2. Nikkeltitaani omadused

Nikkeltitaanist instrumentide kasutuselevõtuga endodontias algas uus ajastu. Seda sulamit kutsutakse eksootiliseks metalliks (ka pseudometalliks), kuna selle omadused ei mahu metallisulamite normaalsete omaduste hulka.

Nikkeltitaansulami omadused, mis teevad sulami eriliseks, on:

1. Kujumälu

Kujumäluks nimetatakse metalli omadust saavutada oma algne kuju pärast deformatsiooni. Kujumälu efekt on tihedalt seotud materjali töötlemisel termiliste näitajatega. Materjali töödeldakse algselt madalatel temperatuuridel martensiitsesse faasi, hiljem materjali kuumutatakse ning toimub pöördumine austeniitsesse faasi. Deformatsiooni järgselt  avaldub valmis materjalil  superelastsus, mis pole seotud materjali termiliste näitajatega.

Diagrammiline kujutis nikkeltitaansulami kujumälu kohta.

Tänu nendele omadustele on nikkeltitaan ainus sobiv sulam endodontiliste juureraviinstrumentide valmistamiseks, sest see on tugev, vastupidav, painduv, kättesaadav ja majanduslikult rentaabel.

http://www.youtube.com/watch?v=SXu8tOCwQoY

Videos on soovitatav tähele panna minuteid 0:38-1:42, kus näitlikult selgitatakse erinevaid instrumendimurru põhjuseid. Metallistruktuuri muutused on näitlikustatud minutitel 1:42-2:55. Meelde tasub jätta, et video on valmistatud kommertseesmärkidel.  http://www.youtube.com/watch?v=tDR1M3876DA

2. Superelastsus

Superelastsuseks nimetatakse materjali mehaanilist kujumälu efekti. Nitinol talub terasest ligi 20x suuremat deformatsioonipinget. Kommertsiaalsetel eesmärkidel valmistatud nitinoli sulamitel on superelastne deformatsioon võimalik kuni 8% ulatuses. Temperatuurimuutused pole superelastsuse omaduse avaldumiseks olulised.

Diagrammiline kujutis nikkeltitaansulami superelastsuse kohta.

Tänu superelastsusele ei esine materjalis tavalist proportsionaalset pinget nagu teistes metallides. Materjali superelastsus põhineb tema loomupärasel omadusel muuta metalliaatomite vahelisi sidemeid. See erinevate mehaaniliste omadustega intermetalliline sulam võib esineda mitmes kristallograafilises vormis. Metallisisesed muutused on kirjeldatavad faasidena:

• austeniitne faas on turvalisim ja stabiilseim.
• transformatsioonifaas on vahefaas austeniitse ja martensiitse faasi vahel, mis on omane nikkeltitaanile. Faasigraafiliselt  kutsutakse seda ka kandeplatoo/koormusplatoo (loading plateau). Painde või pinge lakkamisel on võimalik metallisiseselt taaspöördumine austeniitsesse faasi. Enamik nikkeltitaanist juureravi instrumete töötab just selles faasis. Selles faasis ilmneb materjali superelastsus.
• martensiitne faas on ebastabiilseim. Tekib pinge kasvamisel materjalis ning võib lõppeda sulamist valmistatud eseme murruga.

Diagrammiline kujutis nikkeltitaani martensiitse transformatsiooni ja kujumälu efekti kohta.

Austeniitsest faasist martensiitsesse faasi jõuab materjal kergel paindel konstantsel temperatuuril. Pärast  paindumist materjal sirgeneb kujumälu tõttu ning sulami struktuur muutub martensiitsest faasist tagasi austeniitsesse faasi. Viil võtab oma originaalkuju.

Nitinoli pinge – deformatsiooni diagramm. Sellel on kujutatud materjali superelastne transformatsioon austeniitsest faasist martensiitsesse. Pinge eemaldamisel deformatsioon kaob ja materjal pöördub austeniitsesse faasi tagasi. Elastsuslimiit on maksimaalne pinge, mille avaldumisel on instrumendil võimalus veel algne kuju taastada. Pinge suurenedes jõuab materjal plastsesse deformatsiooni, mille puhul tekib jääv metallisidemete ümberpaiknemine ning instrument ei võta enam oma algset kuju. Kui pinge materjalis on kasvanud kriitilise piirini, siis jõuab materjal plastsuspiirini ning materjal murdub.

3. Tugevus

4. Vastupidav tsüklilisele väsimusele

5. Korrosioonikindlus

Korrosioonikindlus saavutatakse erinevate pinnatöötlustehnikatega, millest on juttu õpiobjektis  “Hammaste juurekanalite preparatsioon nikkeltitaanist instrumente kasutades”.

Instrumentide valmistamise vigadeks on mikromõrad ja metallikidad. Väidetakse, et pinna ebaregulaarsused aitavad tekitada metalli korrosiooni NaOCl-ga, kuid korrosioon kerkib kõneaineks vaid siis, kui nikkeltitaanist instrumente leotada soojas NaOCl lahuses kauem kui 60 minutit. Steriliseerimine  nikkeltitaanist instrumentidele kahjulikult ei mõju. Samas, kuumus võib mõnele instrumendile mõjuda isegi positiivselt (HyFlex).

Nikkeltitaanist instrumentide vigadeks on madal tõmbetugevus  ja voolavustugevus, mis võivad viia instrumendi murdudeni madaletel koormustel.