DE2837054C3

DE2837054C3 - Silber-Kupfer-Germanium-Dentallegierungen

Info

Publication number: DE2837054C3
Application number: DE2837054A
Authority: DE
Inventors: William Vincent Windsor Ontario Youdelis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-08-24
Filing date: 1978-08-24
Publication date: 1982-03-18
Also published as: DE2837054A1; DE2837054B2

Description

Die Erfindung betrifft Silber-Kupfer-Germanium-Dentallegierungen.

Bekannte Dentallegierung, d. h. Guß- oder Knetlegierungen für zahnärztliche Zwecke, wie sie z. B. für Einlagen, Kronen, Brücken und für teilweisen Zahnersatz verwendet werden, enthalten üblicherweise über 45% von zumindest einem der Edelmetalle Gold, Palladium und Platin, durch die der Legierung eine hohe Zähigkeit bzw. Härte, die Fähigkeit, daß sie leicht hergestellt bzw. bearbeitet werden kann, und eine gute Korrosionsbeständigkeit verliehen wird. Aufgrund des gegenwärtig hohen Preises dieser Edelmetalle und wegen des hohen Edelmetallgehaltes in diesen Legierungstypen werden die Herstellungskosten dieser Dentallegierungen übermäßig hoch.

Aus der DE-PS 6 81 890 sind gegebenenfalls auch als Dentallegierungen geeignete Silberlegierungen bekannt, die Silber als Hauptbestandteil und außerdem mindestens ein weiteres Edelmetall, wie Palladium oder Gold, sowie gegebenenfalls Unedelmetalle, wie Kupfer oder Zinn, enthalten und außerdem einen Gehalt an Germanium von 0,1 bis 20% und vorzugsweise bis 10% haben. In der DE-PS 6 81 890 wird darauf hingewiesen, daß durch Zulegieren von Germanium eine Schmelzpunkterniedrigung erzielt werden kann, so daß die Legierung für Gußzwecke besonders geeignet gemacht wird, wobei das Germanium die Wirkung von Zinn oder Silicium in dieser Hinsicht übertrifft, das Germanium nicht so leicht verschlackt wie Silicium und mittels Germanium die Farbe der Legierung in gewünschter Weise beeinflußt werden kann. Die für die aus der DE-PS 6 81 890 bekannte Silberlegierung angegebenen Beispiele enthalten jeweils 20% Palladium und gegebenenfalls zusätzlich 10% Gold. Auch die aus der genannten DE-PS bekannten Silberlegierungen weisen demnach den Nachteil auf, daß ihre Herstellungskosten aufgrund des hohen Edehnetallgehaltes übermäßig hoch sind.

Aufgabe der Erfindung sind daher Dentallegierungen, die zur Verbesserung ihrer Eigenschaften Germanium enthalten, in denen jedoch außer Silber keine Edelmetalle enthalten sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Silber-Kupfer-Germanium-Dentallegierung gelöst.

Eine besondere Ausführungsforrr. der erfindungsgemäOen Dentallegiening ist dadurch gekennzeichnet, daß

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)0 bis zu 15% der Legierung durch Zinn ersetzt worden sind.

Die erfindungsgemäßen Silber-Kupfer-Germanium-Dentallegierungen zeigen ausgezeichnete Gießeigenschaften, sind leicht herzustellen bzw. zu verarbeiten, haben eine Härte, die mit der Erstarrungsgeschwindigkeit ansteigt und zeigen im flüssigen Zustand faktisch keine Neigung zur Oxidation. Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Dentallegierungen im allgemeinen eine annehmbare Korrosionsbeständigkeit und Eigenschaften haben, die für bestimmte Typen von Gußlegierungen, die in der Zahnheilkunde angewandt werden, erwünscht sind.

Es wurde festgestellt, daß durch dk; Zugabe von 0,1 bis 10% Germanium zu Silber-Kupfer-Legierungen bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Dentallegiening die Oxidation der Schmelze faktisch ausgeschaltet und des weiteren die Gießfähigkeit der Legierung deutlich verbessert wird. Zusätzlich zeigen die Silber-Kupfer-Legierungen, die Germanium enthalten, eine verbesserte Anlaufbeständigkeit, wenn sie sich in der Mundhöhle befinden. Wenn die Germaniummenge 10% nicht überschreitet, werden diese auf der Gegenwart von Germanium beruhenden, vorteilhaften Ergebnisse erzielt, ohne daß die ausgezeichneten Herstellungsbzw. Verarbeitungseigenschaften der Silber-Kupfer-Legierungen verlorengehen.

Die vorteilhaften Effekte der Zugabe von Germanium zu den Silber-Kupfer-Legierungen können selbst bei der niedrigen Germaniumkonzentration von 0,1% beobachtet werden, jedoch wird bei erfindungsgemäßen Dentallegierungen, die reich an Silber sind, eine Germaniummenge von 0,5 bis 2% und bei erfindungsgemäßen Dentallegierungen, die reich an Kupfer sind, eine Germaniummenge von bis zu 10% in der Legierung bevorzugt Der Schutz des Kupfers in der Legierung gegen Oxidation rührt daher, daß das Germanium bevorzugt oxidiert wird und daß das Germaniumoxid (GeO), während es gebildet wird, gleichzeitig sublimier». Bei annähernd 710° C wandelt sich festes Germaniumoxid bei einem Druck von 1 bar direkt in den gasförmigen Zustand um, wobei der Dampfdruck exponentiell mit der Temperatur ansteigt Eutektische oder fast eutektische Silber-Kupfer-Legierungen, die einer Menge von annähernd 72% Silber und 28% Kupfer entsprechen, schmelzen bei einer Temperatur von annähernd 78O⁰C. Jeglicher Sauerstoff, der in die Germanium enthaltende Schmelze der Legierung eindringt, wird sofort und heftig in Form von gasförmigem Germaniumoxid, das unter einem Druck steht, der 1 bar beträchtlich überschreitet, herausgetrieben. Außerdem bildet sich als Ergebnis des Sublimationsprozesses eine Schutzhülle aus gasförmigem Germaniumoxid, durch die die Menge des atmosphärischen Sauerstoffes, der die Oberfläche der Schmelze erreicht, auf Null herabgesetzt oder wesentlich vermindert wird. Das Ergebnis ist ein faktisch oxidfieies Gußteil, wenn Germanium vorhanden ist, was in einem direkten Gegensatz zu der schwarzen Oxidoberflilche steht, die sich in unveränderlicher Weise während des Schmelzens und Gießens von Silber-Kupfer-Legierungen bildet, die kein Germanium enthalten.

Es wird angenommen, daß die ausgezeichnete Gießfähigkeit der erfindungsgemäßen Silber-Kupfer-Germanium-Dentallegierungen an der faktischen Abwesenheit von irgendwelchen Oxidfilmen an der Oberfläche der Schmelze und auch an der hohen Oberflächenspannung liegt. Die hohe Oberflächenspan-

nung der Schmelze der Legierung hängt mit der Verdampfung des Germaniumoxids an der Grenzfläche zwischen Schmelze und Luft zusammen. Im allgemeinen führt die Erhöhung der Oberflächenspannung einer Schmelze zu einer entsprechenden Verminderung der ι Neigung der Schmelze, Oberflächen zu benetzen, wodurch der Fluß und damit die Gießfähigkeit der Legierung verbessert werden.

Die Härte der erfindungsgemäßen Silber-Kupfer-Germanium-Dentallegierung, insbesondere der bevor- m zugten Legierung, in der das Silber-Kupfer-Gewichtsverhältnis der eutektischen oder fast eutektischen Zusammensetzung entspricht, steht in direkter Beziehung zu der Feinheit des Mikrogefüges der Legierung, das von relativ grob bis außerordentlich fein und π lamellenartig variiert werden kann, indem man die Erstarrungsgeschwindigkeit der Legierung beim Gießen erhöht Es wurde festgestellt, daß die gegossene Dentallegierung bei hohen Erstarrungsgeschwindigkeiten und entsprechend feinen Mikrostrukturen, wie man sie erhalten kann, wenn man die Schmelze in eine auf Raumtemperatur befindliche Form gießt, eine Vickers-Härte von annähernd 200 (für eine Belastung von 100 g) oder höher zeigt, während bei niedrigen Erstarrungsgeschwindigkeiten und entsprechend gröberen Mikro- r> strukturen, wie man sie erhalten kann, wenn man die Schmelze in eine Form hineingießt, die auf einige hundert Grad vorerhitzt worden ist, das Gußteil eine Vickers-Härte von nur etwa 100 oder weniger zeigt.

Weiterhin wurde gefunden, daß das typische feine, χι lamellenartige Mikrogefüge der eutektischen Silber-Kupfer-Legierung, das sich ausbildet, wenn die Legierung rasch zum Erstarren gebracht wird, durch die Zugabe von Germanium in niedrigen bis mäßigen Mengen nicht zerstört wird. Wenn Jie Germaniumkon- r> zentration etwa 2% überschreitet, neigt das Mikrogefüge der Legierung selbst bei hohen Erstarrungsgeschwindigkeiten dazu, grob zu werden. Dadurch besteht eine Neigung zur Verminderung der Härte des Gußteils, jedoch wird diese Verminderung zum Teil sowohl in den ■»» silberreichen als auch in den kupferreichen Phasen des Mikrogefüges durch den Härtungseffekt des Germaniums in fester Lösung ausgeglichen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dentallegierung besteht aus 70 bis 72% Silber, ■>; 26 bis 28% Kupfer und 04 bis 2% Germanium. Diese Legierung zeigt ausgezeichnete Gießfähigkeit und Oxidationsbeständigkeit der Schmelze, eine relativ gute Anlaufbeständigkeit in der Mundhöhle und in gegossener Form eine Härte, die nach einem einfachen >o Verfahren durch Änderung der Erstarrungssgeschwindigkeit über einen weiten Bereich variiert werden kann.

Die vorstehend erwähnte, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dentallegierung hat hellen Goldton, der mit steigendem Germaniumgehalt v. fortschreitend in eine mehr silberweiße Farbe übergeht. Die Erhöhung des Kupfergehaltes über den Kupfergehalt der eutektischen Zusammensetzung hinaus führt zu einer Rotfärbung der Legierung.

Wie festgestellt wurde, wird eine beträchtliche t>o Vergrößerung der Härte der aus der Dentallegierung hergestellten Gußteile erzielt, wenn zu der erfindungsgemäßen Silber-Kupfer-Germanium-Dentallegierung Zinn hinzugegeben wird. Zum Beispiel wird durch Zugabe von 10 bis 15% Zinn zu der bevorzugten Silber-Kupfer-Germanium-Dentallegierung die Vikkers-Härte des Gußteüs auf annähernd 240 erhöht, und zwar anscheinend relativ unabhängig von der Erstarrungsgeschwindigkeit oder dem Mikrogefüge der Legierung. Wenn die Menge des hinzugegebenen Zinns 15% überschreitet, beobachtet man eine wesentliche Verminderung der Härte bzw. Zähigkeit und der Herstellbarkeit bzw. Verarbeitbarkeit der Legierung. Durch die Zugabe von Zinn zu der bevorzugten Dentallegierung wird auch der Schmelzpunkt der Legierung um etwa 100° C herabgesetzt, und die Zinn enthaltende Legierung könnte in dieser Form als Lot für Silber-Kupfer-Germanitim-Dentallegierungen eingesetzt werden.

Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dentallegierung besteht daher aus 60 bis 66% Silber, 22 bis 27% Kupfer, 0,5 bis 2% Germanium und 10 bis 15% Zinn. Es wurde festgestellt, daß diese Dentallegierung gute Gießeigenschaften, hohe Härte, gute Oxidationsbeständigkeit der Schmelze, eine Schmelztemperatur von etwa 700° C und eine gute Anlaufbeständigkeit in der Mundhöhle hat und leicht hergestellt bzw. verarbeitet werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend durch Beispiele für die Zusammensetzung von erfindungsgemäßen Dentallegierungen näher erläutert, wobei gleichzeitig die annähernde maximale Vickers-Härte und die Farbe angegeben werden:

Legie	Zusammensetzung	71,1	Vickers-	Farbe
rung		27,6	Härte
	(V.)	1,3
Y-IO	Silber	100,0	195	Weißgold
	Kupfer	61,9
	Germanium	24,1
		12,3
Y-14	Silber	1,7	240	Silber
	Kupfer
	Zinn
	Germanium

100,0

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Silber-Kupfer-Germanium-Dentallegierung kann das Germanium durch verschiedene Verfahren in die Legierung eingemischt werden. Es kann in einem im wesentlichen reinen Zustand oder in Form einer eutektischen Silber-Germanium-Vorlegierung mit etwa 19% Germanium direkt zu der Schmelze hinzugegeben werden. Die fertigen Dentallegierungen können in verschiedenen Formen, z. B. in Form von Stäben, Platten, Streifen, Gußteilen, Granulat, Pulver oder Tabletten aus gepreßtem Pulver zur Verfügung gestellt werden. Bei der Pulverform kann das Germanium vor dem Pulverisieren in die Legierung eingemischt werden, oder es kann in Form eines Pulvers, das einen Hauptbestandteil darstellt und aus reinem Germanium oder aus einer Legierung auf Germaniumbasis besteht, in Legierungspulver eingemischt werden, in denen die restlichen Legierungsbestandteile enthalten sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Silber-Kupfer-Germanium-DentaJlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 40 bis ; 85% Silber, 15 bis 60% Kupfer und 0,1 bis 10% Germanium besteht

2. Dentallegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 70 bis 72% Silber, 26 bis 28% Kupfer und 0,5 bis 2% Germanium besteht. in

3. Dentallegiening nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 15% der Legierung durch Zinn ersetzt worden sind.

4. Dentallegierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 60 bis 66% Silber, 22 bis 1ϊ 27% Kupfer, 0,5 bis 2% Germanium und 10 bis 15% Zinn besteht