SENSIBILIDADE DA LIGA ODONTOLÓGICA IDEALLOY QUANTO AOS MEIOS DE AQUECIMENTO E REVESTIMENTOS UTILIZADOS EM SUA FUSÁO

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1 Rev. Odont.l:NESP, São Paulo, v.20,p ,1991. SENSIBILIDADE DA LIGA ODONTOLÓGICA IDEALLOY QUANTO AOS MEIOS DE AQUECIMENTO E REVESTIMENTOS UTILIZADOS EM SUA FUSÁO Juno GALLEGO * Paulo Edson BOMBONATIl ** RESUMO: Na fusão de Ligas metálicas podem ocorrer alterações microestruturais com conseqüentes implicações no comportamento mecânico. dependendo da sensibilidade que esta Liga oferece a parâmetros importantes como meio de aquecimento e material de revestimento. Através de análise de microdureza e técnicas metalográficas, busca-se caracterizar a influência que os meios de aquecimento eiélrico, gás-ar e gás-oxigênio, assim como os revestimentos à base de cristobalita, quartzo e fosfato. têm sobre a liga odontológica Idealloy. Verificou-se que a Liga mostrou-se sensível às variações propostas e que as utilizações da centr(fuga elétrica e do revestimento à base de fosfato mostraram ser as mais adequac1as. UNrrERMOS: Ligas de cobre-alumínio; métodos defusão; revestimentos. INTRODUÇÃO Nos últimos anos, os fabricantes desenvolveram e introduziram no mercado odontológico uma granoe quantidade de ligas alternativas, a fim de su~stituírem as ligas de ouro, cujos preços tornaram-se proibitivos. No Brasil, sem dúvida alguma, as ligas com alto teor de cobre foram as que obtiveram maior aceitação, uma vez que, por apresentarem algumas propriedades semelhames às ligas de ouro tipo lii, estão substituindo-as na confecção de próteses parciais fixas. Em relação aos metais e ligas, para RUHNKElS. MODELI?, a dureza é uma propriedade fundamental, pois pode ser correlacionada com outras importantes propriedades mecânicas como linúte de escoamento, resistência à tração e ducúbilidade. BOMBONATTI et al 2 observaram que existe uma diferença de dureza entre hgas com alto teor de cobre, e que esta dureza varia com os métodos de fusão empregados. Como essas ligas foram desenvolvidas inicialmente para serem fundidas em revestimento à base de cristobalita 11 e, posterionnente, recomendado por SILVA FI LH09, serem usadas com revestimentos fosfatados, o presente trabalho tem por * Departamento de Engenharia Mecânica - Faculdade de Engenharia de Ilha Soll.eira - UNESP Ilha Solteira - SP. ~. Departamento de Materiais Odontológicos e Prótese- Faculdade 1Ic: Odontologia do Campus de Araçatuba UNESP Araçatuba, SP.

2 276 objetivo verificar a sensibilidade da liga odontol6gica de cobre-alumínio ldealloy em relação à microestrutura e dureza, em três meios de fusão normalmente utilizados: elétrico, gás-ar e gás-oxigênio, combinados com os revestimentos, de uso corrente em odontologia, à base de cristobalita, quartzo e fosfato. MATERIAL E MÉTODOS (I;'. A escolha da liga de cobre-alumfnio ldealloy (Metalloy Comércio de Artigos para Pr6tese Ltda.) deu-se devido aos resultados obtidos anteriormente 2, os quais apresentaram maiores valores de dureza, foram fracamente influenciados pelos métodos de fusão e não tiveram a dureza diminuída no estado bruto de fusão. Os corpos de prova para este estudo são semelhantes aos usados por FUSAYA MA, YAMANEs e foram obtidos pelo corte de uma peça plástica lisa apresentando um formato prismático, com 2,0 mm de espessura, 7,0 mm de largura e 11,0 mm de comprimento. Um pino formador do canal de alimentação do molde em cera, com 2,5 mm de diâmetro e 10,0 mm de comprimento, foi fixado obliquamente na extremidade de uma das faces do modelo plástico e o conjunto montado em umconformador de cadinho. Em seguida, os conjuntos foram incluídos em rev~stimento~ ~ base de, crj.stobalita - Kerr (Kerr Inddstria e Comércio Ltda.), à base de quartzo'- Higrotenn " (Polidental Inddstria e Comércio Ltda.) e à base de fosfato -: Termocast (Polidental" Indl1stria e Comércio Ltda.), espatulados manualmente por um minuto. AP<ss a presa, i os anéis foram aquecidos até 7000C, assim permanecendo por aproximadamente 30 minutos, quando foram preenchidos com uma quantidade aproximada de 3 gramas de liga fundida 'em uma: a) centrífuga elétrica TS-1 (Degussa S.. A.); b) centrífuga comum, com chama gás-ar; e c) centrífuga comum, com chama gás-oxigênio, obtendose no total nove corpos de prova. Com a solidificação da liga, os lingotes foram desmoldados e pôde-se então seccionar o canal de alimentação e a seção longitudinal mediana dos lingotes, os quai's foram cortados com serra manual, como mostra a Figura 1. 1I " J LINGOTE " 8.".'.f... " ".. ",:..>\ ~.. '.,.',~I n: m: :oe -I._t.; FIG. 1 - Esquema do corte longitudinal do lingote, mostrando ~ direção mediana (sem esca!a).., Rev. Odont. UNESP, São Paulo, v. 20, p , , o" i

3 277 Ap6s O corte do corpo de prova foi feito o embutimento das seções longitudinal e da superfície externa do lingote em uma resina termofixa (baquelite), dando início à preparação metalográfica convencional 4 Para o lixamento foi dado o acabamento com lixa grana 600 e o polimento fmal com alumina em suspensão de granulometria 0,02 JLm. Analisaram-se as superfícies polidas sob pequenas (l20x) e grandes ampliações (looox), visando observar a presença de microporosidade e inclusões de 6xidos, utilizando ataque 6ptico (iluminação em campo claro e escuro). O ataque quúnico com o reativo de persulfato de amônio 1 evidenciou as fases metálicas existentes e suas morfologias. Concluída a análise metalográfica das amostras refez-se o polimento das mesmas, visando remover a camada superficial afetada pelo ataque quúnico e adequar a superfície para a análise de microdureza Vickers. Para determinar a resistência à penetração que a liga oferece ao micropenetrador piramidal de diamante 12, foi padronizada uma carga de 100 gramas-força e o espaçamento entre as impressões de dureza em 2 décimos de milímetros. Os ensaios de microdureza Vickers foram realizados em uma direção mediana em relação à espessura do Lingote (Fig. 1) e orientando-se da região do canal de alimentação para a outra extremidade do lingote, permitindo em média 58 ensaios por amostra. Para melhor expressar o comportamento da microestrutura, a seção longitudinal do lingote foi subdividida em quatro regiões (I a IV), com aproximadamente 3 milímetros de comprimento cada, onde foram realizados os ensaios de microdureza. RESULTADOS A análise metalográfica realizada sem ataque da superfície polida revelou microporosidade em praticamente todas as amostras, notadamente aquelas obtidas por fusão na centrífuga elétrica. (Fig. 2). O ~taque químico com o reativo de persulfato de amônio' evidenciou uma'ini.croestrutura grosseira de, composição hipoeutética, apresentando as fases a"e eutet6ide. A fase consiste em uma solução s6lida substitucional de alumínio em cobre, possui estrutura cristalina cdbica de faces centradas, sendo ddctil e de dureza relativamente baixa. A fase eutet6ide apresenta morfologia lamelar (Fig. 3), constituída de fases a e T2' de estrutura cristalina cdbica de corpo centrado e tem comportamento duro,'e fiágil3. ' I';}, e:.... I j, f I~.. ',' r",~~ fo,~p~c:r.ogr~~s das Fig~ras;-4 a 12, <?om ~pliação de 47X, ap~sen~o as,pecto da,.microestrutura da, liga sob diferentes métodos de fusão e nos três tipos de re~es~e~tos~tillzados(seçâo Jongit~dinaldo' lingote>. '. " _'4 j~ _ J.,"~.' _ -.. ~., 1.)!Com-relação à microdureza; ó-espaçamento de 0,2 mm 'entre as impressões foi su "ficie'rité" para"gàràriíír que os resultados.fossem isentos dos efeitos da 'deformação -plástica;'a' frio (encruamento), que pudessem ser atribuídos à proximidade entre as lmpréssões, já que o tamanhó 'médio de suas 'diagonais é da ordem de 25 JLm. Os va "iç>res iliédio:s das dui~~as obtidas' em cadà região do ligote são apresentados nas Figu- :ras 13 e 14, na'"iornía dehistogramas... ~'~.J..'.' Rev. Odont. UNESP, São Paulo, v. 20, p ,199~.

4 FIG. 2 - Seção longitudinal do lingote. Aquecimento el~trico- revestimento quartzo -superltcie polida, sem ataque, mostrando várias microporosidades. 4OX. FIG. 3 - Aspecto morfol6gico da fase eutet6ide, composta de lamelas alteradas de fase e No interior de regilles nota-se a presença de inclusões. 800X. DISCUSSÃO Uma das maneiras de se alterar as propriedades mecânicas de uma liga metálica é modificando sua composição química. Em relação à dureza, além da composição, a microestrutura é outro importante fator para esta alteração, da( a preocupação em estudar a relação entre tais parâmetros. No exame metalográfico deste trabalho, a preocupação inicial foi em se detectar a presença ou não de defeitos e, posteriormente, com a morfologia dos grlios cristalinos. A análise realizada na superfície polida das amostras revelou a existência de porosidade em todas elas. Tais imperfeições coocentram-se especialmente na região próxima ao canal de alimentação do lingote, que por ter sua solidificação atrasada, retém parcialmente as fonnações gasosas. Provavelmente, se fossem providenciados aquecimentos maiores que 7000c aos anéis de fundição e10u alterações na geometria do canal de vazamento, tais porosidades seriam em grande parte eliminadas. A incidência de porosidade nas ligas com alto teor de cobre Rev. Odont. UNESP, São Paulo, v. 20, p ,1991.

5 279 FIG. 4 - Aquecimento elétrico - revestimento de cristobalita - Observa-se na fase a veios de microconsti luintes eutet6ide em seu interior e várias inclusões não identificadas. 470X. FIG. 5 - Aquecimento elétrioo - revestimento fosfatado - Vê-se a microestrutura constitlúda de fases a e eutet6ide. Nos contornos de grão, nota-se a presença de inclusões não identificadas. 47X. FIG. 6 - Aquecimento elétrico - revestimento quartzo - Detallle da microestrutura revela finl'ssimos veios de constituinte eutelóide no interiordas regiões ricasem fase a, que também as envolvem. 470X. FIG. 7 - Aquecimento gás-ar - revestimento cristobalita - Fase com inclusões relevante, encontradas nos contornos de grão, envolvidaem microconstiluinte eutelóide. 470X. FIG. 8 - Aquecimento gás-ar - revestimento fosfatado - Microestrutura -Ilomogênea, apresentando a fase a em plaquetas envoltas em microconstitwnte eutet6ide. 470X. FIG. 9 - Aquecimento gás-ar - revestimento quartzo - Apresenta a fase a em plaquetas envoltas em fase eutelóide de morfologia acicular. 470X. FIG Aquecimento gás-oxigênio - revestimento cristobalita - Constituinte eutet6ide envolvendo a fase FIG. II - a, com granulação grosseira. 470X. Aquecimento gás-oxigénio - revestimento fosfatado - Mostra detalhes de um contorno de grão constituído de fase a, com numerosas inclusões de composição não identificadas. 470X. FIG Aquecimento gás-oltigênio - revestimento quartzo - Microestrutura constitufda de fase a encon trada no contorno do grão. No seu interiorobservam-se algumas inclusões. apresentando-se a fase eutet6ide em tomo dea, 470X. Rev. Odont. UNESP, São Paulo, v. 20, r. 27:'- "s~. 1<)91.

6 400, , ELÉTRICO o GÁS-AR GÁS -OXIGÊNIO '" 320 til ffi 300 '"u ;; 260 ~ 260 UI ~ 240 o ,Ll'------JL IV REVESTIMENTo, CRISTOBALlTA ELETRICO O GÁS-AR ~ÁS-OXIGÊNIO 'é 360 E '" '" 320 til a: 300 UI '" u 280 ;; '" 260 N UI a: 240 :> o II III REVESTIMENTO' FOSFATADO IV ~ _, ELÉTRICO O GÁS-AR GÁS-OXIGÊNIO '. ~'. J' '"'.~ ~'..>. r ~ r.;'.).1 7;..:1 ;\''' > l.:h.:-, i nr-.'s',i. ~" 360, 1, ~ ~1~2.~ '..,;:300 til a: 1-"' ", ~ 28Ô ~ I; "_'1' I ". i..,,'; I' ~, 11'.,..l, ': I' l... ~1,~' 'J A'!., :'".' '.'\ rj '" 240 ':.:!"! ffl:j (.~:.":n,,:~:-,...rl',ccl::!.'.1. ::> o '1. \ : ~_;,..".. ':1.' ' :l \.)~', i~\) ') ~1J l <,.fl} _ );,t.,)~\, l~,.1 I. I '''j,.). ~' ;.!'.~-., I'i ~j II 111,,:...' REVESTIMENTO';QUAR.rzO,. IV I.. {.'... ~. ;.'.!I :," FIG. 13 ",-I,~ ".,,:', :. (, ) i " Durezas médias obtidas na região longitudinal do lingote em relação aos revestimentos utilizados. V' I' Rev. Odont. UNESP, São Paulo, v. 20, p ,1991.,.!

7 281.' i. 360,r. l'.'quartzo ',. t' '..... I '~.~. i'... 1, r.1 "'e"340 E,i '~'320'.'.' :i, J' "~" I ~ I ~ J. ';1 II :. ~,.!.(f) JqO '. a;-, '. ~ ~80 \t;~ > "F;:j 260 W,~~ o 220,', " L}._I '"' ~-,.. I, I! II! A9UECIME.~TO-ELÉTRI~O 360 B CRlsTOBALITA 'O FOSFATA DÓ 360 N E ~. 340 IV,I,,'I. _ '.J J." : 1.1 QUARTZO i,," I.,,!"H~,':.,4..,,:'! /_.1.' I. ~ 320 I l "... t. \. ~ '.'. JJ '.1',.'i, J.," 1 I. ", ~. I)! ". '~,300 w.l.~ '".280 > :-"et N w Ir :>o.... ~ t t - ',' ".' (I:. I.1.',1" "I. II ':. II! 'AQUECIMENTO- GÁS-AR" :'", 400r-'--'---'-'---'--'--'-'---~'':''''O----'.-'--- IV ; " -''--~, ','.', ' B{;RlsT06ALITA', '#"-... :, ; I' " :,,' '.'i.' h.j J...i' ':... C~...,'.' ;" : J '.. 1."J~ r-;f'. J.),.1 l ~ '. '.i I: I ; ;r 200'--'----'-- ;. I 11 lu..:i'aquecim'ento- GÁS-OXIGÊNIO ', ' -, I)' ~,' I~', "\-,",. 11;. ;-.I{..: '. ''::,t',''.\...' ~4;'i "FIG:"14 D'tireus médias obtidas rui r~gião loíl'gitudinaldo lingote em relação'aôs mdos d~ àquecunento' utilizados~,.. ', ~, i Rev. Odont. UNESP, São Paulo, v. 20, p ,1991.'."'l... :..;!

8 J 282 também é observada no trabalho de VERONESI13, embora esse autor não teça considerações sobre a presença das mesmas. Quanto às características dos grãos cristalinos, verifica-se que são sensíveis às mudanças do material do revestimento e aos meios de aquecimento. A morfologia acicular da fase a pr6-eutet6ide, semelhante à ferrlta de Widmanstãtten nos aços-carbonos, sugere que esta fase pr6-eutet6ide tivesse sua nucieação e crescimento sob grande super-resfriamento. Isso vem de encontro com o processo de fundição empregado, em que a liga ldealloy é fundida em temperdturas pr6ximas a looooc, e, ao ser injetada para o interior do molde, entrará em contato com o revestimento, que está a uma temperatura mais baixa, de aproximadamente 7000C, provocando um resfriamento brusco, o que, provavelmente, permitirá o aparecimento da formação acicular. A fusão da liga em uma centrífuga elétrica mostrou ser a mais recomendada, pois as amostras não apresentaram modificações microestruturais significativas. Esta constatação é condizente com a observação de BOMBONATTI et al 2, de que as ligas com alto teor de cobre deveriam ser fundidas em uma centrífuga elétrica, por ser este o método que proporciona menor rugosidade superficial e, também, com o verificado por SCARANELO et apo, que obtiveram uma maior fluidez dessas ligas com este método de fusão. O principal inconveniente no uso de chamas são, além da falta de controle da temperatura de superaquecimento, o arrasto mecânico e absorção de gases para o fundido, provocando a ocorrência de grandes alterações microe~truturais e, conseqüentemente, nas propriedades mecânicas da liga. Prova disso é a presença de inclusões globulares nos contornos de grão, morfologia típica do óxido de alurnfnio (duro, po~m frágil) em todas as amostras, mais notadamente naquelas fundidas com chama a gás. A principal revelação deste trabalho diz respeito aos revestimentos, onde se constatou que o material mais insensível ao meio de aquecimento utilizado é o revestimento à base de fosfato. Além disso, destaca-se o procedimento do revestimento à base de quartzo, quando do emprego da chama gás-ar, que produziu grande alteração da morfologia cristalina, com o aparecimento de uma microcstrutura em forma de plaquetas finas, provavelmente por ser este tipo de material o que proporciona uma maior velocidade de resfriamento durante a solidificação do lingote. No que se relaciona à dureza, embora a quantidade amostral não seja suficiente para permitir conclusões quantitativas, ela permite observar uma tendência qualitativa. Verifica-se, assim, que as durezas médias obtidas nas amostras são superiores àquelas especificadas pela Associação Dentária Americana para as ligas de ouro Tipo IV, resultado também obtido por GUASTALDl6, BOMBONATTl et al 2, VERO NESl13 e por SILVA fllh09. Quanto aos métodos de fusão empregados nota-se na Fig. 14 que o aquecimento elétrico proporcionou os resultados mais homogêneos de dureza, enquanto que, em relação aos tipos de revestimento, essa homogeneidade é obtida com o revestimento fosfatado (Fig. 13). Convém destacar os altos valores de dureza obtidos quando se emprega o revestimento à base de quartzo e a chama gásar, provavelmente devido à microestrutura proporcionada à liga por essa condição. Rev. Odonl. UNESP, São Paulo, v. 20, p ,1991.

9 283 CONCLUSÕES o estudo do comportamento da liga odontol6gica de cobre-alufiúnio ldealloy, através das análises de microestrutura e llúcrodureza, permitiu as seguintes conclusões: 1 - a liga mostrou-se sensível à mudança de material de revestimento e meios de aquecimento utilizados; 2 - a fusão da liga em fomo elétrico mostrou ser a mais recomendada; 3 - o material de revestimento mais insensível ao meio de aqu~imentoutilizado na fusão da liga foi à base de fosfato; 4 - os principais inconvenientes no uso de chama a gás para fusão da liga são a falta de controle na temperatura e o arraste mecânico e absorção de gases para o fundido, provocando a ocorrência de grandes alterações rnicroestruturais e, conseqüentemente, nas propriedades mecânicas da liga; 5 - as durezas médias obtidas nas amostras são superiores às preconizadas para as ligas de ouro extraduras do Tipo IV. GALLEGO, J. BOMBONATTI, P. E. Sensibility of odontological alloy Idealloy related to melting techniques and investrnents employcd in its casting. Rev. Odont. UNESP, São Paulo, v. 20, p , ABSTRACT: Some micro-srrucrures changes may occur during casting of metal alloys t/ult may inteifer in their mechanical characteristics, depending on the melting techniques and investments used. The influence ofelectrical. gas-air andgas-oxigen heatingprocessesas well as cristobalite, quartz and phospha.te based investments on rhe odontological alloy Idealloy was analysed though Izardness and metlzalographic techiques. The alloy was found sensible to the proposed variatio"s a"d the use ofelectrical casting machine and phosp/zate bonded investment were shown to be the most adequate. KEYWORDS: Copper-aluminUnl alloys; casting techniques; investments. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. AMERICAN SOCIETY for METALS. MetaIs handbook: atlas of microstructures of industrial alloys. 8. cd. Ohio: Metals Park, BOMBONATTI, P.E., BARROS, L.E., SCARANELO, R.M., PELLIZZER, AJ. & FEITOZA, S. Determinação de dureza de ligas de cobre, na forma como são recebidas e após a fundição das técnicas de fusão. Rev. Odont. UNESP, v. 19, p , COUTINHO, T. A. Metalografia de não-ferrosos. São Paum: Edgard Blucher, FAZANO, C. A. T. V. A prática metalográfica. São Paulo: Hemus Livraria Editora, FUSAYAMA, T., YAMANE, M. Surface roughness of castings made by various casting techniques. J. prosth. Dent. v. 29, p , Rev. Odont. UNESP, São Paulo, v. 20, p ,1991.

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