ES2334070T3 - Aleacion de niquel-cromo de bajo punto de fusion apta para la tecnica ceramometalica para la preparacion de restauraciones dentales con incrustacion ceramica. - Google Patents

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Abstract

Aleación apta para la técnica ceramometálica para la preparación de restauraciones dentales con incrustación cerámica, que se compone de: **(Ver fórmula)**

Description

Aleación de níquel-cromo de bajo punto de fusión apta para la técnica ceramometálica para la preparación de restauraciones dentales con incrustación cerámica.
La invención se refiere a una aleación apta para la técnica ceramometálica para la preparación de restauraciones dentales con incrustación cerámica, por ejemplo, para la preparación de coronas, puentes, guarniciones internas y otras prótesis dentales que deban ser provistas de una superficie cerámica, así como a una restauración dental incrustada correspondiente.
En el caso de la aleación de acuerdo con la invención se trata de una aleación basada en níquel y cromo (basada en NiCr) resistente a la corrosión y exenta de metales nobles, en la que preferentemente se prescinde del uso de elementos que se sabe son tóxicos, en especial de berilio.
Las aleaciones basadas en níquel y cromo se conocen, por ejemplo, por las siguientes publicaciones:
DE 2432014 C2, DE 2528547 C2, DE 2713755 A1, DE 3214490 C1, DE 3540323 A1, DE 3609132 C2, DE 3630321 A1, EP 0275843 B1, US 2,636,818, US 4,124,381, WO 99/37825.
En el documento RU 2009243 C1 se dan a conocer aleaciones para colar prótesis dentales recubiertas con cerámica. Las aleaciones contienen en % en peso: C 0,005 a 0,06, Si 1,5 a 2,5, Mn 0,01 a 0,3, Cr 22,0 a 25,0, Mo 9,0 a 11,0, Fe 0,1 a 3,0, Co 0,1 a 4,0, V 0,15 a 0,30 y uno o varios elementos seleccionados del grupo formado por Ce, La, Nd y Pr 0,2 a 1,2, y el resto es níquel. Como ventaja esencial de esta aleación se señala una mejor unión adherente con la cerámica. Asimismo se da a conocer que estas aleaciones son más fáciles de pulir y de esmerilar y/o de fresar.
En el documento US 4,243,412 se describen aleaciones que contienen, en % en peso, 10 a 20% de cromo, 4 a 10% de molibdeno, 3 a 6% de hierro, 2 a 6% de niobio, hasta 2% de aluminio, 1 a 3% de silicio y 0,05 a 0,5% de carbono. El resto de la aleación consta de níquel. Se menciona la adecuación de estas aleaciones para el uso en el ámbito dental, en especial para prótesis dentales con porcelana.
La publicación para información de solicitud de patente japonesa JP 56-102540 A da a conocer aleaciones de níquel para el ámbito dental que contienen, en % en peso, 3 a 42% de cobalto, 5 a 30% de cromo, 2 a 18% de molibdeno, 0 a 10% de wolframio, 0 a 10% de cobre, 0,1 a 3% de silicio y 0,01 a 0,5% de carbono, componiéndose el resto de la aleación de níquel.
También en el mercado se puede adquirir una serie de aleaciones basadas en níquel y cromo aptas para la técnica ceramometálica. Ampliamente extendidas están las aleaciones de NiCr que están aleadas mediante el uso de berilio (Be). Estas aleaciones son apreciadas por los protésicos dentales especialmente por su capa de óxido de color gris claro y de apariencia relativamente fina, obtenida después de los tratamientos térmicos odontotécnicos (por ejemplo "cocción oxidante" o "cocciones cerámicas"), y por su bajo intervalo de fusión (la temperatura líquidus generalmente se encuentra en el intervalo de 1.250ºC a 1.300ºC). El óxido claro facilita los pasos de trabajo en el acabado de la incrustación cerámica, pues una capa de óxido clara y fina es más fácil de eliminar, o no destaca de forma visualmente negativa cuando la eliminación no es completa, y también al realizar la incrustación cerámica propiamente dicha, puesto que una capa de óxido clara es más fácil de cubrir por completo con una cerámica de incrustación igualmente clara (del color del diente).
El berilio facilita la fusión de la aleación durante la colada odontotécnica. El gran inconveniente de las correspondientes aleaciones es, sin embargo, que el berilio está clasificado como tóxico y carcinogénico, tanto como elemento como también como componente de aleaciones dentales. Además, por su composición, tales aleaciones muestran un comportamiento insuficiente o malo frente a la corrosión. Por este motivo, desde los años 80 ó 90 del siglo XX se vienen desarrollando como alternativa muchas aleaciones de NiCr aptas para la técnica metalocerámica aleadas sin berilio, teniendo en cuenta especialmente el aspecto de la tolerabilidad biológica. Éstas muestran como inconveniente un óxido verde o incluso casi negro (oscuro), que es considerado por los protésicos dentales una característica negativa puesto que es más difícil de cubrir con la cerámica de incrustación. La capa de óxido con frecuencia también se aprecia como más gruesa que la de las aleaciones que contienen berilio. Estas aleaciones generalmente también presentan un intervalo de fusión que supera en aproximadamente 100ºC al de las aleaciones de NiCr con contenido en berilio. El mayor intervalo de fusión conlleva una temperatura de precalentamiento relativamente elevada (generalmente de al menos 900ºC) para las muflas en las que se cuela la aleación liquida. De ello pueden derivar problemas de ajuste. Para obtener el mejor ajuste posible resultaría ventajoso disponer de un intervalo de fusión comparablemente bajo, inferior a 1.350ºC, como el que presentan generalmente las aleaciones con contenido en berilio, y, además, de la posibilidad de ajustar una temperatura de precalentamiento comparablemente baja, inferior a 900ºC, como lo permiten en parte las aleaciones con contenido en berilio.
En la práctica, las aleaciones de níquel-cromo aptas para la técnica metalocerámica se incrustan con frecuencia con cerámicas cuyo coeficiente de dilatación térmica (valor CDT), hallado en el intervalo de temperaturas de 25 a 500ºC, se encuentra en el intervalo de aproximadamente 12 a 14 [10^{-6} K^{-1}]. También la aleación apta para la técnica metalocerámica de acuerdo con la invención está prevista para la incrustación con este tipo de cerámicas de incrustación.
A la hora de concebir nuevas aleaciones aptas para la técnica metalocerámica (basadas en níquel y cromo), el experto ha de tener en cuenta numerosas propiedades técnicas y tratar de ajustar las propiedades seleccionadas de forma especialmente favorable sin influir de manera especialmente negativa en las demás propiedades.
En relación con el uso de las aleaciones habituales basadas en níquel y cromo los expertos hasta ahora veían con frecuencia un inconveniente en el hecho de que no se pudiera reconocer con la suficiente seguridad el momento correcto para realizar la colada; por este motivo se usan ahora en mayor medida sistemas de reconocimiento del momento de la colada automáticos como medios auxiliares. Algunos sistemas de colada (por ejemplo aquéllos que presentan calefacción por resistencia eléctrica o aquéllos que se calientan usando quemadores de oxigeno y gas natural) además no son capaces de calentar las aleaciones a temperaturas claramente superiores a 1.400ºC.
La aleación colada no debe tender a la formación de grietas térmicas durante la solidificación posterior a la colada. Para ello es importante que el intervalo de fusión (= diferencia de temperatura entre la primera fusión de la aleación ("temperatura sólidus") y la fusión completa {"temperatura liquidus")) no sea demasiado amplio, ya que esto podría tener como consecuencia una solidificación con una distribución irregular de los componentes individuales de la aleación en la estructura básica de la aleación (= "segregaciones"). Asimismo es importante que las propiedades mecánicas, tales como el limite elástico, la resistencia a la tracción y el alargamiento a la rotura, que se hallan en el ensayo de tracción, se encuentren en una relación equilibrada en la que especialmente el alargamiento a la rotura no debe presentar valores demasiado bajos. El equilibrio pretendido entre las propiedades mecánicas nunca se logra cuando durante la solidificación de la aleación se producen precipitaciones de fases frágiles duras, como, por ejemplo, carburos, nitruros o boruros, que resultan especialmente desfavorables cuando aparecen en los limites intergranulares en forma de estructuras de gran volumen.
Otra propiedad esencial para el protésico dental es una buena procesabilidad de la superficie, lo que se realiza, por una parte, con herramientas de arranque de virutas (= acabado) y, por otra, con herramientas que alisan la superficie (= pulido). En este caso ha resultado conveniente que la dureza de la aleación, medida como dureza Vickers (HV10), no sea superior a 300 HV10, preferentemente no superior a 260 HV10, y se encuentre preferentemente en el intervalo de 180 a 260 HV10.
Además, los fabricantes de aleaciones de NiCr aptas para la técnica ceramometálica y/o de cerámicas de incrustación compatibles con ellas siempre recomiendan una configuración del procedimiento en la que, antes de realizar la aplicación de cerámica propiamente dicha, se realiza una cocción para el acondicionamiento de la superficie de la aleación, que está configurada en parte como cocción oxidante y en parte como cocción de control o como "desgaseado". Este modo de cocción debe crear una base adherente suficiente para la cerámica de incrustación. En el caso de la cocción de control, ésta sirve únicamente para evaluar la superficie de la aleación. Un color uniforme del óxido se considera entonces un indicador de que la superficie metálica presenta una composición uniforme. Las disgregaciones o los puntos defectuosos como, por ejemplo, rechupes o porosidades serán fáciles de identificar por medio de una coloración diferente del punto correspondiente. La capa de óxido generada durante la cocción de control generalmente se vuelve a eliminar antes de la Incrustación cerámica, por ejemplo por chorreo.
Otros fabricantes recomiendan para sus aleaciones de NiCr una configuración del procedimiento en la que la estructura básica de incrustación cerámica (= restauración dental) se somete, después de las cocciones cerámicas, a un enfriamiento prolongado o a una fase de templado para regular adecuadamente el CDT de la cerámica. El CDT de la mayoría de las cerámicas dentales comerciales con una "expansión normal" (valor del CDT comprendido en el intervalo de aproximadamente 12 a 14 [10^{-6} K^{-1}] en el intervalo de temperaturas de 25 a 500ºC) aumenta (debido al crecimiento de cristales de leucita) cuando la fase de enfriamiento se prolonga en el tiempo por enfriamiento prolongado o por templado. En la práctica se considera conveniente que el CDT de la cerámica sea algo menor que el CDT de la aleación apta para la técnica ceramometálica que se ha de incrustar. De este modo, la cerámica dental, una vez enfriada, está sometida predominantemente a una tensión de compresión. Las tensiones de compresión son mucho menos críticas para los materiales cerámicos que las tensiones de tracción, las cuales pueden conducir, aun cuando son reducidas, a fisuras en la capa de cerámica o incluso a desconchamientos de fragmentos de cerámica de mayor tamaño. La causa de ello reside en que en general la resistencia de los materiales cerámicos a la compresión es claramente mayor que la resistencia a la tracción. Si los coeficientes de dilatación térmica de la aleación y de la cerámica dental no están adaptados entre sí de forma óptima, se producen en la cerámica las fisuras o los desconchamientos que se acaban de describir. Si, por el contrario, se realiza un enfriamiento prolongado o un templado para adaptar mejor el valor del CDT de la cerámica al de la aleación, surge el inconveniente de que el protésico dental ha de esperar relativamente mucho tiempo hasta poder proceder al siguiente paso de procesamiento. Un enfriamiento prolongado o una fase de templado dura, por ciclo de cocción, aproximadamente 3 a 10 minutos más que un enfriamiento "normal".
La realización de una cocción oxidante o cocción de control (adicionales) se considera igualmente desventajosa puesto que significa un paso de trabajo adicional que requiere entre aproximadamente 5 y 10 minutos.
En vista de los inconvenientes antes descritos del uso de las aleaciones de NiCr conocidas, el objetivo de la presente invención era indicar una aleación de NiCr en la que
(i) el óxido apareciese en los diferentes pasos de procesamiento lo más claro posible y en ningún caso verde oscuro o negro,
(ii) el intervalo de fusión fuera lo más bajo posible (a ser posible inferior a 1.350ºC o, mejor aún, inferior a 1.300º),
(iii) el momento de realizar la colada se pudiera reconocer claramente en todos los sistemas de colada dentales usuales,
(iv) se pudiera ajustar una temperatura de precalentamiento inferior a 900ºC, de forma ideal de aproximadamente 800ºC, y/o
(v) no fuera necesario realizar un enfriamiento prolongado o un templado después del procedimiento ceramometálico con una cerámica de incrustación habitual.
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El ajuste de las propiedades debe lograrse preferentemente sin el uso del elemento tóxico y carcinogénico berilio.
Las demás características de la aleación importantes para una aleación dental apta para la técnica ceramometálica deben encontrarse en los intervalos preferidos por el experto.
Este objetivo se alcanza de acuerdo con la invención mediante una aleación apta para la técnica ceramometálica para la preparación de restauraciones dentales con incrustación cerámica, que se compone de:
1
Preferentemente, la aleación de acuerdo con la invención no comprende berilio.
La aleación apta para la técnica ceramometálica de acuerdo con la invención comprende una proporción de níquel (Ni) del 37 o mayor, preferentemente del 37 al 75 por ciento en peso (% en peso). Se ha observado que una proporción de níquel superior al 75% en peso conduce a una resistencia reducida no deseada y, por la disminución de la proporción de cromo y/o de molibdeno que ello conlleva, a una reducción de la resistencia a la corrosión.
En el marco de la invención, la reducción del contenido en níquel a menos del 55% en peso se compensa preferentemente con un aumento del contenido en hierro, cobalto y/o cobre, de manera que la aleación de acuerdo con la invención comprende preferentemente un total de 55% en peso o más de níquel, cobalto, cobre y hierro.
Una aleación de acuerdo con la invención comprende preferentemente entre 60 y 70 por ciento en peso, preferentemente entre 62 y 67 por ciento en peso, de níquel, especialmente cuando la cantidad total de hierro, cobalto y cobre es menor o igual a 5% en peso.
En la aleación de acuerdo con la invención la proporción de cromo (Cr) asciende a entre 18 y 23,5 por ciento en peso. Se ha constatado que una proporción de cromo inferior al 18 por ciento en peso da lugar a una corrosividad inaceptablemente alta de la aleación correspondiente y, con ello, a su solubilidad en la cavidad bucal. Una proporción superior al 23,5 por ciento en peso conduce, por el contrario, a una aleación que muestra un óxido oscuro no deseado que aumenta a medida que sube la proporción de cromo. Ya una proporción de cromo del 24 por ciento en peso ha demostrado ser inaceptable en lo que al color del óxido se refiere. La dependencia del color del óxido de la proporción de cromo no se conoce en el estado de la técnica.
La proporción de cromo en la aleación de acuerdo con la invención (en especial en una que contiene entre 60 y 70% en peso de níquel y, dado el caso, como máximo 5% en peso de hierro, cobalto y cobre, véase anteriormente} se encuentra preferentemente en el intervalo de 19 a 23 por ciento en peso, con especial preferencia en el intervalo de 21,5 a 22,5 por ciento en peso, especialmente cuando se pretenda obtener ante todo una resistencia óptima a la corrosión y se asuma, a cambio, un color ligeramente más oscuro para el óxido.
La aleación de acuerdo con la invención contiene molibdeno (Mo) y wolframio (W) en una cantidad total comprendida en el intervalo de 8 a 16 por ciento en peso. En este intervalo se halla un buen compromiso entre la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas, tales como dureza, resistencia mecánica, fragilidad y coeficiente de dilatación térmica.
Una proporción total de molibdeno y/o de wolframio inferior al 8 por ciento en peso conduce (i) a una corrosividad inaceptablemente alta de la aleación correspondiente, especialmente en un ambiente ácido, el cual se presenta en la boca sobre todo en los intersticios ("corrosión intersticial"), y por lo tanto también (ii) a su solubilidad en la cavidad bucal, aumentando ambas a medida que disminuye el contenido en molibdeno o wolframio. Una proporción total superior al 16 por ciento en peso da lugar, por el contrario, a una aleación que por la mayor aparición de una fase precipitada conduce a una elevada fragilización de la aleación.
La proporción de molibdeno y/o de wolframio en la aleación de acuerdo con la invención se encuentra preferentemente en el intervalo de 9 a 12 por ciento en peso, con especial preferencia en el intervalo de 9,5 a 11 por ciento en peso, especialmente cuando se pretenda obtener ante todo una resistencia óptima a la corrosión.
Teniendo en cuenta la proporción mínima de cromo en la aleación de acuerdo con la invención se obtiene, considerando el contenido mínimo de molibdeno y/o wolframio, el siguiente resultado para el "índice de resistencia a las picaduras", que es universalmente aceptado como componente de las normas correspondientes para la estimación del comportamiento frente a la corrosión:
[Cr] + 3,3 (0,5 * [W] + [Mo]) \geq 31,2.
El valor mínimo indicado para la aleación de acuerdo con la invención es superior al valor de 30 exigido según la norma DIN 13912 para el índice de resistencia a las picaduras.
Esto demuestra, junto con los estudios de corrosión realizados, que se puede alcanzar una elevada resistencia a la corrosión en toda la amplitud de la composición indicada.
Se prefiere una aleación de acuerdo con la invención cuyo valor para el índice de resistencia a las picaduras se encuentre en al menos 50. Este valor sólo se puede alcanzar si la aleación contiene molibdeno.
El molibdeno y el wolframio son sustituibles entre si dentro del intervalo mencionado. Como se ha expuesto anteriormente, también es perfectamente posible según la fórmula para el índice de resistencia a las picaduras obtener buenas propiedades corrosivas con una aleación exenta de molibdeno. No obstante, respecto a las propiedades corrosivas resulta especialmente conveniente que la aleación contenga molibdeno. Se prefiere el uso de molibdeno puesto que con él se puede lograr una mayor resistencia a la corrosión en el sentido de un Índice de resistencia a las picaduras lo más alto posible.
Se prefiere una aleación de acuerdo con la invención en la que la proporción en peso de molibdeno sea mayor que la de wolframio, preferentemente al menos el doble.
La proporción de silicio (Si) en la aleación de acuerdo con la invención se encuentra en el intervalo de 0,5 a 3,4 por ciento en peso cuando la aleación contiene boro en una proporción del 0,31 al 2,5% en peso, o en el intervalo de 2,1 a 3,4 por ciento en peso para una composición sin o casi sin boro. En las cantidades indicadas, el silicio contribuye en particular a un bajo intervalo de fusión y a una viscosidad suficientemente baja de la masa fundida, sin reducir significativamente la resistencia a la corrosión o fragilizar de manera importante la aleación por una mayor aparición de una fase precipitada (precipitados de "siliciuro"). En los intervalos mencionados, el silicio actúa asimismo de forma deseada como captador de oxigeno. Además, debido a la proporción de silicio presente de acuerdo con la invención, se puede realizar con una aleación de acuerdo con la invención una buena unión adherente con las cerámicas de incrustación habituales.
Por el contrario, una proporción de silicio superior al 3,4 por ciento en peso daría lugar a una mayor fragilización del producto acabado (pieza colada) y, durante la colada odontotécnica, a la formación de capas de óxido sobre la masa fundida que dificultaría, especialmente en aparatos de colada con calentamiento inductivo en aire (atmósfera normal), el reconocimiento del momento correcto para realizar la colada, aumentando ambas a medida que sube la proporción de silicio. Si las proporciones de silicio son mucho mayores que las presentes de acuerdo con la invención, se formarla además una estructura más bifásica (con precipitados de "siliciuro"), lo que tendría como consecuencia un gran aumento de la fragilidad de la aleación.
El uso de menos del 0,5 por ciento en peso de silicio (en presencia de 0,31 a 2,5% en peso de boro) o de menos del 2,1 por ciento en peso de silicio (en ausencia al menos prácticamente completa de boro, véase anteriormente) ya no produciría en la medida suficiente los efectos deseados antes mencionados (disminución del intervalo de fusión, reducción de la viscosidad de la masa fundida).
La proporción de silicio en una aleación de acuerdo con la invención se encuentra preferentemente en el intervalo de 1,0 a 2,9 por ciento en peso, preferentemente de 1,0 a 2,7 por ciento en peso (en presencia de 0,31 a 2,5% en peso de boro), o de 2,1 a 2,9 por ciento en peso (en ausencia (prácticamente completa) de boro, véase anteriormente), con especial preferencia entre 1,6 y 2,4% en peso o entre 2,1 y 2,4% en peso ("con" o "sin" boro respectivamente) si ante todo se pretenden obtener las mejores propiedades corrosivas posibles y una dureza no demasiado alta y/o una buena procesabilidad mecánica ("fresado", acabado, pulido).
Se prefiere una aleación de acuerdo con la invención (en particular en una de las configuraciones señaladas como preferidas) que, de acuerdo con la alternativa (i), comprende entre 0,31 y 2,5 por ciento en peso de boro.
Estudios realizados por los autores han demostrado que también el boro (B) puede influir positivamente, de forma muy similar al silicio, en la viscosidad de la masa fundida (comportamiento de vertido) y en el intervalo de fusión, así como también en el comportamiento de fusión (reconocimiento del momento de realizar la colada). Sin embargo, los ensayos realizados por los autores también han puesto claramente de manifiesto que el contenido de boro debe controlarse con exactitud, pues el contenido en boro ejerce una influencia considerable no sólo sobre el comportamiento de fusión sino también sobre las propiedades mecánicas. La proporción de boro en una aleación de acuerdo con la invención o bien debe ascender a, como máximo, 0,05% en peso en el sentido de una impureza o de un componente traza, es decir, encontrarse por debajo del limite de solubilidad del boro en la aleación (es decir, también por debajo de lo habitual para otros componentes traza o impurezas, para los cuales generalmente se acepta un limite de, como máximo, 0,1% en peso), de manera que no se produzcan precipitaciones de fases de "boruro", o bien encontrarse (lo que se prefiere) en el intervalo de 0,31 a 2,5 por ciento en peso. En este mayor intervalo de cantidades, el boro contribuye muy eficazmente, de forma similar al silicio, a un bajo intervalo de fusión y a una baja viscosidad de la masa fundida, sin reducir enseguida significativamente la resistencia a la corrosión o fragilizar demasiado la aleación por una aparición excesiva de fases precipitadas. En este intervalo, el boro actúa asimismo de manera deseada como "blanqueador" para el óxido formado durante el proceso de colada odontotécnico y para el óxido formado en los procesos de cocción cerámica. Además, en el intervalo de cantidades de boro superior se puede realizar con una aleación de acuerdo con la invención, y debido a la proporción presente de boro, una buena unión adherente con las cerámicas de incrustación habituales, de manera que el contenido de silicio en la composición de acuerdo con la invención puede ser entonces algo menor.
De acuerdo con la invención, en el caso de una proporción de silicio de 0,5 a < 2,1 por ciento en peso, el boro se usa en una cantidad comprendida en el intervalo superior mencionado (0,31 a 2,5% en peso), de manera que el intervalo de fusión, la viscosidad (comportamiento de vertido) y el comportamiento de fusión (reconocimiento del momento de realizar la colada) se ven influenciados positivamente y el boro actúa además como blanqueador.
Una proporción de boro superior al 2,5 por ciento en peso daría lugar, por el contrario, a una fragilidad inaceptablemente alta del producto acabado {pieza colada). Con unos contenidos en boro tan altos se forma en mayor medida una estructura bifásica (con precipitados de "boruro"), lo que tiene como consecuencia la fragilización antes mencionada de la aleación y dificulta también el pulido de la superficie.
El uso de boro en una cantidad comprendida en el intervalo (intermedio) de > 0,05 a < 0,31 por ciento en peso no produciría en grado suficiente los efectos deseados antes mencionados (disminución del intervalo de fusión, reducción de la viscosidad de la masa fundida, blanqueamiento del óxido). En los estudios realizados por los autores se ha observado que tal contenido en boro, comprendido en el intervalo de > 0,05 a < 0,31% en peso, únicamente conduce en una aleación correspondiente a un intervalo de fusión muy amplio (en parte de hasta 150ºC), cuya consecuencia son efectos de segregación (distribución inhomogénea de los componentes de aleación dentro de los diferentes componentes estructurales) no deseados.
La proporción de boro en una aleación de acuerdo con la invención se encuentra preferentemente en el intervalo de 0,35 a 1,5% en peso (en particular cuando el contenido en silicio se encuentra en el intervalo preferido de 1,0 a 2,9% en peso), preferentemente en el intervalo de 0,4 a 1,0% en peso y con especial preferencia en el intervalo de 0,51 a 0,9% en peso (en particular cuando el contenido en silicio se encuentra entre 1,6 y 2,4% en peso), o también, de forma alternativa, en el intervalo de 0 a 0,05% en peso en el sentido de una impureza o un componente traza, prefiriéndose en este último caso que la aleación carezca por completo de boro.
Una aleación de acuerdo con la invención preferida comprende o bien
3
Las aleaciones de acuerdo con la invención preferidas poseen una dureza Vickers (HV10) de, como máximo, 260 HV10. Se prefiere especialmente una dureza comprendida en el intervalo de 180 a 220 HV10. Para lograr esta dureza resulta especialmente importante ajustar sobre todo la proporción de silicio y de boro en los intervalos preferidos antes descritos.
La proporción de manganeso (Mn) en una aleación de acuerdo con la invención se encuentra en el intervalo de 0 a 0,5 por ciento en peso. Adicionalmente al silicio, el manganeso (en caso de estar presente) funciona en una aleación de acuerdo con la invención como captador de oxigeno, formador de óxido adherente y agente desulfurante. El manganeso contribuye de este modo a que la viscosidad de la masa fundida de una aleación de acuerdo con la invención sea correspondientemente baja. Además protege hasta cierto punto al silicio, reaccionando con preferencia con oxígeno a una concentración suficientemente alta. De este modo el silicio puede cumplir en primer lugar sus funciones principales (reducción del punto de fusión y baja viscosidad de la masa fundida).
No se requiere una proporción de manganeso superior al 0,5 por ciento en peso, pues un contenido claramente mayor (por ejemplo superior al 1 por ciento en peso) influiría negativamente en el color del óxido y reaccionaría durante la fusión en aparatos de fusión usuales de forma no deseada con el material del crisol, lo que reduciría notablemente la duración de los crisoles y, por lo tanto, no se desea en absoluto.
A una proporción de manganeso inferior al 0,1 por ciento en peso, en casos aislados ya no se alcanzan de forma completamente satisfactoria las funciones antes mencionadas del manganeso en una aleación correspondiente. Para muchas aplicaciones, no obstante, esto no significa una limitación esencial. Esto es especialmente válido siempre y cuando se realice un procesamiento limpio con el uso exclusivo de material nuevo. Esto se debe al contenido relativamente elevado de silicio en las aleaciones de acuerdo con la invención.
La proporción de manganeso en una aleación de acuerdo con la invención se encuentra preferentemente en el intervalo de 0,1 a 0,5 por ciento en peso, con especial preferencia en el intervalo de 0,1 a 0,3 por ciento en peso.
La proporción de niobio (Nb) en una aleación de acuerdo con la invención se encuentra en el intervalo de 0 a 0,9 por ciento en peso. El niobio (en caso de estar presente) funciona en una aleación de acuerdo con la invención como "estabilizador", fijando las inevitables impurezas de carbono, que o bien están presentes en la aleación o bien se introducen mediante los pasos de procesamiento odontotécnicos, en forma de carburos de niobio inocuos y evitando así que se formen precipitados de carburo no deseados de otros componentes de aleación. Los carburos de, por ejemplo, cromo o molibdeno pueden tener como consecuencia una fragilización de la aleación o un empeoramiento de la resistencia a la corrosión.
No se requiere una proporción de niobio superior al 0,9 por ciento en peso, pues un contenido mayor en niobio influiría negativamente en el color del óxido y reaccionaría durante la fusión en aparatos de fusión usuales de manera no deseada con el material del crisol, lo que reducirla notablemente la duración de los crisoles.
Una proporción de niobio inferior al 0,1 por ciento en peso impediría, en casos aislados, alcanzar de manera completamente satisfactoria las funciones antes mencionadas del niobio en una aleación correspondiente. De forma similar a lo expuesto para el manganeso, esto no significa para muchas aplicaciones una limitación esencial. Esto es especialmente válido siempre y cuando se realice un procesamiento limpio con el uso exclusivo de material nuevo, lo que se debe al contenido relativamente elevado de cromo y/o molibdeno en las aleaciones de acuerdo con la invención.
La proporción de niobio en una aleación de acuerdo con la invención se encuentra preferentemente en el intervalo de 0,1 a 0,8 por ciento en peso, preferentemente entre 0,2 y 0,6 por ciento en peso.
Como ya se ha mencionado, la presencia de carbono (C) en una aleación de acuerdo con la invención puede dar lugar a precipitados de carburo no deseados y, con ello, a una fragilización o un empeoramiento de la resistencia a la corrosión. Según los estudios realizados por los autores, ya una proporción de carbono superior al 0,02 por ciento en peso, por ejemplo de 0,05 por ciento en peso, influye en las propiedades mecánicas. Una aleación de acuerdo con la invención contiene como máximo 0,02% en peso de carbono (como impureza), preferentemente como máximo 0,01% en peso, y preferentemente carece por completo de carbono.
La aleación de acuerdo con la invención comprende en cualquier caso (i) níquel, (ii) cromo, (iii) molibdeno y/o wolframio y (iv) silicio. El uso de manganeso, niobio y boro presenta ventajas para muchas aplicaciones, por lo que en principio se prefiere. No obstante, también se puede prescindir de él, con las limitaciones descritas en el texto anterior. Todos los demás componentes son opcionales.
En una aleación de acuerdo con la invención preferentemente se combinan varias o todas las configuraciones señaladas como preferidas. Así, se prefiere especialmente una aleación de acuerdo con la invención que comprende o se compone de:
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4
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En una aleación de acuerdo con la invención la proporción total de aluminio (Al), titanio (Ti), circonio (Zr), hafnio (Hf), itrio (Y), lantano (La), cerio (Ce), otros metales de tierras raras, calcio (Ca) y estroncio (Sr) (bien como elemento individual o bien como suma de una selección de varios o todos los miembros de este grupo) se encuentra en el intervalo de 0 a 0,5 por ciento en peso. El grupo mencionado comprende "formadores de óxido fuertes". En una aleación de acuerdo con la invención no son absolutamente necesarias pequeñas proporciones bien dosificadas de los componentes mencionados, pero en parte resultan ventajosas, especialmente en cuanto a la formación de óxido durante la fusión. Una dosificación correcta permite regular el comportamiento de fusión de tal manera que el momento correcto para realizar la colada, en especial en aparatos de colada con calentamiento inductivo en aire, sea indicado todavía más claramente y, con ello, sea reconocible con mayor facilidad por el protésico dental mediante la rotura de la capa de óxido presente sobre la aleación líquida. Sin embargo, una cantidad total superior al 0,5 por ciento en peso de los compuestos mencionados siempre dará lugar a un comportamiento de fusión no deseado, en el sentido de que durante la fusión se formarla una capa de óxido gruesa que no se rompe en absoluto o sólo cuando la aleación ya está demasiado caliente.
Preferentemente se alea, dado el caso, un solo componente seleccionado del grupo mencionado de los "formadores de óxido fuertes", a saber, en una cantidad de, como máximo, 0,2% en peso. Para los elementos seleccionados el intervalo preferido está aún más limitado. Así, para el titanio se ha de ajustar una proporción de, como máximo, 0,15% en peso, y para el aluminio, de, como máximo, 0,1% en peso. En las aleaciones de acuerdo con la invención preferentemente no se usan ni itrio, lantano y cerio ni otros metales de tierras raras. En ausencia de los metales de tierras raras se puede usar el procedimiento de colada continua, mientras que en su presencia debe usarse el procedimiento de colada por succión, desventajoso desde los puntos de vista técnico y económico. El uso de itrio, lantano, cerio y otros metales de tierras raras está relacionado con una buena adherencia a cerámica. Sin embargo, de acuerdo con la invención se ha observado que también se logra una buena adherencia a la cerámica sin metales de tierras raras, siempre que se use una proporción comparablemente alta de silicio o, además del silicio, también boro
(véase anteriormente).
En una aleación de acuerdo con la invención pueden estar presentes otros metales (por ejemplo, galio (Ga), indio (In), germanio (Ge), estaño (Sn), cinc (Zn), metales nobles tales como los metales del grupo del platino, renio (Re), oro (Au), plata (Ag)), metaloides y componentes adicionales (por ejemplo impurezas) en un intervalo de, en total, 0 a 10 por ciento en peso, sin que ello influya significativamente en las propiedades de la aleación. Además son de mencionar en particular los elementos hierro (Fe), cobalto (Co) y cobre (Cu), que pueden sustituir sin problemas al níquel, incluso en cantidades aún mayores de hasta 30% en peso, sin que las propiedades de la aleación se alteren significativamente. Por motivos económicos, sin embargo, se usa, especialmente en el caso del cobalto, sólo una proporción de, como máximo, 5 por ciento en peso. Ni siquiera a las elevadas proporciones mencionadas los componentes mencionados alterarían significativamente las propiedades deseadas de una aleación de acuerdo con la invención, por ejemplo no influirían en el color del óxido porque o forman un óxido claro o son tan nobles que no se oxidan significativamente o en absoluto. Por motivos económicos los metales del grupo del platino, renio, oro y plata preferentemente están contenidos en una aleación de acuerdo con la invención en una cantidad total de, como máximo, 0,1 por ciento en peso. El vanadio, tántalo y nitrógeno no influyen positivamente en las propiedades de una aleación de acuerdo con la invención. Sin embargo, se pueden tolerar en pequeñas cantidades sin que se alteren notablemente las propiedades deseadas de la aleación de acuerdo con la invención. Por lo tanto, los componentes mencionados preferentemente están contenidos en una aleación de acuerdo con la invención en una cantidad total de, como máximo, 0,1 por ciento en peso. Para el vanadio y el tántalo también es posible usar contenidos de hasta, como máximo,
0,5% en peso.
Una aleación de acuerdo con la invención especialmente preferida como se ha definido anteriormente (preferentemente en una de las configuraciones señaladas anteriormente como preferidas) comprende:
5
Se prefiere una aleación de acuerdo con la invención como se ha definido anteriormente, en la que la proporción en peso de los componentes de aleación, en caso de estar presentes, decrece en el siguiente orden: Níquel, cromo, molibdeno, silicio, niobio, manganeso.
Asimismo se prefiere una aleación (especialmente preferida) como se ha definido anteriormente que no comprende:
Nitrógeno, carbono, itrio, lantano, cerio, otros metales de tierras raras, vanadio, tántalo, metales del grupo del platino, renio, oro, plata, cobalto, cobre y/o hierro,
puesto que estas sustancias no ejercen ninguna influencia positiva sobre las propiedades deseadas de una aleación de acuerdo con la invención.
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Un ejemplo de una aleación de acuerdo con la invención especialmente preferida es una aleación compuesta por:
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Una configuración muy especialmente preferida de una aleación de acuerdo con la invención posee la siguiente composición:
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Para esta aleación se determinaron las siguientes propiedades:
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Las aleaciones sin boro de acuerdo con la invención especialmente preferidas se componen de:
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Una forma de realización muy especialmente preferida de una aleación sin boro de acuerdo con la invención posee la siguiente composición:
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Para esta aleación se determinaron las siguientes propiedades:
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Las aleaciones de acuerdo con la invención se caracterizan de forma especialmente positiva, en particular en las configuraciones preferidas y, más marcadamente, en la variante con contenido en boro (véase anteriormente), por las siguientes propiedades, que se lograron sin el uso del elemento tóxico y carcinogénico berilio:
- óxido claro, que en los diferentes pasos de procesamiento es, dependiendo del estado de la superficie (por ejemplo liso o áspero) y de la temperatura de tratamiento, de color verdoso claro o azulado claro y, en parte, amarillo pálido, de modo que no muestra los colores no deseados verde oscuro o negro;
- un intervalo de fusión bajo, que para la variante con contenido en boro se encuentra entre 1.200ºC y 1.280ºC y, por lo tanto, por debajo de 1.300ºC, como se desea; para la variante casi o completamente exenta de boro (véase anteriormente), el intervalo de fusión se encuentra entre 1.280ºC y 1.340ºC y, por lo tanto, en el intervalo exigido (inferior a 1.350ºC);
- buen reconocimiento del momento de realizar la colada (el protésico dental ve cuándo debe iniciar la colada); así, por ejemplo, en muchos aparatos de colada dentales analizados (por ejemplo la colada a presión bajo vacío (Nautilus® T, empresa BEGO) o la colada centrifugada con calentamiento inductivo (Fornax® T, empresa BEGO)) la rotura de la capa de óxido presente sobre la masa fundida indica sin lugar a dudas y de forma fácilmente reconocible por el protésico dental el momento correcto para iniciar la colada;
- una temperatura de precalentamiento de 800ºC
- no se requiere un enfriamiento prolongado o templado durante la incrustación cerámica;
- gran precisión de ajuste de las estructuras básicas (restauraciones dentales) coladas a partir de la aleación;
- una dureza aceptable, es decir, unas propiedades de procesamiento y elaboración suficientemente buenas para la variante con contenido en boro; la variante sin boro presenta una dureza reducida de 200 HV10 y, por lo tanto, buenas propiedades de procesamiento y elaboración;
- una buena soldabilidad por láser;
- una alta resistencia a la corrosión;
- la aleación forma una masa fundida especialmente fluida;
- la masa fundida de la aleación de acuerdo con la invención posee, debido a la baja viscosidad, un buen comportamiento de vertido (como consecuencia de ello la masa fundida posee una alta capacidad para rellenar el molde);
- la aleación se puede incrustar con todos los plásticos de incrustación usuales;
- la aleación se puede incrustar con cerámicas de incrustación de alto punto de fusión y/o de expansión normal que posean un CDT comprendido en el intervalo de 12 a 14 [10^{-6}K^{-1}] (25-500ºC).
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Para la incrustación con cerámica la aleación de acuerdo con la invención posee las siguientes ventajas:
- un CDT comprendido en un intervalo favorable para todas las masas cerámicas comerciales de expansión normal (CDT comprendido en el intervalo de 12 a 14 [10^{-6}K^{-1}]), de manera que en la técnica ceramometálica generalmente se puede prescindir tanto de un enfriamiento prolongado como de un templado;
- se pueden usar todas las cerámicas comerciales con un CDT comprendido en el intervalo de 12 a 14 [10^{-6} K^{-1}];
- buena adhesión química (presumiblemente porque, además del cromo, también el silicio, el boro y, en caso de estar presentes, el niobio y el manganeso actúan de formadores de óxido adherente);
- alta termorresistencia (una estructura básica formada por la aleación de acuerdo con la invención no se deforma durante las cocciones).
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En el caso de una aleación de acuerdo con la invención preferentemente se combinan entre sí varias o todas las configuraciones señaladas anteriormente como preferidas.
La invención también se refiere a una restauración dental con incrustación cerámica, que comprende:
- una estructura básica dental formada por una aleación de acuerdo con la invención, así como
- una cerámica dental aplicada mediante la técnica ceramometálica sobre la estructura básica dental, con un CDT comprendido en el intervalo de 12 a 14 [10^{-6}K^{-1}] (25-500ºC).
Otros aspectos de la invención se desprenden de los ejemplos siguientes, que describen la invención con más detalle, y de las reivindicaciones.
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Ejemplos
Ejemplos 1 a 12
Aleaciones de acuerdo con la invención
13
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Todos los datos son datos de porcentaje en peso referidos al peso total correspondiente de la aleación.
Todas la aleaciones de acuerdo con los ejemplos 1 a 12 mostraron un óxido claro. En ninguna aleación se observó un color verde oscuro o negro del óxido. Ninguna de las aleaciones mencionadas presentó un intervalo de fusión superior a 1.350ºC. El momento de realizar la colada se pudo reconocer sin lugar a dudas al usar los aparatos Nautiftus® T (empresa BEGO) y Fornax® T (empresa BEGO).
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Ejemplo 13
(Ejemplo de realización)
13.1 Preparación de una estructura básica de puente de 6 piezas
Se modeló de cera un puente de 6 piezas para el maxilar superior; de modelo sirvió la situación real de un paciente. El grosor mínimo de la pared era en cada caso de 0,3 mm. Se tuvieron en cuenta las formas anatómicas, de manera que la proporción principal de la restauración constaba posteriormente, después de la colada, de metal.
El modelo de cera preparado se embutió en una masa de embutición a base de fosfatos.
La mufla resultante se llevó después a una temperatura de 800ºC (temperatura de precalentamiento) y se mantuvo a esta temperatura durante 60 min.
La colada se llevó a cabo en una máquina de colada a presión bajo vacío calentada por inducción (Nautilus® CC+/empresa BEGO, programa 191, temperatura de colada 1.370ºC) usando lingotes de una aleación de acuerdo con la invención según el ejemplo 11.
Los lingotes se calentaron de manera habitual. La colada se inició automáticamente. La capa de óxido presente temporalmente se rajó claramente en el momento de realizar la colada.
Una vez enfriada la mufla, la masa de embutición se retiró bastamente por medios mecánicos. A continuación, la estructura básica de puente obtenida se trató con chorro de corindón con una granularidad de 250 \mum (Korox® 250/empresa BEGO) a 4 bar. Por último, la superficie de la estructura básica de puente se trató con una fresa de metal duro con dentado fino. Gracias a la dureza aceptable y la buena maquinabilidad de la aleación usada, la elaboración resultó fácil para el protésico dental.
El ajuste de la estructura básica era bueno en comparación con las experiencias hechas con la pieza colada de otras aleaciones de NiCr.
Observación: En el caso de las aleaciones de NiCr se está habituado normalmente a una vacilación más o menos pronunciada que se debe a defectos en el ajuste. Ésta se observó dos veces muy ligeramente y una vez en absoluto en un total de tres puentes de 6 piezas fabricados. El ajuste de los dos puentes vacilantes se rectificó por separación y unión. Para ello se usó una vez la soldadura por láser (material añadido: Wiroweld NC/empresa BEGO) y otra vez la soldadura indirecta (con Wiron®-Lot/empresa BEGO). Ambas técnicas de unión pueden aplicarse sin problemas y se realizan del mismo modo que en las aleaciones de NiCr obtenibles actualmente. La resistencia de los puntos de unión se estudió en ensayos adicionales según las normas DIN 13972-2:2002 (soldabilidad por láser) e ISO 9333:1990 (soldadura indirecta), respectivamente. En ambos casos se cumplieron o superaron con creces, respectivamente, los requisitos de las normas.
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2. Incrustación de la estructura básica de puente con cerámica dental mediante cocción de lavado y del opaco
Antes de realizar la incrustación cerámica, la superficie de la estructura básica de puente (del punto 13.1, véase anteriormente) se volvió a tratar con chorro como se ha descrito en el punto 13.1 y se hizo evaporar para acondicionar la superficie para una cocción de lavado siguiente.
La cocción de lavado se llevó a cabo tras aplicar una suspensión fina (opaco en pasta) de una cerámica de incrustación de tipo Omega 900 (empresa Vita). La aplicación no cubría todo.
Tras aplicar una capa cubridora de opaco en pasta de tipo Omega 900 (empresa Vita) se realizó una cocción del opaco.
Para la realización de la cocción de lavado y del opaco se procedió, salvo que se indique lo contrario, según las instrucciones de procesamiento del fabricante de cerámica (Vita). Se usaron las temperaturas y los tiempos indicados en la tabla más adelante. De horno de cocción sirvió un Vakumat 300 (empresa Vita).
Se prescindió del enfriamiento lento y se efectuó un enfriamiento normal (es decir, relativamente rápido). No se produjeron grietas ni desconchamientos, tampoco después de un cierto tiempo de reposo (más de 3 días). Gracias al enfriamiento normal, el protésico dental pudo ahorrar aproximadamente 10 min por cocción. El uso de la aleación indicada en el punto 13.1 permite así trabajar de forma muy económica.
En el procedimiento descrito se prescindió de una cocción oxidante (950-980ºC, 5 minutos con vacío antes de la cocción de lavado). Ésta, sin embargo, puede realizarse adicionalmente para comprobar la calidad de la superficie. Si la calidad de la superficie es suficiente, no deben apreciarse matices, la capa de óxido debe presentar más bien un color uniforme. La capa de óxido ha de retirarse cuidadosamente por chorreo antes de proceder a las cocciones siguientes.
En el marco del ejemplo de realización se prescindió de cocciones de tipo "cocción del hombro con margen" y "cocción de glaseado con Akzent Fluid" (después de la cocción del opaco). No obstante, estas cocciones pueden realizarse adicionalmente.
Conforme a la tabla siguiente se realizaron adicionalmente las siguientes cocciones: Cocción de la 1^{a} dentina, cocción de la 2^{a} dentina, cocción de corrección y cocción de glaseado. En este caso se usaron de nuevo materiales cerámicos de tipo Omega 900 (empresa Vita).
La resistencia del material compuesto se determinó en ensayos in vitro (ensayo de desprendimiento, ensayo de enfriamiento brusco y ensayo de flexión según la norma DIN EN ISO 9693:2000). Se cumplieron con creces todos los requisitos.
Las partes no incrustadas (bordes de corona pero también coronas no incrustadas) se pudieron pulir muy fácilmente con pasta de diamante para pulido. El brillo alcanzado rápidamente cumple los requisitos estéticos y ofrece una resistencia suficientemente alta a la adherencia de, por ejemplo, restos de comida y a la formación de placa.
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TABLA
14

Claims (19)

1. Aleación apta para la técnica ceramometálica para la preparación de restauraciones dentales con incrustación cerámica, que se compone de:
15
2. Aleación según la reivindicación 1, que no comprende berilio.
3. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende:
16
4. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende:
17
5. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, en especial según la reivindicación 4, que comprende:
18
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6. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende:
19
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7. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, en la que se cumple:
[Cr] +3,3 (0,5 * [W] + [Mo]) \geq 50.
8. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, en la que la proporción en peso de molibdeno es mayor que la de wolframio, preferentemente al menos el doble.
9. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende:
20
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10. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende:
22
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11. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende:
23
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12. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende:
24
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13. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende o se compone de:
25
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14. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende:
26
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15. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, en la que la proporción en peso de los componentes de aleación, en caso de estar presentes, decrece en el siguiente orden:
Níquel, cromo, molibdeno, silicio, niobio, manganeso.
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16. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, en la que se cumple: La dureza Vickers asciende a, como máximo, 260 HV10.
17. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, que no comprende:
Nitrógeno, carbono, itrio, lantano, cerio, otros metales de tierras raras, vanadio, tántalo, metales del grupo del platino, renio, oro, plata, cobalto, cobre y/o hierro.
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18. Aleación según una de las reivindicaciones precedentes, compuesta por:
28
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19. Restauración dental con incrustación cerámica, que comprende:
- una estructura básica dental formada por una aleación según una de las reivindicaciones precedentes, así como
- una cerámica dental aplicada mediante la técnica ceramometálica sobre la estructura básica dental, con un CDT comprendido en el intervalo de 12 a 14 [10^{-6}K^{-1}] (25-500ºC).
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