DE10022559B4 - Means for the adhesive bond of dental ceramics to metal substrates - Google Patents
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Abstract
Mittel zur haftfesten Verbindung von Dentalkeramiken (4) mit Metalloberflächen (1) enthaltend 3,0 bis 6,0 Gew% Natrium, 1,5 bis 8,0 Gew% Aluminium, 6,0 bis 20,0 Gew% Silicium, 3,0 bis 6,0 Gew% Kalium in Form von oxidbildenden Verbindungen, mindestens ein Refraktärmetall in wirksamer Menge im aufgeschmolzenen Zustand in ionisierter Form und Rest Sauerstoff, wobei das Refraktärmetall ausgewählt ist unter Wolfram, Molybdän, Rhenium, Tantal, Niob und Mischungen davon, wobei die Gewichtsanteile den Gehalt an dem Element bedeuten und jeweils auf den Feststoffgehalt bezogen sind, sowie gegebenenfalls ein flüssiges Bindemittel.Means for the adhesive bond of dental ceramics (4) to metal surfaces (1) containing 3.0 to 6.0% by weight sodium, 1.5 to 8.0% by weight aluminum, 6.0 to 20.0% by weight silicon, 3, 0 to 6.0% by weight of potassium in the form of oxide-forming compounds, at least one refractory metal in an effective amount in the molten state in ionized form and the rest oxygen, the refractory metal being selected from tungsten, molybdenum, rhenium, tantalum, niobium and mixtures thereof, where the parts by weight mean the content of the element and are in each case based on the solids content, and, if appropriate, a liquid binder.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mittel zur haftfesten und sicheren Verbindung von Dentalkeramiken mit Metallsubstraten aus hierfür üblicherweise verwendeten Metalllegierungen sowie ein Verfahren hierfür und die Herstellung des Mittels.The present invention relates to a means of firmly and securely connecting dental ceramics with metal substrates from this usually used metal alloys and a process for this and the Production of the agent.
Im Dentalbereich werden Metall-Keramik-Verbindungen für Zahnersatz wie Kronen oder Brücken etc. eingesetzt. Hierbei bildet das Metall, üblicherweise eine Edelmetall- beziehungsweise Nicht-Edelmetalllegierung, das Substrat, auf das die Dentalkeramik schichtweise aufgetragen und gebrannt wird. Problematisch ist hierbei die Erzeugung einer dauerhaften Verbindung zwischen der Dentalkeramik einerseits und dem Metallsubstrat andererseits.Metal-ceramic connections are used in the dental field for dentures like crowns or bridges etc. used. The metal, usually a precious metal, or non-precious metal alloy, the substrate on which the dental ceramic is applied in layers and fired. Problematic is the creation of a permanent connection between the dental ceramic on the one hand and the metal substrate on the other.
Herkömmlicherweise wird bei der Herstellung des Metall-Keramik-Verbundes die Metalllegierung zunächst in einer ersten Stufe einer Wärmebehandlung, dem Oxidbrand, unterzogen, in dessen Folge sich unerwünschte oxidische Verunreinigungen an der Oberfläche der Metallegierung sammeln und von dort entfernt werden können. Anschließend wird auf die gereinigte Metalloberfläche die entsprechende Masse für die Ausbildung der Keramik aufgetragen und einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen.Conventionally, the Production of the metal-ceramic composite in metal alloy first a first stage of heat treatment, the oxide fire, as a result of which undesirable oxidic Impurities on the surface collect the metal alloy and can be removed from there. Then will on the cleaned metal surface the appropriate mass for the formation of the ceramic applied and a further heat treatment subjected.
Die Anbindung der Keramik an die Metalloberfläche kann über sogenannte Haftoxide erfolgen, die sich während der Wärmebehandlung aus Metallatomen der Legierung und im Verbund vorhandenem Rest Sauerstoff bilden. Häufig ist jedoch die über die Haftoxide vermittelte Haftung ungenügend, so dass üblicherweise Haftvermittler, sogenannte Bonder, eingesetzt werden, die eine gute Haftung der Keramik auf dem Metallsubstrat gewährleisten sollen.The connection of the ceramics to the metal surface can about So-called adhesive oxides occur, which are made of metal atoms during the heat treatment form oxygen in the alloy and the rest of the compound. Frequently is however the over the adhesion mediated adhesion insufficient, so that usually Adhesion promoters, so-called bonders, are used, which are good To ensure adhesion of the ceramic on the metal substrate.
Das
Ferner betrifft die
Ein weiteres Problem stellt das sehr unterschiedliche Wärmeausdehnungsverhalten der Keramik einerseits und der Metalllegierung andererseits dar, wodurch bei der Herstellung des Metall-Keramik-Verbundes aufgrund der bei unterschiedlicher Ausdehnung der Materialien auftretenden Belastungen Risse, Sprünge oder gar Abplatzen der Keramik von dem Metallsubstrat erfolgen kann.This poses another problem different thermal expansion behavior the ceramic on the one hand and the metal alloy on the other, whereby due to the manufacture of the metal-ceramic composite of those occurring with different expansion of the materials Loads cracks, cracks or the ceramic can even flake off from the metal substrate.
Entsprechend betrifft Chemical abstracts vol. 124, Nr. 352602 eine Studie auf die Auswirkungen unterschiedlicher CoCrW-Legierungen auf die Ausbildung einer metall-keramischen Grenzfläche, insbesondere auf die thermischen Expansionskoeffizienten im Hinblick auf Verbesserung des Haftvermögens einer Dentalkeramik.Accordingly, chemical abstracts vol. 124, No. 352602 a study on the effects of different CoCrW alloys on the formation of a metal-ceramic interface, in particular on the thermal expansion coefficients with a view to improvement of adherence a dental ceramic.
Zur Überwindung des Problems mit dem unterschiedlichen Wärmeausdehnungsverhalten wurden spezielle Metalllegierungen, sogenannte Aufbrennlegierungen, und/oder Keramiken entwickelt, deren Wärmeausdehnungs koeffizienten aufeinander abgestimmt sind, so dass sie gleiches oder ähnliches Ausdehnungsverhalten zeigen und folglich die vorstehend genannten Beeinträchtigungen infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnung vermieden werden können. Diese Vorgehensweise ist jedoch umständlich und daher kostenintensiv, da für jede spezielle Legierung beziehungsweise Dentalkeramik ein entsprechendes Gegenstück bereitgestellt werden muss.To overcome the problem with the different thermal expansion behavior special metal alloys, so-called baked alloys, and / or ceramics developed, the thermal expansion coefficient are coordinated so that they have the same or similar expansion behavior show and consequently the above impairments due to different thermal expansion can be avoided. However, this approach is cumbersome and therefore expensive, for this each special alloy or dental ceramic has a corresponding one counterpart must be provided.
Es bestand daher ein Bedürfnis nach einer Möglichkeit, auch in Bezug auf das Wärmeausdehnungsverhalten nicht aufeinander abgestimmte Metalllegierung-Dentalkeramik-Systeme dauerhaft und sicher ohne Beeinträchtigung durch unterschiedliches Wärmeausdehnungsverhalten miteinander kombinieren zu können und generell die Haftung zu verbessern.There was therefore a need for a way also in terms of thermal expansion behavior non-coordinated metal alloy dental ceramic systems permanently and safely without interference due to different thermal expansion behavior to be able to combine with each other and generally improve liability.
Diese Aufgabe wird durch das Mittel
nach Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe demnach durch ein Mittel gelöst, das einen sicheren Verbund
zwischen Metalllegierung und Dentalkeramik ermöglicht und gleichzeitig die
bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungsverhalten
entstehenden Belastungen ausgleichen kann sowie durch ein Verfahren
zur Herstellung des Mittels nach Anspruch 6 und dessen Anwendung
nach Anspruch 14. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur haftfesten
Verbindung von Dentalkeramiken mit Metallsubstraten nach Anspruch
10 und eine Schicht zur haftfesten Verbindung von Keramiken
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mittel enthaltend 3,0 bis 6,0 Gew% Natrium, 1,5 bis 8,0 Gew% Aluminium, 6,0 bis 20,0 Gew% Silicium, 3,0 bis 6,0 Gew% Kalium in Form von oxidbildenden Verbindungen, mindestens ein Refraktärmetall in wirksamer Menge im aufgeschmolzenen Zustand in ionisierter Form und Rest Sauerstoff, wobei das Refraktärmetall ausgewählt ist unter Wolfram, Molybdän, Rhenium, Tantal, Niob und Mischungen davon, wobei die Gewichtsanteile jeweils den Gehalt an dem Element bedeuten und auf den Feststoffgehalt des Mittels bezogen sind sowie ggf. ein Bindemittel.The present invention relates to an agent containing 3.0 to 6.0% by weight sodium, 1.5 to 8.0% by weight aluminum, 6.0 to 20.0% by weight silicon, 3.0 to 6.0% by weight potassium in the form of oxide-forming compounds, at least one refractory metal in an effective amount in the molten state in ionized form and the rest oxygen, the refractory metal being selected from tungsten, molybdenum, rhenium, tantalum, niobium and mixtures thereof, the proportions by weight in each case the content of the element mean and on the solids content of the are related and possibly a binder.
Für die vorliegende Erfindung wird das Mittel direkt auf das Metallsubstrat aufgetragen und einer Wärmebehandlung unterzogen, wobei das Mittel auf der Oberfläche des Metallsubstrats einen dünnschichtartigen Übergangs bereich ausbildet, der in seinen Stoffeigenschaften zwischen denen einer Keramik einerseits und denen von Metallen andererseits liegt.For the present invention will apply the agent directly to the metal substrate applied and a heat treatment subjected, the agent on the surface of the metal substrate thin layer-like transition area educates one in its material properties between those Ceramics on the one hand and those of metals on the other.
Aufgrund seiner metallischen Eigenschaften einerseits und seiner, eher keramischen Eigenschaften andererseits, im selben Verbundwerkstoff, den dieser Übergangsbereich beziehungsweise diese Schicht darstellt, wird der große Eigenschaftsänderungssprung zwischen Metall und Keramik einschließlich der Differenzen im Wärmeausdehnungsverhalten, in eine Reihe kleiner Eigenschaftsänderungsschritte unterteilt, so dass ein kontinuierlicher Eigenschaftsübergang erfolgt und somit das Auftreten von Spannungsspitzen vermieden wird.On the one hand because of its metallic properties and its more ceramic properties on the other hand, in the same Composite material that this transition area or this layer represents the big leap in property change between metal and ceramic including the differences in thermal expansion behavior, divided into a series of small property change steps, so that there is a continuous transition of properties and thus that Occurrence of voltage peaks is avoided.
Das Mittel bildet, im aufgeschmolzenen Zustand, ein Gemenge aus nichtmetallischen, als Ion vorliegenden Molekülfragmenten und Metallionen, die aufgrund seiner glaskeramikartigen zähen Konsistenz im geschmolzenen Zustand zwar nicht völlig frei beweglich sind, jedoch aufgrund ihrer (etwas eingeschränkten) „Beweglichkeit" und der aktuellen thermodynamischen Verhältnisse leicht Wechselwirkungen mit der metallischen Substratoberfläche einerseits und der Dentalkeramik andererseits eingehen, so dass chemische Verbindungen mit dementsprechend guter Haftung zu beiden Seiten gebildet werden können. Es entsteht auf diese Weise eine, hinsichtlich ihrer, an der jeweiligen Stelle beanspruchten Eigenschaften, quasi Gradientenschicht. Dementsprechend wird die, auf das Metallsubstrat aufgebrannte Schicht beim Aufbrennen der Dentalkeramik auch wieder in den „schmelzzähen" Zustand zum Anbinden der Keramikmassen überführt.The medium forms, in the melted State, a mixture of non-metallic, present as an ion molecular fragments and metal ions due to its glass-ceramic-like tough consistency are not completely free to move in the molten state, however due to their (somewhat limited) "mobility" and the current thermodynamic conditions easy interactions with the metallic substrate surface on the one hand and the dental ceramic on the other hand, so that chemical compounds with good liability on both sides can. In this way, one arises, in terms of its, on the respective one Place claimed properties, quasi gradient layer. Accordingly becomes the layer that is baked on the metal substrate during baking the dental ceramic is also brought back into the "melt-tough" state for binding the ceramic materials.
Die Mechanismen, über welche die Anbindung jeweils gesteuert wird, reichen von der Bildung intermetallischer Phasen, über Mischkristallbildung bis zur Ausbildung gemeinsamer Strukturen beziehungsweise Überstrukturen der keramischen Bestandteile. Die Grenzfläche mit metallischen Charakter wird durch Reaktion des Refraktärmetalls mit Metallatomen des Metallsubstrats erzeugt. Es bildet sich hierbei eine intermetallische Phase aus.The mechanisms by which the connection in each case is controlled, range from the formation of intermetallic phases to mixed crystal formation for the formation of common structures or superstructures of the ceramic components. The interface with a metallic character is by reaction of the refractory metal generated with metal atoms of the metal substrate. It forms here an intermetallic phase.
Die übrigen Elemente Natrium, Aluminium, Silicium und Kalium formen als vorwiegend oxidische Struktur, den keramischen oder glasartigen Bereich, auch Matrix genannt, der an die Dentalkeramik anbindet. In dieser keramischen beziehungsweise glasartigen Matrix können weitere Refraktärmetallionen verteilt vorliegen, die nicht an der Ausbildung der Grenzfläche mit metallischem Charakter beteiligt sind.The remaining elements sodium, aluminum, silicon and potassium form the predominantly oxidic structure, the ceramic or glass-like area, also called matrix, that connects to the dental ceramic connects. In this ceramic or glass-like matrix can further refractory metal ions distributed are present that are not involved in the formation of the interface metallic character are involved.
Wichtig für die vorliegende Erfindung ist, dass die Oberfläche des Metallsubstrats zusammenhängend von der metallischen Grenzfläche belegt ist, das heißt, dass eine durchgängige Belegung bewirkt wird, die auch eine netzartige, jedoch in diesem Fall möglichst feine Struktur aufweisen kann. Der Begriff „vollständige Belegung" der metallischen Oberfläche mit dem aufgeschmolzenen Mittel bedeutet nicht notwendigerweise eine lückenlose Bedeckung mit der metallischen Grenzfläche. Die Anbindung sollte über die Metalloberfläche möglichst gleichmäßig sein ohne zum Beispiel ausgeprägte Clusterbildung.Important for the present invention is that the surface of the metal substrate from the metallic interface is occupied, that is, that a consistent Occupancy is caused, which is also a network, but in this Case if possible can have fine structure. The term "full occupancy" of the metallic Surface with the melted medium does not necessarily mean one complete Covering with the metallic interface. The connection should be via the metal surface preferably be even without for example pronounced Clustering.
Die Dicke dieser Grenzfläche sollte hierbei so gering wie möglich sein, wobei bereits wenige Atomlagen ausreichend sind. Zudem verhindert die vollständige Belegung der Oberfläche eine Ausbildung von unerwünschten Oxiden, die zum Beispiel zu Verfärbungen des entsprechenden Zahnersatzes führen könnten.The thickness of this interface should be as low as possible be, with just a few atomic layers are sufficient. Also prevented the complete Allocation of the surface an education of unwanted Oxides that cause discoloration, for example of the corresponding dentures.
In der Abbildung ist der Aufbau einer erfindungsgemäß erhaltenen Gradientenschicht schematisch dargestellt.In the picture is the structure of a obtained according to the invention Gradient layer shown schematically.
Auf der Oberfläche des Metallsubstrats
Das erfindungsgemäße Mittel enthält ein oder mehrere Refraktärmetalle, deren Verbindungen in der Schmelze leicht Ionen ausbilden, es handelt sich hierbei um Verbindungen mit vergleichsweise niedriger Bildungsenthalpie. Refraktärmetalle sind im medizinischen und im Dentalbereich gebräuchlich und bekannt, zum Beispiel als Legierungsbestandteile. Für die Erfindung geeignet sind Wolfram, Molybdän, Rhenium, Tantal und Niob.The agent according to the invention contains one or several refractory metals, their compounds easily form ions in the melt, it is here connections with a comparatively low enthalpy of education. refractory Metals are common and well known in the medical and dental fields, for example as alloy components. For The invention is suitable for tungsten, molybdenum, rhenium, tantalum and niobium.
Der Anteil an Refraktärmetall beziehungsweise Refraktärmetallverbindungen, die dem Mittel zugesetzt werden, kann hierbei je nach Art des Refraktärmetalls variieren. Dieser Anteil wird für die vorliegende Erfindung unter dem Begriff „wirksame Menge" zusammengefasst.The share of refractory metal or refractory metal compounds, which can be added to the agent, depending on the type of refractory metal vary. This share is for the present invention is summarized under the term "effective amount".
Beispielsweise ist für das besonders bevorzugte Refraktärmetall Wolfram eine Menge in einem Bereich von 5,0 bis 25,0, vorzugsweise 12,0 bis 20,0 Gew% und insbesondere 15,0 bis 18,0 Gew% ausreichend, um den erfindungsgemäß erwünschten Effekt zu erzielen.For example, this is special preferred refractory metal Tungsten an amount in the range of 5.0 to 25.0, preferably 12.0 to 20.0% by weight and in particular 15.0 to 18.0% by weight are sufficient, to the desired according to the invention To achieve effect.
Selbstverständlich wird auch bei einem
höheren
Gehalt eine deckende Belegung der Metallsubstratoberfläche erzielt,
jedoch kann nicht ausgeschlossen werden, dass ein hoher Anteil an
Refraktärmetall
einen negativen Einfluss auf die Matrix ausübt. Bei einem niedrigeren Anteil,
insbesondere bei einem deutlich niedrigen Anteil kann nicht mehr
sichergestellt werden, dass die Oberfläche des Metallsubstrats
Die keramische oder glasartige Matrix der Gradientenschicht wird im Wesentlichen durch die Elemente Natrium, Aluminium, Silicium und Kalium sowie Sauerstoff ausgebildet. Hierfür werden diese Elemente vorzugsweise in Form von Verbindungen zugesetzt, die unter den Reaktionsbedingungen der Schmelze Oxide bilden können. Beispiele hierfür sind die Oxide selbst, Carbonate, Hydroxyde, Mischverbindungen davon. Diese Elemente beziehungsweise deren Verbindungen werden nachstehend auch als „matrixbildende Bestandteile" bezeichnet.The ceramic or glassy matrix the gradient layer is essentially made up of the elements sodium, Aluminum, silicon and potassium as well as oxygen trained. For this be these elements preferably added in the form of compounds, which can form oxides under the reaction conditions of the melt. Examples therefor are the oxides themselves, carbonates, hydroxides, mixed compounds thereof. These elements and their connections are shown below also as a “matrix-forming Constituents ".
Die nachfolgend aufgeführten Mengenanteile beziehen sich – wie auch im Fall des Wolframs – auf den Gehalt an Element in dem erfindungsgemäßen Mittel.The proportions listed below relate - how also in the case of tungsten - on the content of element in the agent according to the invention.
So enthält das erfindungsgemäße Mittel Natrium in einem Anteil von 3,0 bis 6,0 Gew%, vorzugsweise 4,0 bis 5,0 Gew%; Aluminium in einem Anteil von 1,5 bis 8,0 Gew%, vorzugsweise 3,0 bis 6,0 Gew% und besonders bevorzugt 3,5 bis 4,5 Gew%; Silicium in einem Anteil von 6,0 bis 20,0 Gew%, vorzugsweise 10,0 bis 18,0 Gew% und besonders bevorzugt 14,0 bis 16,0 Gew% und Kalium in einem Anteil von 3,0 bis 6,0 Gew%, vorzugsweise 4,0 bis 5,0 Gew%.So contains the agent according to the invention Sodium in a proportion of 3.0 to 6.0% by weight, preferably 4.0 to 5.0% by weight; Aluminum in a proportion of 1.5 to 8.0% by weight, preferably 3.0 to 6.0% by weight and particularly preferably 3.5 to 4.5% by weight; silicon in a proportion of 6.0 to 20.0% by weight, preferably 10.0 to 18.0 % By weight and particularly preferably 14.0 to 16.0% by weight and potassium in one Proportion of 3.0 to 6.0% by weight, preferably 4.0 to 5.0% by weight.
Gemäß einer mit EDX durchgeführten Analyse entsprechen die für das Mittel angegebenen Gehalte an metallischen Elementen auch dem Gehalt beziehungsweise Anteil dieser Elemente in der erhaltenen Schicht, wobei das Mittel für die Analyse auf einen inerten Träger aufgebracht wurde.According to an analysis performed with EDX correspond to those for the content of metallic elements indicated also the Content or proportion of these elements in the received Layer, the means for analysis on an inert carrier was applied.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Mittel 4 Gew% Natrium, 3,8 Gew% Aluminium, 15,6 Gew% Silicium, 4,6 Gew% Kalium, 16 Gew% Wolfram, 0,33 Gew% Calcium und Rest Sauerstoff.In a particularly preferred embodiment contains the agent according to the invention 4% by weight sodium, 3.8% by weight aluminum, 15.6% by weight silicon, 4.6% by weight Potassium, 16% by weight tungsten, 0.33% by weight calcium and balance oxygen.
Bei Bedarf können dem erfindungsgemäßen Mittel weitere Elemente, wie sie im Dentalbereich für die Erzielung bestimmter Effekte üblich sind, zugesetzt werden. Auch in diesem Fall können für den Zusatz dieser Elemente die vorstehend genannten Verbindungen gewählt werden.If necessary, the agent according to the invention other elements such as those used in the dental field to achieve certain Effects common are added. In this case too, you can add these elements the compounds mentioned above can be selected.
So kann dem Mittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit Calcium zugesetzt werden, wobei ein Anteil von max. 2,0 Gew% ausreichend ist. Vorzugsweise wird Calcium in einer Menge von 0,2 bis 1,0 Gew% und insbesohdere 0,3 bis 0,5 Gew% verwendet.This can be the means of improvement the fluidity Calcium are added, with a proportion of max. 2.0% by weight sufficient is. Calcium is preferably used in an amount of 0.2 to 1.0% by weight. and used in particular 0.3 to 0.5% by weight.
Zur Verbesserung der Farbgebung, (Opakisierung) kann Lithiumcarbonat bis 5,0 Gew%, Zirkonoxid bis 6,0 Gew%, Ceroxid bis 4,0 Gew%, Praseodymoxid bis 3,0 Gew% zugesetzt werden, wobei sich die Gewichtsangaben der vorstehenden Zusätze jeweils auf die genannten Verbindungen beziehen. Bei Bedarf können auch höhere Anteile an den vorstehend genannten Verbindungen eingesetzt werden.To improve the coloring, (Opaque) can lithium carbonate up to 5.0 wt%, zirconium oxide 6.0% by weight, cerium oxide to 4.0% by weight, praseodymium oxide to 3.0% by weight added be, the weight of the above additives each refer to the compounds mentioned. If necessary, too higher Shares in the above compounds are used.
Für
eine bessere Hadhabung bei der Anwendung wird dem erfindungsgemäßen Mittel
gegebenenfalls ein flüssiges
Bindemittel zugesetzt, um das Mittel in eine pastöse, streichfähige Form
zu bringen, die sich leicht auf dem Metallsubstrat
Als flüssiges Bindemittel eignet sich jedes gesundheitlich unbedenkliche Suspendiermittel, das nicht zu leicht flüchtig sein sollte. Geeignete Bindemittel sind auch Flüssigkeiten, wie sie zum Vermahlen von keramischen Bestandteilen eingesetzt werden. Beispiele für geeignete flüssige Bindemittel für die vorliegende Erfindung sind höhere Alkohole wie Glykole, Butylenglykol, Glycerin, Terpene und Mischungen davon. Bei Bedarf können auch niedrigere Alkohole wie Isopropanol oder Ethanol zugemischt werden. Eine besonders geeignete Mischung ist Butylenglykol mit Glycerin. Die Menge an zugesetztem flüssigen Bindemittel richtet sich nach der gewünschten Konsistenz des einzusetzenden Mittels.Suitable as a liquid binder any health-friendly suspending agent that is not too easily volatile should be. Suitable binders are also liquids such as those used for grinding of ceramic components. Examples of suitable ones liquid Binder for the present invention are higher Alcohols such as glycols, butylene glycol, glycerin, terpenes and mixtures from that. If necessary, you can lower alcohols such as isopropanol or ethanol can also be added. A particularly suitable mixture is butylene glycol with glycerin. The amount of liquid added Binder depends on the desired consistency of the used Agent.
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Mittels werden zunächst die matrixbildenen Bestandteile miteinander vermischt, aufgeschmolzen und die abgekühlte Schmelze zermahlen. Anschließend werden in einer zweiten Stufe die Refraktärmetallverbindung beziehungsweise Verbindungen sowie ggf. weitere optionale Bestandteile mit der zermahlenen Schmelze vermischt und anschließend fein gemahlen. Die Vermahlung kann mit hierfür üblichen Mühlen erfolgen.For the preparation of the agent according to the invention are first the Matrix-forming components mixed together, melted and the cooled one Grind the melt. Subsequently in a second stage, the refractory metal compound respectively Connections and any other optional components with the ground melt mixed and then finely ground. Grinding can be carried out using mills that are customary for this purpose.
Eine geeignete Teilchengröße für die Vermahlung in der ersten Stufe liegt in der Größenordnung von 100 μm. Die Teilchengröße in der zweiten Stufe liegt vorzugsweise unter 30 μm, wobei ein Korngrößenspektrum von 2 bis 10 μm besonders bevorzugt ist.A suitable particle size for grinding the first stage is of the order of 100 μm. The particle size in the second stage is preferably less than 30 μm, with a grain size spectrum from 2 to 10 μm is particularly preferred.
Der Anteil an matrixbildenen Bestandteilen kann bereits vollständig in der ersten Stufe zugesetzt und vermahlen werden. Es hat sich jedoch bewährt, in der ersten Stufe nicht die gesamte Menge an matrixbildenden Bestandteilen zuzugeben, sondern lediglich einen Bruchteil davon zu verwenden und den Rest in der zweiten Stufe zusammen mit den weiteren Bestandteilen zuzugeben. Gemäß einer besonders bevorzugten Maßnahme werden daher in der ersten Stufe 50 %, insbesondere ca. 70 % der matrixbildenden Bestandteile eingesetzt.The proportion of matrix-forming components can already complete are added and ground in the first stage. It has however proven in the first stage, not the total amount of matrix-forming components admit, but only use a fraction of it and the rest in the second stage together with the other components admit. According to one particularly preferred measure are therefore in the first stage 50%, in particular about 70% of the Matrix-forming components used.
Bei Bedarf kann das Korngrößenspektrum durch übliche Klassierungsmaßnahmen wie Sieben weiter eingestellt werden.If necessary, the grain size spectrum can be determined using conventional classification measures how seven are set further.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können der vorstehend erhaltenen Teilchenmischung Teilchen mit einem größeren Durchmesser zugesetzt werden, um so eine bessere Verarbeitung des erfindungsgemäßen Mittels bei der Erzeugung der Gradientenschicht zu bewirken.According to a further embodiment, the Particle mixture obtained above Particles with a larger diameter are added so as to improve the processing of the agent according to the invention to effect in the generation of the gradient layer.
So kann der Zusatz von größeren Teilchen die Aufbringung des erfindungsgemäßen Mittels auf das Metallsubstrat für den Zahnersatz erleichtern.So the addition of larger particles can Application of the agent according to the invention on the metal substrate for make dentures easier.
Für den Fall, dass ein Teil der matrixbildenden Bestandteile erst in der zweiten Stufe der Ausgangsmischung für das erfindungsgemäße Mittel zugesetzt wird, können die größeren Teilchen die Herstellung der Gradientenschicht positiv beeinflussen, indem sie das Abführen von Gasen wie Kohlendioxid erleichtern, die bei der thermischen Zersetzung von Ausgangsverbindungen der Matrixelemente (zum Beispiel Carbonate) entstehen.In the event that some of the matrix-forming constituents are added to the agent according to the invention only in the second stage of the starting mixture is set, the larger particles can have a positive effect on the production of the gradient layer by facilitating the removal of gases, such as carbon dioxide, which arise during the thermal decomposition of starting compounds of the matrix elements (for example carbonates).
Eine kleine Partikelgröße des erhaltenen Pulvers fördert die Ausbildung einer durchgängigen Grenzfläche auf der Oberfläche des Metallsubstrats.A small particle size of the powder obtained promotes the formation of a continuous interface the surface of the metal substrate.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bindemittel um die gleiche Flüssigkeit, die üblicherweise bei der Vermahlung eingesetzt wird, um eine gleichmäßige homogene Vermahlung zu gewährleisten. Es versteht sich, dass ein weiterer Zusatz an flüssigem Bindemittel nicht notwendig ist, wenn der bei der Vermahlung zugesetzte Flüssigkeitsanteil für die für die spezielle Anwendung gewünschte Konsistenz des erfindungsgemäßen Mittels ausreicht.It is preferably the binder around the same liquid that is usually used at the grinding is used to ensure a uniform, homogeneous grinding guarantee. It goes without saying that a further addition of liquid binder is not necessary is when the amount of liquid added during grinding for the special Application desired Consistency of the agent according to the invention sufficient.
Es versteht sich zudem, dass die Erfindung sowohl das pulverförmige Mittel ohne Flüssigkeitszusatz als auch mit Flüssigkeitszusatz umfasst.It is also understood that the Invention both the powdered Means without added liquid as well as with added liquid includes.
Das erfindungsgemäße Mittel eignet sich insbesondere für die Anwendung mit Nicht-Edelmetalllegierungen oder mit Nicht-Edelmetallen angereicherten Edelmetalllegierungen, wie sie im Dentalbereich üblicherweise als Aufbrennlegierungen verwendet werden.The agent according to the invention is particularly suitable for the Use with non-precious metal alloys or with non-precious metals enriched precious metal alloys, such as those commonly used in the dental field can be used as bonding alloys.
Insbesondere geeignet für die Anwendung in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Mittel sind Nicht-Edelmetall-Dentalaufbrennlegierungen wie sie in dem deutschen Gebrauchsmuster Nr. 299 09 031 U1 sowie der PCT-Anmeldung WO 00/64403 A1 des Anmelders beschrieben sind, auf die hier vollinhaltlich Bezug genommen wird.Particularly suitable for the application in combination with the agent according to the invention are non-precious metal dental bonding alloys as in German Utility Model No. 299 09 031 U1 and the applicant's PCT application WO 00/64403 A1 are described, to which full reference is made here.
Diese Nicht-Edelmetall-Dental-Aufbrennlegierungen enthalten im Wesentlichen (Angaben in Gew%) Mangan 0,1 bis 1,0 %, Silicium 0,1 bis 1,0, Chrom 24,0 bis 30,0 %, Molybdän 4,0 bis 7,0 %, Gold 0,1 bis 5,0 %, Platin 0,1 bis 4,0 %, Rest-Kobalt und optional ein oder mehrere Elemente ausgewählt unter Kohlenstoff bis 0,4 %, Nickel bis zu 1,0 %, Gold 0,1 bis 4,0 %, Gallium und/oder Indium in einem Anteil von 0,1 bis 16,0 %, Tantal und/oder Niob in einem Anteil von 0,1 bis 2,0 % sowie Cer, Yttrium und Zirkon mit einem Gesamtanteil von 0,1 bis 3,0 %.These non-precious metal dental bonding alloys essentially contain (in% by weight) manganese 0.1 to 1.0%, Silicon 0.1 to 1.0, chromium 24.0 to 30.0%, molybdenum 4.0 to 7.0%, gold 0.1 to 5.0%, platinum 0.1 to 4.0%, residual cobalt and optional one or more items selected under carbon up to 0.4%, nickel up to 1.0%, gold 0.1 to 4.0 %, Gallium and / or indium in a proportion of 0.1 to 16.0%, tantalum and / or niobium in a proportion of 0.1 to 2.0% and cerium, yttrium and zircon with a total content of 0.1 to 3.0%.
Nachstehend wird die Anwendung des erfindungsgemäßen Mittels für einen Zahnersatz auf Basis eines Metall-Keramik-Verbundes beschrieben.The application of the agent according to the invention for one Dentures based on a metal-ceramic composite described.
Für
die Anwendung kann das erfindungsgemäße Mittel direkt auf das Substrat
Das Mittel kann in Form einer Paste aufgestrichen werden, als Schlicker aufgesprüht werden oder nach einer anderen Auftragungsmethode wie sie für derartige Anwendungen üblich ist, aufgebracht werden. Vorzugsweise wird das Mittel in Pastenform verwendet.The agent can be in the form of a paste be spread on, sprayed on as a slip or after another Application method as for such applications are common is to be applied. The agent is preferably used in paste form.
Es ist ausreichend, das Mittel in
einer Menge aufzutragen, die ausreicht, um eine deckende Belegung
auf der Substratoberfläche
zu erzielen, d.h., das Substrat
Anschließend wird das Substrat
Die Temperatur kann hierbei in einem Bereich von 900 bis 1050 °C liegen, vorzugsweise 930 bis 990 °C und insbesondere bevorzugt 970 bis 980 °C.The temperature can be in one Range from 900 to 1050 ° C lie, preferably 930 to 990 ° C. and particularly preferably 970 to 980 ° C.
Nach Erreichen der vorstehend genannten Temperatur
kann das Substrat
Von Vorteil ist, dass die Einstellung
der Bedingungen für
den Oxidbrand, wie sie in üblichen
Laborbrennöfen
vorgenommen worden ist, nicht geändert
werden muss, sondern direkt für
die Herstellung der erfindungsgemäßen Gradientenschicht auf dem Metallsubstrat
Nach Beendigung der Wärmebehandlung kann
das Substrat
Das Substrat
Während der Reaktion zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Schicht kann der vorhandene Rest Sauerstoff, der nicht an der Schichtbildung teilnimmt, mit Bestandteilen der Metallsubstratoberfläche zusätzliche Haftoxide ausbilden.While the reaction to form the layer according to the invention can be the rest Oxygen, which does not take part in the layer formation, with components the metal substrate surface additional Form adhesive oxides.
Reduzierende Reaktionsbedingungen unterstützen jedoch die Ausbildung der metallischen Grenzfläche.Reducing reaction conditions support however, the formation of the metallic interface.
Durch an sich bekannte Einstellungen der Reaktionsbedingungen kann somit je nach Bedarf auch die zusätzliche Bildung von Haftoxiden erfolgen.Through known settings The reaction conditions can therefore also be the additional, if necessary Adhesive oxides are formed.
Das erfindungsgemäße Mittel ist selbstverständlich nicht auf Anwendungen im Dentalbereich beschränkt, sondern eignet sich generell als Zwischenschicht für Anwendungen, bei denen Keramikmaterialien auf Metalloberflächen haftfest und sicher angebunden werden sollen, zum Beispiel für Metall-Keramik-Verbunde in der Nahrungs- und Genussmittel verarbeitenden Industrie, für Sonderemailierungen hochlegierter Edelstähle und Stellite sowie für Verschleißschutz- und Korrosionsschutzanwendungen.The agent according to the invention is of course not limited to applications in the dental field, but is generally suitable as an intermediate layer for Applications where ceramic materials adhere to metal surfaces and should be securely connected, for example for metal-ceramic composites in the food and beverage processing industry, for special enamelling high-alloy stainless steels and stellite as well as for Wear Protection and anti-corrosion applications.
- 11
- Metallsubstratmetal substrate
- 22
- Grenzfläche mit metallischem CharakterInterface with metallic character
- 33
- Grenzfläche mit keramischem beziehungsweise glasartigem CharakterInterface with ceramic or glass-like character
- 44
- DentalkeramikDental ceramics
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