DE2528547C2 - Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung zum Verschmelzen mit Porzellan - Google Patents

Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung zum Verschmelzen mit Porzellan

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DE2528547C2
DE2528547C2 DE2528547A DE2528547A DE2528547C2 DE 2528547 C2 DE2528547 C2 DE 2528547C2 DE 2528547 A DE2528547 A DE 2528547A DE 2528547 A DE2528547 A DE 2528547A DE 2528547 C2 DE2528547 C2 DE 2528547C2
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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung zum Verschmelzen mit Porzellan, wobei ein optimaler Verbund zwischen Legierung und Porzellan erreicht werden soll und das Porzellan auf die Legierung in Form eines Zementschlamms aufgestrichen und gebrannt wird, um die Fläche für den Verbund mit Porzellan herzustellen.
Eine Legierung zur Herstellung einer Zahnfüll- oder Zahnersatzmasse muß fest, zäh, gegenüber Anlaufen, Oxidation und Korrosion beständig und mit der menschlichen Mundumgebung verträglich (bioverträglich) sein, einen geeigneten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, mit Porzellan verschmelzbar sein und gutes Gußvermögen zeigen.
Die meisten Dentallegierungen sind infolge ihres sehr hohen Edelmetallgehalts verhältnismäßig teuer.
Aus der DE-AS 12 38 672 ist eine korrosionsfeste Nickel-Chrom-Legierung mit 1 bis 23% Chrom, 2 bis 14% Aluminium, mit einem Gesamtgehalt von Chrom und Aluminium von 10 bis 25% bekannt. Diese Legierung kann bis zu 10% Eisen, bis zu 5% Mangan, bis zu 7% Molybdän und/oder Wolfram, jeweils bis zu 1 % und insgesamt bis 2% Silizium und Zirkonium enthalten und soll zum Herstellen von Präzisionsgußstücken wie Turbinenteilen eingesetzt werden und die dazu erforderlichen Eigenschaften wie beispielsweise gute Zähigkeit, Hochtemperaturfestigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit aufweisen.
In der US-PS 31 34 670 ist eine Nickel-Chrom-Legierung für Dentalzwecke mit 8,5 bis 26% Chrom beschrieben, in welcher insbesondere neben Mangan, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Silizium, Titan, Aluminium, Kupfer auch von 0,01 bis 10% Gallium vorgesehen sein kann.
Erfindungsgemäß wird eine äußerst wirksame, verhältnismäßig einfache und technisch preiswerte Chrom-Nickel-Legierung verwendet, die besonJers gut mit Porzellan verschmelzbar ist.
Eine solche Nickel-Chrom-Legierung besteht (Angaben sind Gew.-%)
aus
Chrom
Aluminium
Silizium
Mangan
Molybdän
10,0-22,0 1,0-5,0 0,5-2,0 0,01 -0,2 0,0-7,0
sowie einer Kombination von Elementen aus einer der beiden Gruppen A oder B, wobei die
Gruppe Λ
aus 0,2 bis 2% Strontium, Lanthan und/oder Zirkonium, einzeln oder als Kombination aus Strontium und Zirkonium sowie 0 bis 5% Eisen und/oder Wolfram,
und die
Gruppe B
aus O bis 2% Strontium, Lanthan und/oder Zirkonium, einzeln oder als Kombination aus Strontium und Zirkonium sowie 1 bis 3% Gallium und 0 bis 1 % Eisen besteht. Rest Nickel.
Zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Legierung hat sich als besonders geeignet und wirksam bei Verschmelzung mit und fester Haftbindung an Porzellan für Dentalzwecke erwiesen.
Element
Element
Beispiel I
Gew.-%
Element
Zusammensetzungsbereich
Nickel 75,4 Rest
Chrom 13,5 10,0-15,0
Molybdän 5,0 1,0-7,0
Aluminium 3,0 1,0-5,0
Silizium 1,0 0,5-2,0
Mangan 0,1 0,01-0,2
Eisen 1,5 0,0-5,0
Strontium, Lanthan 0,5 0,2-2,0 und/oder Zirkonium
einzeln oder als Kombination aus Strontium und Zirkonium
100,0%
Beispiel II
Nickel 78,4 Rest
Chrom 13,5 10,0-15,0
Molybdän 1,5 1,0-5,0
Aluminium 3,0 1,0-5,0
Silizium 1,0 0,5-2,0
Mangan 0,1 0,01-0,2
Strontium, Lanthan 0,5 0,2-2,0
und/oder Zirkonium
einzeln oder als Kombination aus Strontium und Zirkonium
Wolfram 2,0 0,5-5,0
100,0%
Beispiel III Zusammen-
setzungsbereich
Element Gew.-% Rest
10.0-22.0
Nickel
Chrom		 78,1
13.5
50
55
60
65 Gew.-%
Zusammensetzungsbereich
Molybdän 1,5 0,0-3,0
Aluminium 3,0 1,0-5,0
Silizium 1,0 0,5-2,0
Mangan 0,1 0,02-0,2
Strontium, Lanthan 0,5 0,0-2,0
und/oder Zirkonium
einzeln oder als Kombination aus Strontium und Zirkonium
Gallium 2,0 1,0-3,0
Eisen 0,3 0,0-1,0
100,0%
Ein geeigneter Bestandteil ist eine 50%-50%-Kombination aus Strontium und Zirkonium.
Das zur Erreichung eines optimalen Verbundes zwischen Legierung und Porzellan benötigte Bindematerial ist folgendes:
Bestandteil
Anteile
Goldpulver (5-15 Mikron)
Porzellanmaterial
Zirkoniumoxid (10 Mikron)
Bindemittelflüssigkeit
34,96
26,22
8,74
30,08
35 Das Porzellanmaterial hat folgende Zusammensetzung:
Gew.-%
Gew.-% Zusammen- Setzungsbereich
45 SiO2
Al2O3
K2O
Na2O
Li2O
68,64
13,76
0,36
13,46
2,29
1,49
Das Porzellan dient der Herstellung von Porzellanschmelzprothesen und weist einen Erweichungspunkt von etwa 650 bis 7600C auf.
Die Bindemittelflüssigkeit ist ein niedrigschmelzendes Flußmittel, das in einem Trägermedium wie Glycerin oder einem Alkohol löslich ist. Flußmittel sind Boroxid oder dessen Salze wie Natriumborat oder Leichtelementoxide, d. h. Li2O, Na2O und jene Leichtmetalloxide der ersten Spalte des Periodensystems. Eine wesentliche Eigenschaft ist, daß das Flußmittel mit dem Porzellan und auf der Legierung während des Brennens des Bindemittels gebildeten Oxiden reagiert unter Erzeugung einer haftfesten Zwischenschicht aus Oxid niedriger Löslichkeit und hoher Zähigkeit, an welcher Porzellan während des nachfolgenden Aufbringens und Brennens haftet. Unter diesen Bedingungen ist ein ganzer Bereich von Zusammensetzungen wirksam; ein typischer Bereich schließt die folgende Masse ein:
500 ml Glycerin
10 — 30 g ßorsäurcanhydrid
1.14 ml Netzmittel
Ein weiteres Bindemittel, das den Zusatz eines thixotropen Mittels verwendet, hält sämtliche Pulver in Lösung zwecks besserer Auftragung und verbessert die »Lackierungs«eigenschaften.
Eine solche Masse zeigt folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:
Glyzerin 94,954
B2O3 2,502
Netzmittel 0,237
Thisotropes Mittel 2,307
10
Als Netzmittel wird ein nichtschäumendes, nichtionisches Netzmittel des Typs (RO)PO(OR')2 eingesetzt, worin R eine mittelkettige Alkylgruppe und R' eine wassersolubilisierende Gruppe ist; der P2Os-GeIIaIt beträgt 16%. Sie ist eine bernsteinfarbene Flüssigkeit, spez. Gewicht 1,121; pH 4,7 (0,5% Lösung), Oberflächenspannung 28,8 dyn/cm(0,2% Lösung, 29° C), Dravestest: 9,2 see bei 0,6 Konz. und 32 see b"i 0,2% Konz. (in hartem Wasser), unlöslich in Naphtha, löslich in Alkoholen, Aceton, Toluol, bildet eine milchige Lösung in Wasser.
Das thixotrope Mittel ist eine kolloidale Kieseigelsäure, die in einer Heißgasatmosphäre unter Dampfphasenhydrolyse einer Siliziumverbindung anstelle des üblichen wäßrigen Präzipitationsverfahrens hergestellt wird. Die hervorstechenden Eigenschaften sind hohe chemische Reinheit, niedriger Wassergehalt, enorme äußere wirksame Oberfläche und hoher Grad an Teilchentrennung.
Dieses Mittel wirkt in äußerst kleinen Mengen als Verstärkungsmittel in Kautschuk- und Plastikmaterialien, als Suspensions- und Mattierungsmittel in Lacken, als thixotropes Mittel in verschiedenen Harzen, als Emulsionsstabilisator und als Eindicker und Gelierungsmittel.
Die obige Flüssigkeit wird folgendermaßen als Bindemittel verwendet. Eine dünne Aufschlämmung wird unter Verwendung des opaken oder Grundanstrichporzellans hergestellt. Dies wird dann auf die Anordnung in den Bereichen, welche Porzellan aufnehmen sollen, aufgestrichen und die Aufschlämmung dann gebrannt. Die für einen Erfolg notwendigen Bedingungen bestehen darin, daß der Schlammzement lackierbar ist und nach Aufstrich ein generelles Abdecken der darunterliegenden Metallfarbe bewirkt.
Die einzelnen Elemente in der erfindungsgemäß verwendeten Legierung üben folgende Funktionen aus:
Eisen: setzt den thermischen Ausdehnungskoef
fizienten herab una trägt zum Verbund des Metalls an Porzellan bei.
Lanthan: Strontium, Zirkonium:
die Funktion dieser Elemente besteht darin, einen Verbund des Porzellans an Metall zu bewirken.
Wolfram: setzt die thermischen Ausdehnungseigenschaften herab und unterstützt die Bindung des Porzellans am Metall.
Gallium: verbessert die Bindeeigenschaften und erhöht die Fluidität der Legierung unter Erleichterung des Gießens.
Diese erläuterte Legierung dient zur Verwendung als Untergefüge, worauf Porzellan angeschmolzen wird zur Herstellung einer Art fixierten Brücke einer Zahnrestauration. Die vorteilhaften Eigenschaften dieser Legierung sind:
1. Fähigkeit zum Schmelzen und Gießen unter Verwendung entweder einer Sauerstoff/Acetylen-Flamme oder einer Gießmaschine des Induktionstyps.
2. Präzisionsdentalgüsse können erreicht werden, wenn in Dentalinstrumente gegossen wird.
3. Abstimmungen der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen derzeit verwendeten Legierungen und Porzellanen.
4. Korrosionsbeständigkeit gegenüber Mundhöhlenflüssigkeiten und Gewebetoleranz.
5. Brinellhärtewerte im Bereich von 170—210.
6. Ausreichende mechanische Eigenschaften, um den im Mund während des Kauens auftretenden Kräften standzuhalten.
Neben der praktischen Bewertung dieser Legierungen, einschließlich der Verbindung der Brücken von verschmolzenem Porzellan an Metall, wurden die folgenden Eigenschaften in folgender Weise ermittelt:
Thermischer Ausdehnungskoeffizient
Ausrüstung — Theta Dilatronic I, automatisch aufzeichnendes Dilatometer
Nickel:
Chrom:
Molybdän:
Aluminium:
Silizium:
Mangan:
wird wegen der Festigkeit gegenüber 50 Testprüflinge: Korrosionsangriff gewählt. Testmethode:
dient zur Erhöhung der Korrosionsfestigkeit der Legierung und auch als Festlösungsverstärker.
erhöht die Korrosionsfestigkeit der Legierung und stellt den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Legierung ein.
55 Härte
Ausrüstung: Testprüfling:
wird als Desoxidationsmittel zugesetzt Testmethode: und beeinflußt den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Legierung.
wird als Desoxidationsmittel zugegeben, unterstützt auch die Erreichung der Fluidität zum leichteren Gießen.
dient als Mittel gegen mögliche Schwefelverunreinigungen.
5,04 cm lang χ 6,35 mm Durchmesser Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 93° und 6500C.
Rockwellhärtetester Kastenförmiges Stück 1,27 χ 1,90 χ 0,32 cm stark. Härtewerte wurden für drei Zustände ermittelt:
a) im Gußzustand
b) getempert — abgeschreckt nach 10 Minuten Heizen auf 7000C
c) wärmebehandelt - 982°C für 30 Minuten, nachfolgend langsame Luftkühlung, Umrechnung auf Brinellhärte über Umrechnungstabelle
Zugfestigkeit
Vorrichtung:
Testprüfling:
Anmerkung:
Instron Tensile Machine
Gußstück 7,3 cm lang mit 12 024-Gewindeenden und einem Radius von 6,25 mm vom Gewindeteil bis zur Testfläche. Die Testfläche ist 3,49 cm lang mit einem Durchmesser von 2,28 ±0,25 mm.
Dies ist das von der ADA in Specification No. 14 geforderte Prüfstück.
Es wurden folgende Eigenschaften bestimmt:
Im Gußzustand·
Proportionalgrenze (kp/cm2) 4,2 ■ 103
0,2 Dehngrenze (mittlere
Dehngrenze, kp/cm2) 5,25 ■ 103
Höchste Zugfestigkeit
(kp/cm2) 5,95 · 103
Elastizitätsmodul (kp/cm2) 1,75 · 1,82 · 101
Dehnung(%) 2,15
Härte, Rockwell B 93-99
Wärmebehandelter Zustand:
Proportionalgrenze (kp/cm2) 2,8 ■ 103
0,2% Dehngrenze (mittlere
Dehngrenze, kp/cm2) 3,57 - 103
Höchste Zugfestigkeit
(kp/cm2) (Bruchfestigkeit) 5,25 ■ 103
Elastizitätsmodul (kp/cm2) 1,75-1,82 · 106
Dehnung (0Zo) 6,6
Härte, Rockwell B 85-91
Thermische Ausdehnung 8,25 xlO-6 in/
in 0F
Korrosions- und Anlauffestigkeil
Die adäquate Korrosionsfestigkeit wurde ermittelt is durch eine Zusammenstellung von Testergebnissen einschließlich der Implantationsstudien, der in-vitro-Korrosionsfestigkeit gegenüber einer negativen Kontrollprobe und durch klinische Bewertungen. Die Anlauffestigkeit wird abgeschätzt, indem man eine verdünnte Jod-Alkohol-Lösung bei 37°C einwirken läßt.
35
40
Beispiel IV
Element
Bevorzugte Zusammensetzung
Element
Bevorzugte Zusammensetzung
Nickel 75,4
Chrom 13,5
Molybdän 5,0
Aluminium 3,0
Silizium 1,0
Mangan 0,1
Eisen 1,0
Strontium, Lanthan 0,5
und/oder Zirkonium
einzeln oder als Kombination aus Strontium und Zirkonium
Wolfram 0,5
100,0%
Zusammensetzungsbereich
Nickel 75,4 Rest
Chrom 13,5 10,0-15,0
Molybdän 5,0 10,0-7,0
Aluminium 3,0 1,0-5,0
Silizium 1,0 0,5-2,0
Mangan 0,1 0,01-0,2
Wolfram 1,5 0,0-5,0
Strontium, Lanthan 0,5 0,2-2,0 und/oder Zirkonium
einzeln oder als Kombination aus Strontium und Zirkonium
100,0% Beispiel V
Zusammensetzungsbereich
Rest
10,0-15,0 1,0-7,0 1,0-5,0 0,5-2,0
0,01-0,2
0-2,5
0,2-2,0
0-2,5

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung aus 10 bis 22% Chro.Ti, 1 bis 5% Aluminium, 0,5 bis 2% Silizium, 0,01 bis 0,2% Mangan, 0 bis 7% Molybdän sowie einer Kombination von Elementen aus einer der beiden Gruppen A oder B, wobei die Gruppe A aus 0,2 bis 2% Strontium, Lanthan und/oder Zirkonium, einzeln oder als Kombination von Strontium und Zirkonium sowie 0 bis 5% Eisen und/oder Wolfram, und die Gruppe B aus 0 bis 2% Strontium, Lanthan und/oder Zirkonium, einzeln oder als Kombination von Strontium und Zirkonium, sowie 1 bis 3% Gallium und 0 bis 1% Eisen besteht. Rest Nickel, als Werkstoff für das Verschmelzen mit Porzellan.
2. Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung
aus
10,0-15,0
1,0-7,0
1,0-5,0
0,5-2,0
0,10-0,2
0-5,0
Chrom
Molybdän
Aluminium
Silizium
Mangan
Eisen
sowie ein Element aus der aus
Strontium, Lanthan, Zirkonium
oder Strontium/Zirkonium-
Kombiniition bestehenden
Gruppe 0,2-2,0
Rest Nickel, für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung aus
Chrom 10,0-15,0
Molybdän 1,0-5,0
Aluminium 1,0—5,0
Silizium 0,5-2,0
Mangan 0,01-0,2
ein Element der Gruppe:
Strontium, Lanthan, Zirkonium oder Strontium/Zirkonium-Kombination 0,5 — 5,0 ι ο Rest N ickel, für den Zweck nach Anspruch 1.
4. Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung aus
Chrom 10,0-15,0
Molybdän 1,0-7,0
Aluminium 1,0—5,0
Silizium 0,5-2,0
Mangan 0,10-0,2
Wolfram 0-0,5
ein Element aus der Gruppe:
Strontium, Lanthan, Zirkonium
oder Strontium/Zirkonium-Kombination 0,2-2,0 Rest Nickel, für den Zweck nach Anspruch 1.
5. Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung aus
Molybdän 1,0-7,0
Aluminium 1,0—5,0
Silizium 0,5-2,0
Mangan 0,10—0,2
Eisen 0—2,5
Wolfram 0-2,5
ein Element aus der Gruppe:
Strontium, Lanthan, Zirkonium oder Strontium/Zirkonium-
Kombination 0,2-2,0
Rest Nickel, für den Zweck nach Anspruch 1.
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DE2528547A1 DE2528547A1 (de) 1976-07-08
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