DARWIN Digitale Dissertationen German Version Strich

FU Berlin
Digitale Dissertation

Detlev Rüdiger Rose :
The bond strength between a non precious bonding alloy and ceramic after sol-gel-oxide coating
Der Haftverbund zwischen einer Kobalt-Chrom-Legierung und Keramik nach Anwendung eines neuen Sol-Gel-Tauchverfahrens zur Oberflächenkonditionierung

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Abstract

In the present study the influence of sol-gel-coating on the bond strength between a non precious bonding alloy (Wirobond C / BEGO company) and ceramic (Omega 900 / VITA company) was investigated.
The three point bending test according to SCHWICKERATH was used to determinate the bond strength of test specimens (seven for each parameter). Before the five ceramic firing cycles the test specimens were coated with zirconium dioxide, aluminium oxide, silicon dioxide or titanium dioxide.
Seven test specimens for every coating procedure were stored in water, dry or were thermo cycled. Together with the uncoated control group 168 test specimens were investigated.
The results revealed the following:
  • An improvement of the bond strength due to the coatings with several oxides was not observable. The values were in every case above the recommended 25 MPa.
  • The storage in water or thermo cycling had no influence on the bond strength of uncoated, titanium dioxide or zirconium dioxide coated test specimens.
  • In contrast aluminium oxide or silicium dioxide coated test specimens exhibited decreasing bond strengths under those conditions.
The element distribution of elements in the bonding zone was investigated with an scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDX). No differences were observable between the different coatings and the uncoated test specimens or at different places in the bonding zones.
Chrome and molybdenum were enriched in the bonding zone. Because of the experimental date it is not recommended to use the oxide coatings. A positive effect could not be measured.

Table of Contents

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INHALTSVERZEICHNIS
TITELBLATT
1 EINLEITUNG
9
2 SCHRIFTTUM
11
2.1 Entwicklung der Metall-Keramik-Verbundsysteme
11
2.2 Keramik
12
2.3 Metalle
14
2.4 Theorien zum Haftverbund Metall ? Keramik
16
2.4.1 Kontraktionskräfte
17
2.4.2 Mechanische Bindung
18
2.4.3 Adhäsive Bindung
18
2.4.4 Chemische Bindung
18
2.5 Einflußfaktoren auf den Haftverbund
20
2.5.1 Oberflächenvorbehandlung
20
2.5.2 Einfluß des Brandes
20
2.5.3 Elastizitätsmodul
20
2.5.4 Haftvermittler
21
2.5.5 Verarbeitungsfehler
22
2.5.6 Oxidbrand
23
2.6 Verfahren zur Prüfung des Metall-Keramik-Haftverbundes
23
2.7 Sol-Gel-Technik
26
2.7.1 Definition von Solen und Gelen
26
2.7.2 Aufbringen von Schichten mit Hilfe der Sol-Gel-Technik
28
3 MATERIAL UND METHODE
31
3.1 Material
31
3.1.1 Aufbrennfähige NEM-Legierung Wirobond C
31
3.1.2 Verblendkeramik Omega 900
32
3.1.3 Konditionierungsverfahren
34
3.2 Methode
34
3.2.1 Prüfkörper
34
3.2.2 Prüfmethode
35
3.2.3 Apparatur
36
3.2.4 Verfahren
36
3.2.5 Bestimmung der Scher-Verbundfestigkeit
38
3.2.6 Experimentelle Bestimmung des Elastizitätsmoduls
40
3.3 Durchführung
41
3.3.1 Vorversuche
41
3.3.2 Herstellung der Prüfkörper
44
3.3.3 Oberflächenkonditionierung der Prüfkörper (1. Serie)
45
3.3.4 Aufbrennen der Keramik
46
3.3.5 Lagerung der Prüfkörper
49
3.3.6 Durchführung des SCHWICKERATH-Tests
50
3.3.7 Modifikation der Titandioxidbeschichtung (2. Serie)
50
3.4 Oberflächenuntersuchungen
52
3.5 Statistisches Verfahren
55
3.5.1 Mittelwert
55
3.5.2 Median
56
3.5.3 Standardabweichung
56
3.5.4 Variationskoeffizient
56
3.5.5 Prüfstatistik
56
4 ERGEBNISSE
59
4.1 Ergebnisse SCHWICKERATH-Test
59
4.1.1 Scher-Verbundfestigkeit 1. und 2. Serie
59
4.1.1.1 Trockenlagerung
59
4.1.1.2 Naßlagerung
65
4.1.1.3 Thermocycling
70
4.1.1.4 Vergleich der Lagerungsarten
75
4.2 Ergebnisse der oberflächenanalytischen Untersuchungen
78
4.2.1 Ergebnisse der REM-Analyse
78
4.2.2 Ergebnisse der EDX-Analyse
79
5 DISKUSSION
85
5.1 Diskussion des Meßfehlers
85
5.1.1 Einfluß der Verarbeitung
85
5.1.2 Eignung der Verfahren
87
5.1.3 Meßfehler des verwendeten Untersuchungsverfahrens
88
5.1.4 Meßfehler der verwendeten Beschichtungsmethode
88
5.2 Diskussion der Meßwerte
89
5.2.1 Schlußfolgerung
92
6 ZUSAMMENFASSUNG
93
6.1 Summary
94
LITERATURVERZEICHNIS
97
8 ANHANG
109
8.1 Verwendete Materialien
109
8.2 Verwendete Geräte
110
8.3 Meßwerte
111
8.3.1 Haftverbund
111
8.3.2 EDX-Analyse
135
8.3.3 Elastizitätsmodul
145

More Information:

Online available: http://www.diss.fu-berlin.de/2001/109/indexe.html
Language of PhDThesis: german
Keywords: bond strength, non precious bonding alloy and ceramic, sol-gel-coating, three point bending test according to SCHWICKERATH
DNB-Sachgruppe: 33 Medizin
Date of disputation: 07-Sep-2001
PhDThesis from: Fachbereich Humanmedizin, Freie Universität Berlin
First Referee: PD Dr. rer. nat. Roland Strietzel
Second Referee: Prof. Dr. Georg Sauer
Contact (Author): DetlevRose@t-online.de
Date created:03-Jul-2001
Date available:19-Oct-2001

 

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