surtout, de leur biocompatibilité biologique.

Les Alliages Non Précieux – Prothèse Dentaire

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