Legeringen van edelmetaalEdit
Metalen van edelmetaal zoals goud, platina, iridium, zilver en hun legeringen werden al vroeg gebruikt in de orthodontie vanwege hun goede weerstand tegen corrosie. Andere kwaliteiten van deze legeringen waren een hoge ductiliteit, variabele stijfheid (met warmte), hoge veerkracht en gemakkelijk te solderen. Nadelen van deze legeringen waren: Minder elasticiteit, minder treksterkte en hogere kosten. De samenstelling van zowel platina als palladium verhoogde het smeltpunt van de legering en maakte haar corrosiebestendig. Het kopermateriaal, samen met het koud bewerken van het materiaal, gaf de sterkte aan de legering. De samenstelling van de uit edele metalen vervaardigde draden was als volgt: goud (55-65%), platina (5-10%), palladium (5-10%), koper (11-18%) en nikkel (1-2%). Deze samenstelling was vergelijkbaar met die van Type IV goudgietlegeringen. Edward Angle introduceerde het Duitse zilver voor het eerst in de orthodontie in 1887 toen hij probeerde de edele metalen in deze praktijk te vervangen. In die tijd veroordeelde John Nutting Farrar Angle voor het gebruik van een materiaal dat tot verkleuringen in de mond leidde. Hij begon toen in 1888 met het veranderen van de samenstelling van de legering rond het Duitse zilver. Angle’s composities waren echter zeer moeilijk te reproduceren en daarom werd het gebruik van op zilver gebaseerde legeringen niet populair in de orthodontie. Angle stond ook bekend om het gebruik van materialen als rubber, vulcaniet, pianodraad en zijdedraad.
Roestvrijstalen boogdraadEdit
In 1929 werd roestvrij staal geïntroduceerd voor het gebruik bij het maken van hulpmiddelen. Dit was het eerste materiaal dat werkelijk het gebruik van edele legeringen in de orthodontie verving. Staaldraadlegeringen waren, in vergelijking met de edele metalen, relatief goedkoper. Zij hadden ook een betere vervormbaarheid en konden gemakkelijk worden gesoldeerd en gelast voor de vervaardiging van complexe orthodontische hulpmiddelen. De roestvrije staallegeringen zijn van het “18-8” austenitische type en bevatten chroom (17-25%) en nikkel (8-25%) en koolstof (1-2%). Chroom in deze roestvrij staallegering vormt een dunne oxidelaag die de diffusie van zuurstof in de legering blokkeert en zorgt voor de corrosiebestendigheid van deze legering. Angle gebruikte roestvrij staal in zijn laatste jaar als orthodontist. Hij gebruikte het als ligatuurdraad in de mond van zijn patiënten. In die tijd was Emil Herbst de grootste tegenstander van de op roestvrij staal gebaseerde legeringen. Volgens hem gebruikte hij liever edelmetaallegeringen dan roestvrij staal. Tegen 1950 werd de 300 serie roestvrij staal legering gebruikt door de meerderheid van de orthodontisten in de Verenigde Staten, omdat de Europese orthodontisten geloofden in het gebruik van functionele apparaten zoals het Activator apparaat bij de malocclusies van de patiënt.
Roestvrij stalen boogdraden hebben een hoge stijfheid, lage veerkracht, corrosie bestendig, laag bereik en goede vervormbaarheid. Deze draden zijn vaak goedkoper dan de andere archwires en kunnen gemakkelijk worden gebruikt als “werkende” archwires in een orthodontische behandeling. Ruimte sluiting na extracties wordt vaak gedaan door het plaatsen van deze archwires in de mond.
Multi-Strand Stainless Steel archwiresEdit
Dit type roestvrijstalen archwire bestaat uit meerdere 0.008 in SS draden die samen zijn opgerold. Er zijn 3 types: Coaxiaal, Gevlochten en of Gedraaid. Het coaxiale type van boogdraad omvat 6 strengen van 0,008 in strengen die samen zijn opgerold. De gevlochten boogdraad bestaat uit 8 strengen en de gedraaide boogdraad uit 3 strengen. Deze draden kunnen zowel een ronde vorm als een rechthoekige vorm hebben. De eigenschappen van deze draden zijn drastisch verschillend van de traditionele roestvrijstalen boogdraden. Zij hebben een lage stijfheid en kunnen worden gebruikt voor de eerste nivellerings- en uitlijningsfase in de orthodontie. Door hun lagere elasticiteitsgrens kunnen ze echter gemakkelijk worden vervormd als er een andere kracht op wordt uitgeoefend, zoals voedsel.
Australische boogdraadEdit
Arthur J. Wilcock creëerde samen met Raymond Begg de “Australische boogdraad” in de jaren 1940 in Australië. Hij was een metaalbewerker uit Victoria, Australië. Deze boogdraad werd prominent gebruikt in wat bekend staat als de Begg Techniek. Begg was op zoek naar een roestvrijstalen draad die licht en flexibel was en lange tijd actief bleef in de mond. De draad had een hoge veerkracht en taaiheid en was warmtebehandeld. De aanvankelijk geproduceerde draad had een afmeting van 0,018 inch. Deze draden worden vaak gebruikt bij de behandeling van diepe beten vanwege hun grotere weerstand tegen permanente vervorming. De draad is samengesteld uit ijzer (64%), chroom (17%), nikkel (12%) en anderen.
Kobalt-chroom boogdraadEdit
In de jaren 1950 begon men een kobalt-chroom legering te gebruiken in de orthodontie. Rocky Mountain Orthodontics bracht de kobalt-chroomlegering in de jaren 1950 voor het eerst op de markt onder de naam Elgiloy. Het was de Elgin National Watch Company die deze legering introduceerde, die was samengesteld uit kobalt (40%), chroom (20%), ijzer (16%) en nikkel (15%). Elgiloy bood meer veerkracht en sterkte, maar de stijfheid was zwak. Dit soort draden wordt nog steeds verkocht als legeringen die bekend staan als Remaloy, Forestaloy, Bioloy, Masel en Elgiloy. Het gebruik ervan is in de orthodontie echter afgenomen, omdat bij de hedendaagse behandeling geen complexe buigingen in de draden meer nodig zijn.
Elgiloy is verkrijgbaar in vier niveaus van veerkracht. Blauwe Elgiloy (zacht), Gele Elgiloy (ductiel), Groene Elgiloy (semi-resilient) en Rode Elgiloy (resilient).
Nikkel-titanium (Niti) ArchwireEdit
NiTi legering werd in 1960 ontwikkeld door William F. Buehler die werkte bij het Naval Ordinance Laboratory in Silver Springs, Maryland. De naam Nitinol kwam van Nickel (Ni), Titanium (Ti), Naval Ordinance Laboratory (nol). De eerste nikkel-titanium (NiTi) orthodontische legering, geïntroduceerd door Andraeson. Deze legering was gebaseerd op het onderzoek van Buehler. Sinds hun introductie zijn de van Niti legeringen gemaakte draden een belangrijk onderdeel van de orthodontische behandeling geworden. De samenstelling van de draad bestaat voor 55% uit nikkel en voor 45% uit titanium. De eerste nikkel-titanium orthodontische draadlegering werd op de markt gebracht door de Unitek Corporation die nu bekend is onder de naam 3M Unitek. Deze legeringen hebben een lage stijfheid, superelasticiteit, hoge terugvering, groot elastisch bereik en waren bros. De aanvankelijke niti-draden hadden geen vormgeheugeneffect als gevolg van de koude bewerking van de draad. Aldus waren deze draden passief en werden beschouwd als een Martensitische-gestabiliseerde legering.
Pseudo-elastische Niti archwires werden commercieel gelanceerd in 1986 en waren bekend als Japanse NiTi en Chinese NiTi. Japanse Niti archwire werd voor het eerst geproduceerd door Furukawa Electric Co in 1978. Het werd voor het eerst gemeld voor gebruik in de orthodontie door Miura et al. De Japanse legering werd op de markt gebracht als Sentalloy. Warmtegeactiveerde NiTi-legeringen werden populair en commercieel verkrijgbaar in de jaren 1990. Chinese NiTi-draden werden ook in 1978 ontwikkeld door Dr. Hua Cheng Tien in een onderzoeksinstituut in Beijing, China. Deze draad werd voor het eerst in de orthodontische literatuur vermeld door Dr. Charles Burstone. Deze legeringen zijn Austentisch-Actieve legeringen en de overgang van de Austenitische fase naar Martensitische fase gebeurt door het contact van de draad met een kracht.
Koper nikkel-titanium legeringEdit
In 1994 introduceerde Ormco Corporation deze legering. Deze legering werd ontwikkeld met de hulp van Rohit Sachdeva en Suchio Miyasaki. Aanvankelijk was hij verkrijgbaar in drie temperatuurovergangsvormen: Superelastisch (CuNiTi 27 °C), warmte-geactiveerd (CuNiTi 35 °C) en (CuNiTi 40 °C). Deze legering is samengesteld uit nikkel, titaan, koper (5%) en chroom (0,2% – 0,5%). Toevoeging van koper leidt tot beter gedefinieerde overgangstemperaturen in deze legering.
VormgeheugenEdit
Niti-draden staan erom bekend een unieke eigenschap van vormgeheugen te bezitten. Niti draden kunnen bestaan in twee vormen bekend als Austenitisch en Martensitic. Een temperatuurfase bekend als Temperature Transition Range (TTR) dient twee definiëren deze eerdere fase van de Niti draad. Onder de TTR temperatuur, de kristallen van Niti draden bestaan in de Martensitische vorm en boven de TTR, kristallen bestaan als de Austenitische vorm. De austenitische vorm komt voor bij hoge temperaturen, lage spanningen en de martensitische fase komt voor bij lage temperaturen en hoge spanningen. Austenitische vorm heeft lichaam gecentreerde kubieke (BCC) structuur en Martensitic vervormde monokliene, triclinische of zeshoekige structuur heeft. De draad wordt vervaardigd en gefabriceerd bij temperaturen boven de TTR. Wanneer de draad boven deze temperatuur wordt verwarmd, herinnert hij zich zijn oorspronkelijke vorm en past zich daaraan aan. Daarom is deze eigenschap van de draad bekend als vorm-geheugen legering.
SuperelasticiteitEdit
Niti draden zijn bekend om een andere unieke eigenschap bekend als Superelasticiteit hebben. Het is het “rubberachtige” gedrag dat aanwezig is in de Niti vormgeheugenlegering. Superelastische Niti draden hebben een uitstekende terugvering in vergelijking met andere niti draden. Zij kunnen ook constante krachten leveren over grote draad-afbuiging.
Beta-titanium (TMA) boogdraadEdit
Puur titanium kan bestaan in twee fasen: Alpha en Beta. Alfa-fase staat voor lage temperatuur (onder 885 °C) en beta-fase voor hoge temperatuur (boven 885 °C). Charles J. Burstone en Dr. Goldberg ontwikkelden het β-Titanium toen zij Molybdeen combineerden met zuiver titanium. Zij bedachten deze legering om deze draden in staat te stellen lagere biomechanische krachten te produceren in vergelijking met de roestvrijstalen en kobalt-chroom-nikkeldraden. Zij hebben een betere vervormbaarheid en terugvering dan de roestvrijstalen draden. Zo kwam deze legering bekend te staan als Beta-Titaanlegering. Hij bestaat uit titaan (79%), molybdeen (11%), zirkonium (6%) en tin (4%). Deze legering is in de handel bekend onder de naam TMA of Titanium-Molybdeen legering. Deze legering bevat geen nikkel en kan worden gebruikt bij patiënten die allergisch zijn voor nikkel. TMA-draden hebben een ruw oppervlak en produceren de meeste wrijving van alle draden die in de orthodontie worden gebruikt, hetgeen werd vastgesteld in een studie van Kusy et al. in 1989.
Connecticut nieuwe boogdraad (CNA)Edit
Dit type boogdraad is een merk van beta titanium.