Gold dan gold Alloy, Stainless Steel, dan Cobalt Chromium

BLISA NOVERTASARI .S

FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010

 

GOLD DAN GOLD ALLOY, STAINLESS STEEL, COBALT CHROMIUM

BAB I

PENDAHULUAN

 

A. Latar Belakang

Hanya sedikit logam yang digunakan dalam bentuk murni untuk tujuan penambalan gigi. Emas dan titanium merupakan pengecualian yang menonjol. Kemurnian produk emas yang sekarang ini digunakan adalah lebih tinggi daripada yang digunakan ketika pertama kali diperkenalkan sebagai bahan restorasi. Sebagai tambalan langsung, popularitas emas telah morosot selama empat dekade terkhir, tetapi agak muncul kembali di AmerikaUtara, Swedia, dan Jerman, dan ini disebabkan sebagian karena kekhawatiran pencemaran lingkungan dari amalgam dan keterbatasan dari komposit, ionomer kaca, dan keramik.

Logam mempunyai tendensi untuk bereaksi dengan elemen-elemen bukan logam dilingkungannya yang akan menghasilkan campuran khemis (chemical compound). Hasil ini biasanya disebut dengan produk-produk korosi yang mungkin akan menambahi, mengurangi atau tidak mempengaruhi permukaan logam. Sebagai contoh adalah perkaratan pada besi.

Salah satu persyaratan utama bagi logam atau logam campur (alloy) yang akan dipergunakan didalam mulut adalah harus tidak menghasilkan produk-produk korosi yang merusak struktur logam. Hal ini dapat menyebabkan selain kehilangan kualitas estetis juga dapat merubah sifat-sifat fisis logam atau alloy yang dipergunakan.

BAB II

PEMBAHASAN

 

A. Gold dan Gold Alloy

Emas murni adalah logam gigi yang paling murni, jarang berubah warna atau berkarat di rongga mulut. Secara kimiawi tidak aktif dan tidak terpengaruh oleh udara, panas, kelembaban, dan sebagian besar bahan pelarut. Emas adalah logam yang yang paling bisa ditarik memanjang (duktilitas tinggi), dan juga paling bisa dibentuk.

Emas murni sangat lunak, tetapi setelah didinginkan kekerasannya setara dan bahkan melebihi logam campur emas konvensional Tipe I (dalam bentuk lunak yaitu 50 VHN), dan setelah pengerasan, kekerasannya mencapai kekerasan logam campur emas Tipe II (90 VHN). Meskipun persentasi kepanjangannya (duktilitas) meningkat selama pendinginan, emas murni mempunyai nilai yang cukup tingi selama kondensasi untuk memungkinkan perubahan ke arah lateral sehingga dihasilkan baji yang diperlukan untuk menambah retensi. Karena sifat-sifat ini dan nilai positif lainnya, emas murni merupakan bahan restorasi gigi yang hampir ideal untuk mempertahankan struktur gigi secara permanen diarea-area yang tidak membutuhkan estetika dan mendapat tekanan rendah. kerugian utamanya adalah warnanya, sifat pengantar panasnya yang tinggi, dan kesulitan teknis didalam membentuk tambalan yang padat. Emas murni memiliki kepadatan yang tertinggi dari semua unsur lain (19,3 g/cm3). Dan ini merupakan hambatan dari sudut pandang ekonomis karena dibutuhkan massa emas yang lebih banyak untuk menambal sebuah lubang gigi dibandingkan logam-logam lain yang memiliki kepadatan yang lebih rendah.

Angka kekerasan yang rendah dari emas murni bisa menyebabkan logam ini dipandang sebagai kontraindikasi bila digunakan sebagai bahan restorasi. Bagaimanaun juga, kemampuan tempanya dan kurangnya permukaan oksida setelah degassing memungkinkan restorasi dipadatkan langsung ke dalam kavitas. Selama proses pemadatan, kekuatan emas akan ditingkatkan melalui pendinginan atau pengerasan. Tidak adanya permukaan oksida pada emas dan beberapa logam lain memungkinkan dilakukan cold welding, yaitu welding tambahan lapisan secara bersamaan dibawah tekanan pada suhu mulut dan bukan dengan melelehkannya, seperti yang terjadi pada pengelasan sebagian besar logam lain.

Potongan-potongan emas ditempatkan pada kavitas yang sudah dipreparasi dan dilas menjadi satu dengan tekanan dari alat penekan (kondensor) yang sesuai. Proses ini dikenal sebagai pemadatan atau kondensasi, dan tambalan emas dibangun menjadi sebuah massa yang koheren melalui teknik cold-welding. Kohesi terjadi dari pengikatan logam antara lapisan-lapisan tambahan emas dibawah tekanan pemadatan. Proses ini menekan atom-atom emas sehingga berkontak erat dengan atom-atom dilapisan emas berikutnya dan jelas mensyaratkan bahwa atom-atom permukaan yang tidak bersih, lapisan gas, sisa minyak, atau kontaminasi lainnya dihindari atau dihilangkan sebelum digunakan.

 

Komposisi Dental Casting Gold Alloy

Emas murni tidak pernah dipakai dalam pengerjaan crown dan bridge, tetapi selalu dalam bentuk alloy atau logam campur. Pencampuran logam-logam lain pada emas ini berdasarkan teori substitusionil, dimana atom-atom logam yang ditambahkan akan mengganti tempat atom-atom emas didalam space latticenya. Teori ini memerlukan beberapa syarat antara lain :

  1. Atom-atom kedua logam harus sama besar atau hampir sama
  2. Space latticenya / kisi kristal sama atau mirip
  3. Parameter kisi tidak banyak berbeda. Parameter kisi adalah jarak antara kedua atom yang berdekatan dalam unit cell.

Dengan teori substitusionil, maka atom tersebut baik dalam keadaan cair maupun dalam keadaan padat dapat larut dalam semua perbandingan dan akan larut membentuk solid solution. Dalam Kedokteran Gigi yang penting adalah alloy emas dengan logam Ag, Cu dan sering dengan tambahan salah satu atau lebih dari logam Pt, Pd, Ni, Ir, Zn yang disesuaikan dengan keperluan tertentu.

Pengaruh unsur-unsur tambahan pada emas adalah sebagai berikut :

  1. Ag :     a. Mempengaruhi warna,         sampai 5 % berwarna pucat

sampai 30 % berwarna kehijauan

sampai 50 % berwarna silver white

b. Menambah kekerasan

c. Menambah tensile strength

  1. Cu :     a. Merendahkan titik cair

b. Menambah kekerasan

  1. Pt :       a. Mempengaruhi warna, kalau kadarnya tinggi menyebabkan warna kelabu.

b. Menambah kekerasan, memperkecil daya tahan korosi oleh karena Pt menyerap oksigen dengan mudah.

  1. Pd :      a. Mempengaruhi warna

b. mempertinggi titik cair

c. menambah kekerasan

d. menyerap oksigen oleh karena itu daya tahan korosi berkurang

  1. Ni :      a. Mempengaruhi warna

b. toxic di dalam mulut

  1. Ir :       a. Menambah kekerasan

b. memperbesar daya tahan terhadap korosi

  1. Zn :      a. Menambah kekerasan

b. menambah kekuatan

c. anti oksidasi

 

Klasifikasi Gold Alloy

Ada beberapa jenis logam campur untuk dipergunakan di kedokteran gigi yang sekarang ini tersedia dipasaran dunia. Sebagian logam campur ini dirancang untuk keperluan mahkota logam penuh, jembatan, onlay dan inlay.

Menurut American Dental Association (ADA) Specification No. 5 logam emas diklasifikasikan berdasarkan kekuatan dan kandungan emasnya ke dalam 4 tipe, yaitu:

Tipe I (Lunak)

Dental casting logam emas tipe I ini merupakan logam campur emas dengan 79-92.5 % emas. Komposisi dari logam ini terbatas dari emas, perak, tembaga, dan seng ditambah platinum. Titik cair logam emas tipe I ini relatif tinggi berkisar 9400C (12250 F). Logam emas tipe I memiliki kekerasan antara 40-75 Brinell Hard Number (BHN). Logam ini pada umumnya sedikit sedikit ductil, menunjukan proportional limit yang rendah, dengan nilai elongasi yang berkisar 25% – 30%. Yield strength dari logam emas ini berkisar antara 100-110 Mpa, yang menunjukan bahwa aloi tipe ini dapat langsung dibentuk dengan tekanan dari instrument kedokteran gigi.

 

Tipe II (Sedang)

Dental casting logam tipe II merupakan logam campur emas dengan kandungan emas 75-78% emas. Pada aloi ini mempunyai komposisi tembaga lebih banyak dari tipe I dengan titik cair yang berkisar antara 9000 C (16500F). Logam emas tipe II memiliki kekerasan berkisar antara 90 -140 BHN. Logam ini memiliki nilai elongasi hampir sama

dengan alloy tipe I, yang menunjukan bahwa logam ini mempunyai ductility yang cukup baik. Logam emas ini mempunyai yield strength yang lebih tinggi dari logam emas tipe I. Kemampuan dari aloi tipe II ini untuk dibentuk dan dimanipulasikan langsung dengan instrument kedokteran gigi tidak semudah tipe I.

 

Tipe III (Keras)

Dental casting logam emas tipe III merupakan logam campur emas dengan kandungan 62-78% emas. Komposisi dari logam emas ini memiliki persentasi yang tinggi dari elemen pengeras seperti platinum dan palladium, karena logam ini memerlukan kekuatan yang besar. Logam emas tipe III ini lebih keras dari kedua tipe di atas, sehingga dapat menggantikan penggunaan logam emas tipe I dan tipe II. Logam emas tipe III memiliki kekerasan 90-140 BHN. Logam emas ini memiliki titik lebur sama dengan tipe II yaitu berkisar antara 9000C (16500F). Dengan proportional limit sebesar 290 Mpa.

 

Tipe IV

Dental casting logam emas tipe IV ini merupakan logam campur emas dengan kandungan 60 -71.5%. emas. Komposisi dari tipe IV ini mengandung jumlah logam murni sedikit sekali. Logam campur emas ini mempunyai sifat yang sangat keras sekali dengan kekerasan diatas 130 BHN. Titik cair dari tipe IV ini dibawah dari tipe tipe lainnya 8700 C (16500F).

 

Porositas Gold Alloy

            Dalam prakteknya tidak mungkin untuk menahan terjadinya porosity tetapi dapat dikurangi dengan beberapa prosedure (cara). Porosity mengurangi kekurangan dan kekerasan hasil casting tersebut. Bila terdapat pada permukaan, porosity tersebut merupakan tempat melekatnya foot debris (sisa makanan) dan tarnishing agent. Apabila meluas dari permukaan restorasi kedinding gigi yang merupakan suatu celah akan menyebabkan terjadinya karies sekunder. Hal ini dapat terjadi oleh karena hambatan logam yang mencair sepenuhnya sewaktu solidification (pengerasan). Contoh: apabila saluran (canal) tertutup sebelum mold terisi penuh, akan terjadi porositi dengan porositi yang khas berbentuk irregular.

Tipe II dari porositi disebabkan oleh karena masuknya gas. Copper, silver, Pt dan Pd dapat menyerap oksigen selama mereka mencair. Setelah mengeras gas-gas ini akan menyebabkan porositi dengan bentuk spherical (bulat). Juga udara dapat tertahan dalam metal yang mencair tersebut sewaktu mereka ditekan ke dalam mold dan porositi dengan tipe yang sama terjadi.

 

B. Steel dan Stainless Steel

Steel dan stainless steel merupakan bagian dari dental material yang banyak digunakan pada sebagian besar alat-alat kedokteran gigi. Steel didefinisikan sebagai alloy yang terbentuk dari besi dan karbon dengan konsentrasi antara 0.5 % – 2.0 %. Stainless steel adalah suatu steel yang mengandung lebih dari 11 % chromium, biasanya antara 11.5 % – 27 %, dan bisa juga mengandung nikel, panadium, molybdenum, dan niobium dalam jumlah yang terbatas. Pertama sekali stainless steel ditemukan oleh Brearly of shefield pada tahun 1913 secara kebetulan ketika ditambah chromium pada steel sehingga diperoleh suatu steel yang lebih resisten terhadap tarnish dan korosi. Dan pertama kali digunakan sebagai basis protesa pada tahun 1921.

 

Klasifikasi dan Komposisi

Berdasarkan sifat dan konsentrasi karbonnya maka steel  dapat dibagi atas :

  • Eutectoid steel mengandung 0.8% karbon
  • Hypoeutectoid steel mengandung kurang dari 0.8%
  • Hypoeutectoid steel mengandung 0.8-2.0 % karbon

Sedangkan stainless steel berdasarkan sifat dan konsentrasi chromiumnya dibagi atas :

  • Ferritic stainless steel (11.5 – 27 % chromium)
  • Martensitic stainless steel (11.5 – 17 % chromium)
  • Austenitic stainless steel (16 – 26 % chromium)

Pada Austenitic stainless steel dikenal bentuk 18 – 8 stainless steel dengan komposisi 18% chromium, 8% nikel dan 0.15% karbon. Tipe inilah yang paling banyak digunakan di Kedokteran Gigi, karena sangat resisten terhadap tarnish dan korosi. Disamping itu berdasarkan komposisinya, AISI (American Iron & Steel Institute) membagi pula stainless steel atas Austenititc, martensitic, ferrisitic dan non standard stainless steel yang dibedakan atas beberapa seri, yaitu antara seri 201-446. Sedangkan non standard adalah tipe stainless steel yang tidak diberi seri tetapi juga banyak digunakan.

 

Sifat Steel dan Stainless Steel

Steel tidak begitu resisten terhadap korosi tetapi dengan penambahan chromium, resistensi terhadap korosi dapat meningkat. Steel mempunyai kekerasan 400-700 BHN. Faktor yang mempengaruhi kekerasan dari steel adalah:

  • Kadar karbon
  • Banyaknya austenite berubah menjadi mastensit selama proses pendiginan.
  • Dengan penambahan logam lain seperti cobalt, molybdenum, manganes dan silicon.

Sifat mekanis dari steel dapat berubah oleh heat treatment yaitu annealing, hardening dan tempering. Stainless steel yang banyak digunakan di Kedokteran Gigi adalah 18-8 stainless steel. Sifat mekanis dari stainless steel ini :

  • Hardness                                             100-200 BHN
  • Mod. Elasticity                                   200 GN/m2
  • Tensile strength                                   1700 MN/m2
  • Yield strength                                     1500 MN/m2
  • Ductility                                              5 %

18-8 stainless steel merupakan tipe stainless steel yang paling resisten terhadap korosi, ini merupakan efek passivity dari chromium yang membentuk suatu oxyda layer (oxide film) yang sangat tipis dan transparan tetapi kuat dan kedap air. Lapisan ini bisa terbentuk Cr2O3 atau FeCr2O3 yang mencegah terjadinya tarnish dan korosi. Faktor yang mempengaruhi resisten terhadap korosi yaitu :

  • Adanya sifat passivity dari chromium
  • Resistensi makin tinggi dengan makin banyaknya kadar chromium pada stainless steel tersebut
  • Nikel dapat menambah resistensi terhadap korosi
  • Molybdenum dapat menambah efek passivity
  • Larutan hypoclorite/ion chlorine dapat menyebabkan terjadinya tarnish dan korosi.

 

Hal-hal yang dapat mempengaruhi Sifat Stainless Steel

Pemanasan diatas 9000C cenderung terjadinya prasipitas chromium dari solid solution didekat permukaan. Dengan berkurangnya chromium maka akan menyebabkan pula berkurangnya resistensi stainless steel terhadap tarnish dan korosi. Efek pemanasan yang menyebabkan berkurangnya resistensi korosi ini disebut Weld-decay.

Weld-decay dapat dikurangi dengan 2 cara, yaitu :

  1. Mengurangi kadar karbon pada stainless steel
  2. Menambah logam lain, misalnya Titanium dan Miobium.

 

Penggunaan Steel dan Stainless Steel di Kedokteran Gigi

Steel antara lain digunakan untuk pembuatan bberapa jenis dental instrument, misalnya forceps, chisel, burnisher excavator, steel bur, cutting instrument, amalgam condenser dan lain-lain. Stainless Steel banyak digunakan pada alat-alat kedokteran gigi terutama yang memerlukan resistensi terhadap tarnish dan korosi. Disamping itu dapat pula digunakan untuk basis protesa dan keperluan ortodonthi.

 

C. Cobalt Chromium Alloy

Bahan ini dipakai terutama untuk pembuatan metal patrial denture. Hampir 70% cobalt dan 30% chromium. Perubahan daripada ratio ini, seperti penambahan nikel menghasilkan sifat fisis dan resistensi terhadap tarnish yang lebih rendah. Cobalt berguna untuk memperbesar strength, rigidity, dan hardness.

 

Sifat Fisis

Alloy-alloy ini mempunyai density yang lebih kecil daripada ½ dental gold alloy. Juga bahan ini lebih ringan. Cobalt Chrom Alloy lebih keras daripada gold alloy, kekerasan alloy ini yang lebih besar daripada enamel gigi sering enyebabkan abrasi pada struktur gigi. Modulus of Elasticity daripada alloy ini lebih besar daripada gold alloy. Oleh karena itu pesawat dapat dibuat tipis sehingga lebih ringan. Pada umumnya persentase pemanjangan daripada lloy ini sebanding dengan tipe IV gold alloy.

 

DAFTAR PUSTAKA

 

  1. Phillips. Buku Ajar Ilmu Bahan Kedokteran Gigi 10th ed, Jakarta. EGC, 2003: 27-39
  2. Syafiar L, Rusfian, Sumadhi S, Yudhit A, Harahap KI, Adiana ID. Bahan Ajar Ilmu Material dan Teknologi Kedokteran gigi. 1st ed, Medan. USU Press, 2011: 223-38
  3.  Ratnakrishanan SS. Peranan Emas dalam Logam Campur Emas Kedokteran Gigi. < http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/24158/6/Cover.pdf>. (22 Desember 2011)
    1. Anonymous. Pengertian dan Klasifikasi Logam Campur Emas. < http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/24158/3/Chapter%20II.pdf>. (22   Desember 2011)

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s