NO841261L - Dental legering basert paa uedle metaller - Google Patents

Abstract

Legering av uedle metaller for porselensbundne tann-rekonstruksjoner som i det vesentlige består av, angitt i omtrentlige vektprosentandeler, 25-30 krom, 5-7 molybden, 0-1,0 av hver av mangan og silisium, 0-0,3 karbon og 0-4 av hver av gallium og indium, resten kobolt, idet disse bestanddeler utgjør minst 99,5% av legeringen, summen av mangan og silisium er minst ca. 0,5% og summen av gallium og indium er minst ca. 1,25%.

Description

Denne oppfinnelse angår en støpelegering av uedle metaller, bortsett fra nikkel, for porselensbundne tann-rekonstruksjoner.

Et metall eller en legering som er påtenkt for tann-rekonstruksjoner såsom kroner og broer, må være sterkt, seigt, bioforlikelig og motstandsdyktig overfor mattgjøring, oksy-dasjon og korrosjon foruten at det må kunne danne nøyaktige støp-ninger. Når legeringen skal bindes til porselen, må den dessuten klebe godt til porselenen og ha en varmeutvidelseskoeffisient tilsvarende porselenens.

De edle metaller ble anvendt til fremstilling av de

første tann-rekonstruksjoner, siden de er meget effektive til dette formål. På grunn av de høye omkostninger som er forbundet med slik anvendelse er det imidlertid stadig blitt forsøkt å erstatte edle metaller med uedle. Denne undersø-kelse er hovedsakelig blitt konsentrert om nikkel- og kobolt-baserte legeringer, idet tallrike sammensetninger er blitt foreslått.

Blant de elementer som er tilsatt til disse legerings-materialer av uedle metaller er gallium og indium, idet slike tilsetninger er beskrevet for eksempel i US-patenter 3 134 670, 3 907 555, 3 948 653, 4 038 074, 4 053 308, 4 229 215 og 4 255 190, og i utlagt japansk patentsøknad 31520/1978. Disse legeringer er imidlertid vanligvis nokså komplekse, idet de ofte inneholder ti eller flere elementer. Dessuten er nik-kels bioforlikelighet ved dental-anvendelser nylig blitt dratt i tvi1.

Det er derfor et hovedformål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en dental støpelegering av uedle metaller, bortsett fra nikkel, for porselensbinding, som har forholds-vis enkel beskaffenhet og er lett å fremstille.

Den dentale legering ifølge den foreliggende oppfinnelse består i det vesentlige av de følgende bestanddeler i omtrent-lig vekt-prosentandel:

idet nevnte bestanddeler utgjør minst 99,5 vekt% av legeringen, summen av mangan og silisium er minst ca. 0,5% og summen av gallium og indium er minst ca. 1,25%.

For foretrukkede utførelsesformer er gallium- eller indium-innholdet fra ca. 1,5 til 3%, idet gallium og indium er tilstede i legeringen enten alene eller i kombinasjon. Slike legeringer inneholder fortrinnsvis ca. 28% krom og ca. 6% molybden. Spesielt foretrukket er en slik legering som inneholder ca. 28% krom, ca. 6% molybden, ca. 0,5% mangan,

ca. 0,6% silisium, ca. 0,05% karbon og ca. 1,7% indium.

Det foreliggende legeringsmateriale er hovedsakelig

av kobolt, krom og molybden med mindre, men betydelige mengder av andre elementer som gir legeringen de kjemiske og fysiske egenskaper som fordres for dens anvendelse i porselensbundne tann - rekonstruksjoner.

Kobolt er hoved-bestanddelen, idet dette gir legeringen dens iboende motstandsdyktighet overfor korrosjon og mattgjø-ring. Kromet og molybdenet forøker denne motstandsdyktighet; dessuten fungerer de som fastoppløsnings-forsterkningsmidler og hjelper også til med justeringen av legeringens varmeutvidelseskoeffisient. Legeringens krominnhold er fra ca. 25

til 30 vekt%, mens molybdeninnholdet er fra ca. 5 til 7 vekt%. Ved lavere krom- og molybden-nivåer forringes legeringens korrosjons-motstandsdyktighet betraktelig, og varme-utvidelseskoeffisienten blir for høy. Ved høyere nivåer blir legeringen for hard. Foretrukkede nivåer er ca. 28% krom og 6% molybden.

Mangan og silisium som er tilstede i legeringen i nivåer på opp til ca. 1,0 vekt% av hvert element med et samlet minimumsnivå på ca. 0,5%, fungerer slik at de binder spor av oksygen og svovel som kan finnes i legeringen og forbedrer legeringens støpbarhet. Et samlet nivå på mye over ca. 2% resulterer imidlertid i en legering som er for sprø. Nivåer på ca. 0,5% mangan og 0,6% silisium er foretrukket. Karbon tilsettes til legeringen ved nivåer på opp til ca. 0,3%, idet det fungerer som et forsterkende element. Høyere nivåer har tendens til å gi en for hard legering. Det foretrukkede karbonnivå er ca. 0,05%.

Galliumet og indiumet, tilsatt i nivåer på opp til ca. 4 vekt% av hvert, med et samlet minimumsnivå på ca. 1,25%, hjelper til med å mykgjøre legeringen, regulere dens varmeutvidelseskoeffisient og forbedre bindingen av legeringen til porselen ved dannelse av bindende oksyder. Et samlet nivå på under ca. 1,25% er utilstrekkelig for dette formål, mens individuelle nivåer på over ca. 4% har tendens til å

gi legeringer som ikke bindes godt til porselen.Fortrinns-vis inneholder legeringen gallium og indium i nivåer på fra ca. 1,5 til 3 vekt%, enten av det ene slik at det andre ute-lukkes, eller samlet.

Legeringen kan inneholde .mindre mengder, opp til totalt 0,5 vekt%, av andre uvesentlige bestanddeler såsom jern og nikkel, såvel som spormengder av tilfeldige forurensninger som ikke skadelig påvirker legeringens grunnleggende fordel-aktige trekk, oppnådd ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Legeringen fremstilles lett enten ved at man ganske enkelt blander de individuelle bestanddeler i en smelte eller ved tilsetting av galliumet og/eller indiumet til en smelte av en kommersielt tilgjengelig bioforlikelig kobolt/krom/ molybden-legering såsom Vitallium , levert av Howmedica, Inc., New York, New York. Den støpte legering har de føl-gende ønskelige egenskaper:

Dessuten viser legeringen tilstrekkelig korrosjons-motstandsdyktighet og bindes lett til porselen. Egnede porselenstyper

R

for binding innbefatter for eksempel Microbond Hi-Life Body Porcelain levert av Howmedica, Inc., New York, New York. Støpe- og porselensbindings-teknikker som er anvendbare for legeringen, er beskrevet i US-patent 3 948 653, som er med-tatt i det foreliggende som referanse.

De følgende eksempler er kun illustrative og skal ikke oppfattes som begrensende for oppfinnelsen, hvis ramme er definert ved de tilknyttede krav.

Eksempel 1

En dental legering ble fremstilt ved at man ved 1510°C smeltet en prøve av FHS Vitallium i en sentrifugal-induksjons-støpemaskin. Den ønskede mengde indium ble deretter tilsatt i løpet av en enkelt induksjonssmeltingssyklus, og den resul-terende legeringssmelte ble støpt etter voksutsmeltnings-metoden til en varmeutvidelses-stav, et hardhetsprøve-stykke og en bøyningsstrimmel.

Legeringen ga den følgende kjemiske analyse i vekt%:

Legeringen ble vurdert med hensyn til fysiske og kjemiske egenskaper som følger:

Strekk- egenskaper

Den ubearbeidede legering ble omstøpt til prøvestykker, 40 mm lange, med en glattgreps-diameter på 4,5 mm og en målt diameter på 3 mm. En strekkmaskin av typen Instron ble deretter anvendt til bestemmelse av 0,2% flytegrensen (FG) , strekkfastheten (SF) og forlengelse.

Mikrohardhet

Rektangulære hardhets-prøvestykker (20 mm x 13 mm x 4 mm) ble støpt og delt i to stykker. Ett stykke ble montert på bakelitt med en overflate på 10 mm x 13 mm, avdekket og deretter pusset metallografisk med pussepapir med silisiumkar-bid-pussesand 600. Vickers-mikrohardheten hos prøven ble deretter bestemt under anvendelse av et mikrohardhets-test-apparat av typen Leitz Wetzlar med en mengde på 1000 gram.

Varmeutvidelse

Test-prøver var støpte staver med diameter 0,64 cm og lengde ca. 1,25 cm med flate, parallelle ender. Stavene ble anbrakt vertikalt i et analyseapparat av typen du Pont 990 Thermal Analyzer med et tilleggs-hjelpeapparat av typen

du Pont 943 Thermomechanical Analyzer (TMA), idet LVDT-målingssonden hvilte på stavens øvre flate ende. Prøvene ble testet ved fra -10°C til +675°C under anvendelse av en oppvarmningshastighet på 10°C pr. minutt og platina som kali-breringsstandard, idet dataene fra 25 til 650°C ble anvendt til sammenligning.

Korrosjon

Både anodisk polarisering og sprekk-korrosjon hos legeringen ble bestemt. Ved anodisk polarisering ble det etter utprøv-ning boret gjennom bakdelen av hardhetsprøvestykkene for motta-king av en elektrode, og deretter ble stykkene pusset på nytt. Prøven ble deretter vurdert ved hjelp av potensiodynamisk anodisk polarisering i 0,9% saltvannsoppløsning, under anvendelse av et potensiostat av typen Princeton Applied Research modell 173 og programmeringsinnretning modell 175 med en av-søkningshastighet på 2,0 mV pr. sekund, fra under og gjennom korrosjonspotensialet, idet avsøkningen ble avsluttet ved en strøm på 100 mikroampere. Ved bestemmelse av sprekk-korrosjon ble det kunstig dannet en sprekk ved at man anbrakte en tett tilsluttende teflonring på en varmeutvidelses-stav,

og stavens evne til å ta seg opp etter et påført elektrokje-misk angrep ble undersøkt. I begynnelsen ble prøven påført en overspenning på + 1 volt, og potensialet ble deretter sen-ket slik at legeringen kunne ta seg opp og repareres av seg selv. Overspennings- og restitusjons-syklusen ble gjentatt ved høyere potensial og prosessen fortsatt inntil legeringen ikke lengre tok seg opp igjen eller ble gjen-passivert; potensialet på dette punkt kalles beskyttelsespotensialet. En legering er ikke utsatt for tæring eller sprekk-korrosjon hvis dens korrosjonspotensial er større enn dens beskyttel-sespotensial.

Binding til porselen

Den generelle fremgangsmåte for porselens-påføring som

er beskrevet i US-paterit 3 948 653, ble fulgt under anvendelse

av slam-oransje A som bindemiddel og porselen av typen MicrobondR . Hi-Life RBody Porcelain. Binderaiddel-brenningen skjedde ved 760-1038°C i vakuum, brenningen av det opake porselen var ved 760-982°C i vakuum, og hoved-porselensdelen var ved 760-954°C i vakuum ved den første brenning, ved 760-968 °C i vakuum ved annen brenning og ved 760-982°C

i luft ved en tredje brenning.

I det følgende oppsummeres vurderingen av legeringen:

Strekkegenskaper

Eksempel 2

Fremstillingen og utprøvningen ifølge Eksempel 1 ble gjentatt under anvendelse av en direkte-smelte ved 1510°C

av de individuelle legerings-bestanddeler med både gallium og indium tilstede. Analyse av legeringen viste 28,4 vekt% krom, 6,5% molybden, 0,5% mangan, 0,6% silisium, 2,0% gallium og 2,8% indium. Utprøvningen av legeringen viste:

Strekkegenskaper

Eksempel 3

Fremstillingen og utprøvningen ifølge Eksempel 1 ble gjentatt under anvendelse av én smelte av FHS Vitallium og gallium- istedenfor indium-tilsetning under oppnåelse av en legering som ved analyse viste seg å inneholde 25,1 vekt% krom, 5,7% molybden og 2,95% gallium med de følgende egenskaper:

Claims (5)

1. Dental legering av uedle metaller, som inneholder de følgende bestanddeler i omtrentlige vektprosentandeler:

hvor (a) nevnte bestanddeler utgjør minst 99,5 vekt% av legeringen og nevnte forurensninger og tilfeldige bestanddeler utgjør fra 0 til 0,5 vekt% av legeringen, (b) summen av man-ganet og silisiumet er minst ca. 0,5% og (c) summen av gallium og indium er minst ca. 1,25%.

2. Dental legering ifølge krav 1, som inneholder fra ca. 1,5 til 3% gallium og er i det vesentlige fri for indium, eller som inneholder fra ca. 1,5 til 3% indium og er i det vesentlige fri for gallium.

3. Dental legering ifølge krav 2, som inneholder ca. 28% krom og ca. 6% molybden.

4. Dental legering ifølge krav 1, som inneholder fra ca. 1,5 til 3% av hvert av indium og gallium.

5. Dental legering ifølge krav 4, som inneholder ca. 28% krom, ca. 6% molybden, ca. 0,05% mangan, ca. 0,6% silisium, ca. 0,05% karbon og ca. 1,7% indium.