DE2720495C3

DE2720495C3 - Preiswerte Legierungen für Dentalzwecke und Schmuckstücke

Info

Publication number: DE2720495C3
Application number: DE2720495A
Authority: DE
Inventors: Ronald Peter City Of River Grove Dudek; Peter Alsip Kosmos; John Aloysius Woodridge Tesk
Original assignee: Howmedica Inc
Current assignee: AUSTENAL INTERNATIONAL Inc CHICAGO ILL US
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1979-07-12
Also published as: JPS5711941B2; JPS52138433A; DE2720495A1; US4012228A; SE7705320L; JPS5614740B2; DE2720495B2; SE423555B; JPS5622939B2; CH620474A5; FR2351184B1; JPS56139648A; JPS5636212B2; JPS55152147A; CA1071440A; JPS55152148A; GB1519578A; FR2351184A1

Description

5. Legierung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- ">° zeichnet, daß sie aus den folgenden Bestandteilen besteht:

Gold	45%	aus den folgenden Bestandteilen
Platin	4,99%
Palladium	5%	35%
Kupfer	40%	0,09%
Gallium	5%	14,9%
Iridium	0,01%	40%
b. Legierung nach Anspruch 4, dadurch gekenn=	10%
zeichnet, daß sie	0.01%
besieht:
Gold
Platin
Palladium
Kupfer
Gallium
Iridium

7. Legierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den folgenden Bestandteilen besteht:

10

mit der weiteren Maßgabe, daß der Gesamtanteil von Gold, Platin und Palladium mindestens 35% ausmacht

2. Legierung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sie neben 10% Gallium folgende weiteren Bestandteile innerhalb der angegebenen Anaiysengrenzen enthält:

25

3. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den folgenden Bestandteilen besteht:

Gold	35%
Platii)	10%
Palladium	10%
Kupfer	35%
Gallium	10%

Die Erfindung bezieht sich auf Legierungen. Im speziellen bezieht sich die Erfindung auf ,ireiswerte Legierungen zur Verwendung als Dentallegierung, also der Herstellung von Zahnrestaurationsmaterialien, wie z. B. Einlagen, Kronen, Brücken und Teilprothesen. Die erfindungsgemäßen Legierungen sind außerdem zur Herstellung von weniger kostspieligem Schmuck geeignet

Aufgrund des vielfältigen Gebrauchs von Zahnkronen und -brückenwerkstoffen sind Legierungen mit spezifischen Härte- und Festigkeitswerten erforderlich, wie sie in in der Spezifikation Nr. 5 von der American Dental Association (ADA) angegeben sind, in dem vier Grundlegierungstypen aufgeführt sind.

Derzeitige goldfarbene Zahnkronen- und -brückenlegierungen basieren typischerweise auf Gold mit Zusätzen von Platin, Palladium, Silber, Kupfer, Zink und anderen unedlen Metallen und sind teurer als die Legierungen nach der Erfindung. Zur Zeit verwendete goldfarbene Legierungen erhalten ihren hohen Preis hauptsächlich durch den relativ hohen Gehalt an Gold, Platin und Palladium, der zur Verleihung der erforderlichen Anlauf- und Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. In letzter Zeit hat sich ein Trend zur Verringerung des Edelmetallgehalts dieser Legierungen entwickelt, um deren Preis zu senken.

Die US-Patentschrift 38 92 564 beschreibt galliumartige Goldlegierungen, insbesondere Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, die als Lötmittel für Schmuckgegenstände und als Zahnersatzwerkstoff geeignet sind und, abgesehen von Verunreinigungen, 1 bis 10% Gallium, 0 bis 25% Kupfer, 0 bis 33% Silber und 0 bis 10% Zink enthalten, wobei der Rest in allen Fällen aus Gold besteht.

Speziell beschrieben ist dort eine Legierung, die 10% Ga'lium, 15% Kupfer und 75% Gold enthält.

Es ist nun gefunden worden, daß eine preiswerte Legierung für Zahnersatz- und Schmuckzwecke erhalten werden kann, dip. beim ständigen Gebrauch mechanische und physikalische Eigenschaften ähnlich denen von Goldgußlegierungen besitzt, wenn man folgende Zusammensetzung einhält (alle Angaben erfolgen in Gew.-%):

Gold	0 bis 45%
Platin	0 bis 30%
Palladium	0 bis 20%
Kupfer	30 bis 55%
Gallium	5 bis 10%
Zink	Obis 1%
Iridium	Obis 0,01%

unter der Voraussetzung, daß der Gesamtanteil von Gold. Platin und Palladium mindestens 35% ausmacht.

Die relativen Anteile der verschiedenen Elemente, die die Legierung der Erfindung bilden, sind als Ergebnis intensiver Forschungsarbeiten zur Erzielung einer Legierung mit optimalen chemischen und physikalischen Eigenschaften festgelegt worden. Bevorzugte 5 Kupfer: Legierungsmaterialien sind solche, die etwa 10% Gallium, 15 bis 30% Gold, 0 bis 20% Platin, 5 bis 20% Palladium, 40 bis 45% Kupfer und 0 bis 0,01% Iridium enthalten, sowie solche, die 30 bis 45% Gold, 0 bis 10% Gallium: Platin, 0 bis 20% Palladium, 35 bis 45% Kupfer, 5 bis iu 10% Gallium, 0 bis 1% Zink und 0 bis 0,01% Iridium enthalten.

Besondere Beispiele für die Legierungen der Erfindung werden in den nachfolgenden Beispielen 1 bis 30 angegeben, worin besonders bevorzugte Legierungszu- ü sammensetzungen aufgeführt werden. Die Legierungen werden dort nach ihren betreffenden ADA-Typ-Nummern eingeteilt, wie durch die Härtewerte angezeigt wird.

Die Legierungen der Erfindung haben gegenüber anderen billigen Legierungen, wie z. B. den in den US-Patentschriften 38 41 868 und 25 97 495 beschriebenen Zahnlegierungen auf Nickel-Chrom-Basis, die bisher nicht als Ersatzmaterialien für die Zahngoldguß- Zink: legierungen gemäß ADA auf dem Markt erschienen 2> sind, die folgenden Vorteile: Niedrigere Gießtemperatur und Bearbeitungseigenschaften ähnlich den Legierungen mit hohem Edelmetallgehalt sowie Goldfarbe, jedoch mit niedrigem Gold- und Edelmetallgehalt. Iridium:

Außerdem besitzt das Legierungssystem der Erfin- s» dung den erforderl^hen Spielraum in bezug auf Härte und Festigkeit, um den vielfältigen Erfordernissen genügen zu können, die von der zahnmedizinischen Fachwelt an Kronen- und Brückenwfkstoffe gestellt werden. Dieser Punkt ist wesentlich, weil die zur Zeit J zur Verfügung stehenden preiswerten Legierungen typischerweise höhere Härtewerte haben und daher für einen Gebrauch als Einlagen und Restaurationsteile geringer Beanspruchung ungeeignet sind, für welche Legierungen mit geringer Härte erforderlich sind.

Diese Legierungen können, obwohl sie für die Verwendung als Zahnkronen- und -brückenwerkstoffe vorgesehen sind, auch in der Schmuckindustrie Verwendung finden, weil die gute Goldfarbe und die Anlauf- und Korrosionsbeständigkeit ebenfalls für die Herstellung von weniger kostspieligem Schmuck erwünscht sind.

Die Legierungen der Erfindung besitzen Härte- und Festigkeitswerte innerhalb der Bereiche, die in der American Dental Assoeiation-Spezifikation Nr. 5 für Zahngußgoldlegierungen des Typs I, Typs II, Typs III und Typs IV angegeben sind.

Nicht alle Zusammensetzungen innerhalb des nach der Erfindung vorgesehenen Legierungsbereichs ergeben Legierungen mit goldener Farbe. Die nicht goldfarbenen Legierungen sind jedoch ebenfalls für zahnmedizinische Zwecke und für Schmuck geeignet, und zwar wegen der Korrosions- und Anlaufbeständigkeit und des geringen Eigenwerts der Legierungen aufgrund des relativ geringen Gehalts an Edelmetall.

Die Rolle, die jedes der betreffenden Legierungselemente spielt, ist wie folgt:

Anlaufbeständigkeit der Legierung verbessert und außerdem die Härte und Festigkeit der Legierung auf spezielle Werte einstellt

Zusatz aus unedlem Metall, der zur »Gold«-Farbe der Legierungen beiträgt und außerdem die Härte und die Festigkeit der Legierung erhöht
Zusatz aus unedlem Metall, der die Korrosions- und Anlaufbeständigkeit der Legierung verbessert Der Zusatz von Gallium bewirkt auch eine Verbesserung der Goldfarbe der Legierung, und zwar dadurch, daß der rosarote Ton, der für ähnliche kupferhaltige Legierungen ohne Gallium typisch ist, verringert wird Galliumzusätze haben außerdem die Wirkung, daß sie die Härte der Legierung im Vergleich zu ähnlichen Legierungen, die kein Gallium enthalten, verringern. Galliumzusätze verringern außerdem den Schmelzpunkt des Legierungssystems, wodurch die Gießbarkeit verbessert wird. Zusatz aus unedlem Metall, der desoxydierend wirkt und außerdem den Schmelzpunkt des Legierungssystems senkt, wodurch die Gießbarkeit verbessert wird.

Kostbarer Metallzusatz, der als Kornverfeineruagsmittel benutzt wird.

Platin und
Palladium

Edelmetallzusatz, der die Korrosions- und Anlaufbeständigkeit der Legierung verbessert und zu der »Goldw-Farbe der Legierung beiträgt.

Edelmetallzusatz, der die Korrosions- und Die folgenden speziellen Eigenschaften wurden in der nachfolgend angegebenen Weise bestimmt:

, Härte Versuchsproben — Gußstücke mit einer Abmessung von 1,27 cm χ 1,91 cm χ 0,32 cm (Dicke)

Prüfverfahren — Die Härtezahlen wurden in Rockwellwerten in den folgenden drei Zusätzen ermittelt und in Brinell-Werte umgerechnet:

1. In dem gegossenen Zustand

2. 10 Minuten bei 699°C geglüht
und abgeschreckt

3. Wärmebehandelt gemäß
American Dental Assoeiation-Spezifikation Nr. 5

Durchgangstemperatur

Vorrichtung — Muffelofen mit Zweipunktauflageständer mit 2,54 cm-Einspannlänge.

Versuchsproben — Gußstück mit einer Länge von 3,18 cm, einer Breite von 0,95 cm und einer Dicke von 0,076 bis 0,102 cm.

Prüfverfahren — Der Auflageständer wurde auf eine Temperatur innerhalb eines Bereiches von 93°C der erwarteten Durchgangstemperatur vorerwärmt. Die Probe wurde auf dem Ständer angeordnet und konditioniert. Die Temperatur wurde dann in Abschnitten von ITC erhöht, bis ein Durchhängen visuell festgestellt wurde.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung

der Erfindung und stellen keine Beschränkung der Erfindung dar.

Die Beispiele t bis 7 sind Zahngußgoldlegierungen vom Typ I der ADA-Spezifikation Nr, 5, Härte 45 bis (Brinellhärte) (abgeschreckt).

Beispiel 1

Bestandteil

Zusammensetzung in

Gold 40% Platin 7,49%

Palladium 5%

Kupfer 37,5%

Gallium 10% Iridium 0,01%

Härtewerte (Brinell)

In dem gegossenen Zustand 65

Abgeschreckt 58

ADA-Wärmebehandelt 67

Durchhangtemperatur 827-338° C

Beispiel 2

Bestandteil

Zusammensetzung

Gold 40%

Platin 4,99%

Palladium 7,5%

Kupfer 373%

Gallium 10%

Iridium 0,01 %

Härtewerte (Brinell)

In dem gegossenen Zustand 74

Abgeschreckt 62

ADA-wärmebehandelt 78

Durchhangtemperatur 827 - 838° C

Beispiel 3

Bestandteil

Zusammensetzung

Gold 40%

Platin 7,49%

Palladium 7,5%

Kupfer 35%

Gallium 10%

Iridium 0,01 %

Härtewerte( Brinell)

In dem gegossenen Zustand 101

Abgeschreckt 71

ADA-wärmebehandelt 235

Durchhangtemperatur 816-827°C

Beispiel 4

Bestandteil

Gold
Platin
Palladium

Zusammensetzung

40% 4,99% 5%

Kupfer 40%

Gallium 10% Iridium 0,01%

Härtewerte (Brinell)

In dem gegossenen Zustand 76

Abgeschreckt 69

ADA-wärmebehandelt 73

Durchhangtemperatur 793-804⁰C

Beispiel 5

Bestandteil	Bestandteil	Zusammensetzung	6	Zusammensetzung
Gold	45%
Platin	7,49%
Palladium	73%
Kupfer	30%
Gallium	10%
Iridium	0,01%
Härtewerte (Brine 11)
In dem gegossenen Zustand	256
Abgeschreckt	72
ADA-wärmebehandelt	210
Durchhangtemperatur	771-782° C
Beispiel

Gold 35%

Platin 19,99%

Kupfer 35%

Gallium 10%

Iridium 0,01%

Härtewerte (Brinell)

In dem gegossenen Zustand 200

Abgeschreckt 66

ADA-wärmebehandelt 179

Durchhangtemperatur 816-827°C

Beispiel 7

-,<> Bestandteil

Zusammensetzung

Gold 25%

Platin 19,99%

Palladium 5%

Kupfer 4ΟΨο

Gallium 10%

Iridium 0,01%

Härtewerte(B.inell)

In dein gegossenen Zustand 165

Abgeschreckt 75

ADA-wärmebehandelt 1 o2

Durchhangtemperatur 860-871 "C

Die Beispiele 8 bis 14 sind Zahngußgoldlegierungen vom Typ Il der ADA-Spezifikation Nr. 5. Härte 70—100 (Brinell) (abeeschreckt).

Beispiel 8

Bestandteil

Platin

Palladium

Kupfer

Gallium

Ilärtewerte( Brinell)

N dem gegossenen Zustand

Abgeschreckt

A DA-wärmebehandelt

Durchhangtemperatur

be i s piei 9

Bestandteil

Gold
Platin
Palladium
Kupfer

Iridium

Härtewerte (Brinell)

In dem gegossenen Zustand

Abgeschreckt

A D A-wärmebehandelt

Durchhangtemperatur

Bestanteil

Platin

Palladium

Kupfer

Gallium

Iridium

Härtewerte ( Brinell)

In dem gegossenen Zustand

Abgeschreckt

A DA-wärmebe handelt

Durchhangtemperatur

Beispiel Π

Bestandteil

Zusammensetzung

20% 15% 10% 45% 10%

121 92 106 904-916⁰C

Zusammensetzung

35%

9,99%

5% 40% 10%

0,01%

107 82 106 860-871°

Beispiel 10

Zusammensetzung

35%

7.49%

7,5% 40% 10%

0.01%

110 90 123 871-882° C

Zusammensetzung

Gold 35%

Platin 7.49%

Palladium 73%

Kupfer 42.5%

Gallium 7.5%

Iridium 0,01%

Härtewerte( Bri η ei 1)

In dem gegossenen Zustand 127

Abgeschreckt 93

A DA-wärmebehandelt
Durchhangtemperatur

114 87I-9I6"C

Beispiel 12

Bestandteil

Gold
Platin

Palladium

Kupfer

Gallium

Iridium
Zink

Härtewerte ( Brinell)

!π rjpm gpgn«;<;rnrn Zustand
Abgeschreckt

ADA-wärmebehandelt
Durchhang !-.'inperatur

Zusammensetzung

35% 7,49% 7.5%

39.5%

10% 0,01% 0,5%

1 \H

88 125 882-893° C

Beispiel 13

Bestandteil

Zusammensetzung

Gold
Platin

Palladium
Kupfer
Gallium
Iridium

Härtewerte( Bri nell)

In dem gegossenen Zustand
Abgeschreckt
ADA-wärmebehandelt
Duichhangtemperatur

45%

4,99%

5% 40%

5%

0,01%

121 88 117 893-904⁰C

Beispiel 14

Bestandteil

Gold
Platin
Kupfer
Gallium

Härtewerte( Brinell)

In dem gegossenen Zustand
Abgeschreckt
ADA-wärmebehandelt
Durchhangtempera tür

Zusammensetzung

35% 15% 40% 10%

147 83 106 860-87I = C

Die Beispiele 15 bis 24 sind Legierungen vom Typ III der Spezifikation Nr. 5. Härte 90-140 (Brinell) ADA-(abgeschreckt).

Beispiel 15
Bestandteil Zusammensetzung

Gold

Platin
Palladium

20%

5%

Kupfer 45%

Gallium 10%

Härtewerte ( Br. η eil) In dem gegossenen Zustand 132 Abgeschreckt 101 ADA-wärmebehandclt 116 Du.chhangtemperatur 904-916° C

Beispiel 16

Bestandteil Zusammensetzung

Platin 30%

Palladium 5%

Kupfer 55%

Gallium 10%

Härtewerte( Brinell) In dem gegossenen Zustand 153 Abgeschreckt 130 ADA-warrnebehandelt 130 Durchhangtemperatur 1038 — 1049° C

Beispiel 17

Bestandteil Zusammensetzung

Platin 25%

Palladium 10%

Kup Jr 55%

Gallium 10%

Härtewerte(Brinell) In dem gegossenen Zustand 159 Abgeschreckt 132 ADA-wärmebehandelt 139 Durchhangtemperatu r 1004 -1016° C

Beispiel 18

Bestandteil Zusammensetzung

Platin 30%

Palladium 10%

Kupfer 50%

Gallium 10%

Härtewerte (Brinell) In dem gegossenen Zustand 139 Abgeschreckt 137 ADA-wärmebehandelt 141 Durchhangtemperatur 1004-1016⁰C

Beispiel 19

Bestandteil Zusammensetzung

Gold	35%
Palladium	15%
Kupfer	40%
Gallium	10%
Härtewerte (Brinell)
In dem gegossenen Zustand	242
Abgeschreckt	121
ADA-wärmebehandelt	235
Durchhangtemperatur	871-882°C

Beispiel 20

Bestandteil Zusammensetzung

Gold 35% Platin 0,09%

Palladium 14,9%

Kupfer 40%

Gallium 10% Iridium 0,01%

Härtewerte(Brinell) In dem gegossenen Zustand 200 Abgeschreckt 119 ADA-wärmebehandelt 165 Durchhangtemperatur 860—87PC

Beispiel 21

Bestandteil Zusammensetzung

Gold 30% Platin 9,99%

Palladium 10%

Kupfer 40%

Gallium 10% Iridium 0,01%

Härtewerte(Brinell) In dem gegossenen Zustand 179 Abgeschreckt 123 ADA-wärmebehandelt 162 Durchhangtemperatur 893—904⁰C Beispiel 22 Bestandteil Zusammensetzung

Gold 35% Platin 7.49%

Palladium 7,49%

Kupfer 45% Gallium 5%

Iridium 0,01%

Härtewerte (B r i η e 11) In dem gegossenen Zustand 147 Abgeschreckt 110 A DA-wärmebehandelt 175 Durchhangtemperatur 916—966°C Beispiel 23 Bestandteil

Gold 35% Platin 7,49%

Palladium 7,5%

Kupfer 39%

Gallium 10% Zink 1%

Iridium 0,01%

Härtewerte(Brinell)

!n dem gegossenen Zustand 127 Abgeschreckt 93

ADA-wärmebehandelt 125 Durchhangtemperatur 816° C Zusammensetzung

Beispiel 24

Bestandteil

Platin

Palladium

Kupfer

Gallium

Iridium

Härtewerte (Brinell)

In dem gegossenen Zustand Abgeschreckt ADA-wärmebehandelt Durchhangtemperatur

Zusammensetzung

35%

7,49%

7,5% 41,5%

7,5%

1%

0,01%

117 92 123 838-849° C

Die Beispiele 25 bis 30 sind Legierungen vom Typ IV der ADA-Spezifikation Nr. 5. Härte 130 (Brinell) Mindestwert (abgeschreckt).

Beispiel 25 Bestandteil Zusammensetzung

Gold 20%

Platin 20%

Palladium 10%

Kupfer 40%

Gallium i0%

Härtewerte (Brinell) In dem gegossenen Zustand 228 Abgeschreckt 185 ADA-wärmebehandelt 222 Durchhangtemperatur 904—916⁰C Beispiel 26 Bestandteil Zusammensetzung

Gold 35%

Platin 10%

Palladium 10%

Kupfer 35%

Gallium 10%

Härtewerte (Brinell) In dem gegossenen Zustand 263 Abgeschreckt 153 ADA-wärmebehandelt 249 Durchhangtemperatur 860—871°C Beispiel 27 Bestandteil Zusammensetzung

Platin

Palladium

30% 0,09% 19.9%

Kupfer 40%

Gallium 10%

Iridium 0,01%

Härtewerte(Brinell) In dem gegossenen Zustand 276 Abgeschreckt 176 ADA-wärmebehandelt 276 Durchhangtemperatur 860-882⁰C

Beispiel 28

Bestandteil Zusammensetzung

Gold 25% Platin 4,99%

Palladium 20%

Kupfer 40%

Gallium 10% Iridium 0,01%

Härtewerte (Brinell) I η dem gegossenen Zustand 270 Abgeschreckt 200 ADA-wärmebehandelt 263 Durchhangtemperatur 904—9I6°C Beispiel 29 Bestandteil Zusammensetzung

Gold Platin

Palladium Kupfer Gallium Iridium

Härtewerte(Brinell)

20%

9,99% 20% 40% 10%

0,01%

256 228 242 916-927°C

Beispiel 30 Bestandteil Zusammensetzung

Gold	15%
Platin	14,99%
Palladium	20%
Kupfer	40%
⁵⁵ Gallium	10%
Iridium	0,01%
Härtewerte (Brinell)
In dem gegossenen Zustand	263
_M Abgeschreckt	228
ADA-wärmebehandelt	228
Durchhangtemperatur	927-938° C

Claims

Patentansprüche:

1. Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den folgenden Bestandteilen innerhalb der angegebenen Analysengrenze besteht:

Gold 0 bis 45% Platin 0 bis 30% Palladium 0 bis 20% Kupfer 30 bis 55% Gallium 5 bis 10% Zink Obis 1% Iridium Obis 0.01%

Gold 15 bis 30% Platin 0 bis 20% Palladium 5 bis 20% Kupfer 40 bis 45% Iridium Obis 0,01%

Gold 25% Platin 19,99% Palladium 5% Kupfer 40% Gallium 10% Iridium 0,01%

4. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den folgenden Bestandteilen innerhalb der angegebenen Gewichtsprozentberei- ■"' ehe besteht:

Gold 30 bis 45% Platin Obis 10% Palladium 0 bis 20% Kupfer 35 bis 45% Gallium 5 bis 10% Zink Obis 1% Iridium Obis 0,01%

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