WO1999029281A2 - Verfahren zur herstellung von dentalgusserzeugnissen - Google Patents

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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a material for dental products according to the preamble of claim 1, a method for producing dental castings according to the preamble of claim 9 and preferred uses.
  • Dental products in particular dental castings for dentures (inlays, onlays, crowns, bridges, model castings) and structural parts for implants (superstructures), are usually produced from dental alloys produced by 1 t.
  • the previously used dental alloys produced by metallurgy represent materials in the form of semi-finished products, from which either implant components are produced by mechanical processing, for example, or dental castings are produced by casting.
  • the materials produced by metallurgical technology may have inaccuracies in their composition due to burning.
  • they have the disadvantage in further processing into dental castings that not all alloys can be cast without changing their composition and the melting is energy-intensive.
  • problems can arise due to inhomogeneity of the structure.
  • metallurgical materials are quite expensive.
  • the object of the invention is to create a method which improves the quality of dental products, in particular in terms of metallurgy, and permits the processing of almost all alloys.
  • a method for solving this problem has the measures of claim 1.
  • the method makes it possible to create materials, in particular semi-finished products, for further processing into dental products.
  • the fine particles are preferably only partially melted. As a result, only the outer areas of the particles get a doughy state, which practically welds the particles together during compacting, thereby forming a sintered material for further processing.
  • the partial melting of the particles also leads to the fact that they increase their temperature to an insignificant extent in the core and thus thermal structural changes or conversions cannot take place. Sintering therefore does not lead to any noteworthy metallurgical change in the material.
  • the particles are at least melted or melted.
  • the particles can be melted uniformly over their entire surface, which is preferably done for a short time, so that the particles in the core are hardly influenced thermally and thus do not change their structure during the melting process, or only slightly. This applies in particular if, according to a further proposal of the invention, the particles are melted in an evacuated room (under vacuum) or under protective gas.
  • the melt of the starting alloy is then atomized, preferably in water or on rotating and cooled ones Drumming, in a vacuum, under protective gas (argon, nitrogen or the like) or under atmospheric conditions.
  • protective gas argon, nitrogen or the like
  • a powdery alloy is created by atomizing the melt. This is then compacted, in particular sintered.
  • the powdered alloy is filled into a mold and heated. This results in at least partial melting or melting of the particles of the powdery alloy.
  • the particle surfaces run in a molten phase or sinter below their melting temperature.
  • the compaction or sintering process described can take place with or without pressure.
  • the compacting or sintering is preferably carried out in whole or in part in vacuo. However, it is also conceivable to carry out the compacting or sintering at least partially in a normal atmosphere or in a protective gas atmosphere (argon, nitrogen or the like).
  • Compacting or sintering creates a coherent, solid material with a compact structure or shape.
  • This material forms, in particular, a sintered semi-finished product which is further processed mechanically and / or by casting, in particular to give dental parts.
  • a casting material is used for the production of dental castings, which was produced by sintering before the melting required for casting the dental product.
  • the cast material sintered according to the invention has the advantage that it is easier to melt for casting. Above all, it is also possible to process dental alloys that would otherwise not be possible to manufacture.
  • the casting material which is practically the semi-finished product for casting the desired dental product, is formed from a dental 1 regiment.
  • a dental 1 regiment can be alloys based on precious metals (gold, silver, palladium or platinum) or non-precious metal 1 (cobalt-chromium, nickel-chromium, iron or titanium-based).
  • the methods according to the invention are particularly suitable for the production of cast dental castings, such as crowns, bridges, model castings, inlays, onlays or superstructures.
  • the methods can also be used to produce mechanically processed implant abutments or pins for endodontics.
  • Pure metals and alloys come into consideration as materials, in particular noble metal-containing and non-noble metal-containing dental alloys.
  • the alloys mentioned are preferably gold, palladium, silver, iron, titanium, cobalt-chromium and / or nickel-chromium-based alloys.
  • the method according to the invention is based on the materials mentioned above.
  • the (original solid) materials used are first melted. This can be done under normal atmosphere, i.e. under atmospheric conditions, under protective gas (argon, nitrogen or the like) or in a vacuum. This creates a melt with the desired starting alloy.
  • the particles are further processed by being mixed into a flowing, gaseous medium, for example a compressed air jet, and atomized in the process. This is preferably done continuously.
  • the melt is sprayed in water or on a cooled, rotating roller or drum. Since the melt is atomized into small particles, it is cooled within a very short time, i.e. with high cooling rates. This leads to homogeneous, spherical particles.
  • the alloy is preferably atomized under a protective gas, for example in an argon or nitrogen atmosphere. However, it is also conceivable to carry out atomization under atmospheric conditions. Finally, the melt can also be atomized in a vacuum. After atomizing and cooling the melt, a powdery alloy is formed.
  • the particles of the powdered alloy can have a grain size in the range from about 1 to 500 ⁇ m.
  • the powdered alloy is compacted or sintered.
  • the powdered alloy is placed in a mold and heated. This can be done in a vacuum, under normal atmosphere or under protective gas.
  • the pulverulent alloy for compacting or sintering is heated such that the particles are only partially melted.
  • the particles of the pulverulent alloy are only melted, by heating to a temperature close to their melting temperature.
  • the core of the powdered alloy particles remains essentially solid.
  • the melting of the surface of the pulverulent particles takes place substantially uniformly, preferably to such an extent that outer edge regions of the pulverulent alloy are not entirely liquid; rather only have a doughy state.
  • the particles retain their shape and it is prevented that excessively melted edge areas of the powdered alloy separate from the core by literally dripping.
  • the temperature at which the particles are melted is preferably below the solid point.
  • the size and weight of the sintered semifinished product is such that it can be processed by the dental technician like conventionally manufactured semifinished products.
  • the semi-finished products sintered according to the above-described methods can be used to produce dental products, in particular implant components, from them by mechanical processing.
  • the sintered semi-finished product produced by the above method is preferably suitable as a casting material for dental products.
  • This casting material which is in the form of a semifinished product, is introduced in an appropriate amount into a crucible of a conventional casting device.
  • the sintered semifinished product is melted in the crucible and then the molten cast material is introduced from the crucible in the customary manner into the shape of the dental cast product to be produced, which can be, for example, a crown, a bridge, an inlay, an onlay or a model cast. and preferably in the pressure or centrifugal casting process.

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Abstract

Bei der Herstellung von Dentalerzeugnissen werden üblicherweise hüttentechnisch hergestellte Werkstoffe verwendet. Es lassen sich dazu nicht alle Werkstoffe verwenden. Bei der Weiterverarbeitung der Werkstoffe durch Gießen wird viel Energie zum Aufschmelzen erforderlich. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dentalgußerzeugnissen bzw. eines Werkstoffs für Dentalgußerzeugnisse. Dazu ist vorgesehen, feine Partikel des Werkstoffs teilweise anzuschmelzen und die angeschmolzenen Partikel zu kompaktieren. Dadurch entsteht ein gesintertes Halbzeug. Dieses gesinterte Halbzeug läßt sich bei der gußtechnischen Weiterverarbeitung zu Dentalgußerzeugnissen leicht im Tiegel einer Gießeinrichtung schmelzen. Bei der mechanischen Weiterbearbeitung bietet das gesinterte Halbzeug eine gute Homogenität. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gesinterten Halbzeuge eignen sich für alle gußtechnisch herzustellenden zahntechnischen Erzeugnisse, insbesondere für Implantataufbauteile, Kronen, Brücken und Modellgüsse.

Description

Verfahren zur Herstellung von Dentalgußerzeugnissen und zur Herstellung eines Werkstoffs für Dentalerzeugnisse sowie Verwendung desselben
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs für Dentalerzeugnisse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung von Dentalgußerzeugnissen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 und bevorzugte Verwendungen .
Dentalerzeugnisse, und zwar insbesondere Dentalgußerzeugnisse für Zahnersatz (Inlays, Onlays, Kronen, Brücken, Modellgüsse) und Aufbauteile für Implantate (Suprakonstruktionen) , werden üblicherweise aus hüttentechnisch erzeugten Dental legierungen hergestel 1 t .
Die bisher verwendeten, hüttentechnisch hergestellten Dentallegierungen stellen Werkstoffe in Form von Halbzeugen dar, aus denen entweder durch mechanische Bearbeitung beispielsweise Implantataufbauteile hergestellt werden oder durch Gießen Dentalgußerzeugnisse entstehen. Die hüttentechnisch hergestellten Werkstoffe können durch Abbrand über Ungenauigkeiten in ihrer Zusammensetzung verfügen. Darüber hinaus weisen sie bei der Weiterverarbeitung zu Dentalgußerzeugnissen den Nachteil auf, daß nicht alle Legierungen ohne Veränderung ihrer Zusammensetzung gießbar sind und das Aufschmelzen energieaufwendig ist. Bei der mechanischen Bearbeitung der Halbzeuge können Probleme durch Inhomogenitäten des Gefüges entstehen. Außerdem sind hütten- technisch hergestellte Werkstoffe recht teuer.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die Qualität von Dentalerzeugnissen insbesondere in metallurgischer Hinsicht verbessert und die Verarbeitung nahezu aller Legierungen zuläßt. Ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 1 auf. Dadurch, daß feine Partikel des Werkstoffs mindestens teilweise angeschmolzen oder geschmolzen und diese Partikel anschließend kompaktiert werden, entsteht ein gesinterter Werkstoff (Halbzeug), der sich besonders durch eine gute Homogenität auszeichnet und preisgünstig herstellbar ist. Wird dieser gesinterte Werkstoff als Gußwerkstoff für die Herstellung von Dentalgußerzeugnissen verwendet, läßt er sich gut und vor allem rasch aufschmelzen zur Bildung eines flüssigen Gußwerkstoffs, aus dem dann die dentalen Erzeugnisse gegossen werden können. Das Verfahren ermöglicht es, Werkstoffe, insbesondere Halbzeuge, zur Weiterverarbeitung zu Dentalerzeugnissen zu schaffen.
Vorzugsweise werden die feinen Partikel nur teilweise angeschmolzen. Dadurch erhalten nur die außenliegenden Bereiche der Partikel einen teigigen Zustand, wodurch beim Kompaktieren die Partikel praktisch zusammenschweißen und dadurch einen Sinterwerkstoff zur Weiterverarbeitung bilden. Das teilweise Anschmelzen der Partikel führt auch dazu, daß sie im Kern im nicht nennenswerten Umfange ihre Temperatur erhöhen und somit thermische Gefügeveränderungen oder -Umwandlungen nicht stattfinden können. Das Sintern führt deshalb zu keiner nennenswerten metallurgischen Veränderung des Werkstoffs.
Gemäß einem bevorzugten Verfahren ist vorgesehen, die Partikel mindestens anzuschmelzen oder aufzuschmelzen. Die Partikel können an ihrer gesamten Oberfläche gleichmäßig angeschmolzen werden, was vorzugsweise kurzfristig erfolgt, so daß die Partikel im Kern kaum thermisch beeinflußt werden und dadurch ihr Gefüge während des Anschmelzens nicht oder nur unwesentlich verändern. Das gilt insbesondere, wenn gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung das Anschmelzen der Partikel in einem evakuierten Raum (unter Vakuum) erfolgt oder unter Schutzgas.
Die Schmelze der Ausgangslegierung wird sodann verdüst, und zwar vorzugsweise in Wasser oder auf rotierenden und gekühlten Trommeln, und zwar im Vakuum, unter Schutzgas (Argon, Stickstoff oder dergleichen) oder auch unter atmosphärischen Bedingungen.
Durch das Verdüsen der Schmelze entsteht eine pul verförmige Legierung. Diese wird anschließend kompaktiert, und zwar insbesondere gesintert. Dazu wird die pul verförmige Legierung in eine Form gefüllt und erhitzt. Dabei kommt es zu einem mindestens teilweise Schmelzen oder Anschmelzen der Partikel der pulver- förmigen Legierung. Die Partikeloberflächen verlaufen in einer schmelzflüssigen Phase oder sintern dabei unterhalb ihrer Schmelztemperatur. Der geschilderte Kompaktierungs- oder Sintervorgang kann mit oder ohne Druck erfolgen. Vorzugsweise wird das Kompaktieren bzw. Sintern ganz oder teilweise im Vakuum durchgeführt. Es ist aber auch denkbar, das Kompaktieren bzw. Sintern mindestens teilweise in einer Normal atmosphäre oder in einer Schutzgasatmosphäre (Argon, Stickstoff oder dergleichen) durchzuführen .
Durch das Kompaktieren oder Sintern entsteht ein zusammen- hängender, fester Werkstoff mit kompakter Struktur bzw. Gestalt. Dieser Werkstoff bildet insbesondere ein gesintertes Halbzeug, das mechanisch und/oder durch Gießen weiter verarbeitet wird, und zwar insbesondere zu dentaltechnischen bzw. zahntechnischen Tei len .
Ein weiteres Verfahren zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 9 auf. Demnach wird zur Herstellung von Dentalgußerzeugnissen ein Gußwerkstoff verwendet, der vor dem zum Gießen des dentalen Erzeugnisses erforderlichen Aufschmelzen durch Sintern hergestellt worden ist. Gegenüber hüttentechnisch hergestellten Gußwerkstoffen hat der erfindungsgemäß gesinterte Gußwerkstoff den Vorteil, daß er sich zum Gießen leichter schmelzen läßt. Vor allem lassen sich so auch Dentallegierungen verarbeiten, die anders nicht herstellbar wären.
Der Gußwerkstoff, der praktisch das Halbzeug zum Gießen des gewünschten dentalen Erzeugnisses darstellt, wird gebildet aus einer Dental 1 egierung . Hierbei kann es sich um Legierungen auf Edelmetall-Basis (Gold-, Silber-, Palladium- bzw. Platin-Basis) oder Nichtedelmetal 1 -Basis (Kobalt-Chrom-, Ni ekel -Chrom- , Eisenoder Titan-Basis) handeln.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert:
Die erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich besonders zur Herstellung von gegossenen Dentalgußerzeugnissen, wie zum Beispiel Kronen, Brücken, Modellgüssen, Inlays, Onlays oder Suprakonstruktionen. Darüber hinaus können die Verfahren aber auch eingesetzt werden zur Herstellung mechanisch bearbeiteter Implantataufbauteile oder Stifte für die Endodontie.
Als Werkstoffe kommen Reinmetalle und Legierungen in Betracht, insbesondere edelmetal lhal tige und nicht edelmetal lhal tige Dentallegierungen . Vorzugsweise handelt es sich bei den genannten Legierungen um Gold-, Palladium-, Silber-, Eisen-, Titan-, Kobalt-Chrom- und/oder Nickel -Chrom-Basisl egierungen .
Von den vorstehend genannten Werkstoffen geht das erfindungsgemäße Verfahren aus. Die verwendeten (ursprünglichen festen) Werkstoffe werden zunächst aufgeschmolzen. Das kann sowohl unter normaler Atmosphäre, also unter atmosphärischen Bedingungen, unter Schutzgas (Argon, Stickstoff oder dergleichen) oder im Vakuum geschehen. Es entsteht so eine Schmelze mit der gewünschten Ausgangslegierung.
Die Partikel werden weiterverarbeitet, indem sie in ein strömendes, gasförmiges Medium, beispielsweise einen Druckluftstrahl, eingemischt und dabei verdüst werden. Das geschieht vorzugsweise kontinuierlich. Das Verdüsen der Schmelze erfolgt in Wasser oder auf einer gekühlten, rotierenden Walze bzw. Trommel. Da die Schmelze zu kleinen Partikeln verdüst wird, wird sie innerhalb kürzester Zeit, also mit hohen Abkühlraten, abgekühlt. Das führt zu homogenen, sphärischen Partikeln. Das Verdüsen der Legierung erfolgt vorzugsweise unter Schutzgas, und zwar zum Beispiel in einer Argon- oder Stickstoffatmosphäre. Es ist aber auch denkbar, das Verdüsen unter atmosphärischen Bedingungen durchzuführen. Schließlich kann die Schmelze auch im Vakuum verdüst werden. Nach dem Verdüsen und Abkühlen der Schmelze entsteht eine pul verförmige Legierung. Die Partikel der pul verförmigen Legierung können eine Korngröße im Bereich von etwa 1 bis 500 μm aufweisen.
In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Kompaktieren bzw. Sintern der pul verförmigen Legierung. Die pul verförmige Legierung wird dazu in eine Form eingebracht und erhitzt. Das kann wiederum im Vakuum, unter Normal atmosphäre oder unter Schutzgas geschehen. Das Erhitzen der pul verförmigen Legierung zum Kompaktieren bzw. Sintern geschieht derart, daß die Partikel nur teilweise aufgeschmolzen werden. Vorzugsweise werden die Partikel der pul verförmigen Legierung nur angeschmolzen, und zwar durch Erwärmen auf eine Temperatur nahe ihrer Schmelztemperatur. Dabei bleibt der Kern der pul verförmigen Legierungspartikel im wesentlichen fest. Das Anschmelzen der Oberfläche der pul verförmigen Partikel erfolgt im wesentlichen gleichmäßig, und zwar vorzugsweise so weit, daß außenliegende Randbereiche der pul verförmigen Legierung nicht ganz flüssig sind; vielmehr nur einen teigigen Zustand aufweisen. Dadurch behalten die Partikel ihre Gestalt bei und es wird verhindert, daß sich zu sehr aufgeschmolzene Randbereiche der pul verförmigen Legierung vom Kern trennen, indem sie förmlich abtropfen. Außerdem wird durch das Erwärmen der pul verförmigen Legierungspartikel bis zum Anteigen der äußeren Randbereiche erreicht, daß keine nennenswerte Gefügeumwandlung stattfindet und sich die chemische Zusammensetzung nicht ändert. Dazu liegt die Temperatur, mit der die Partikel angeschmolzen werden, vorzugsweise unterhalb des Sol iduspunkts .
Beim Kompaktieren sintern die pul verförmigen Partikel der Legierung unterhalb der Schmelztemperatur und werden dadurch verbunden. Es entsteht ein kompakter, zusammenhängender fester Werkstoff, der ein gesintertes Halbzeug darstellt. Das Kompaktieren bzw. Sintern kann mit oder ohne Druck erfolgen.
Das gesinterte Halbzeug ist in der Größe und im Gewicht derart, daß es sich für den Zahntechniker wie herkömmlich hüttentechnisch hergestellte Halbzeuge verarbeiten läßt.
Die nach den vorstehend geschilderten Verfahren gesinterten Halbzeuge können verwendet werden, um hieraus durch mechanische Bearbeitung Dentalerzeugnisse, insbesondere Implantataufbauteile, herzustel len .
Bevorzugt eignet sich das nach dem vorstehenden Verfahren hergestellte gesinterte Halbzeug als Gußwerkstoff für Dentalerzeugnisse. Dieser als Halbzeug vorliegende Gußwerkstoff wird in entsprechender Menge in einen Tiegel einer üblichen Gießeinrichtung eingegeben. Im Tiegel wird das gesinterte Halbzeug geschmolzen und anschließend wird der geschmolzene Gußwerkstoff in üblicher Weise aus dem Tiegel in die Form des herzustellenden Dentalgußerzeugnisses, wobei es sich beispielsweise um eine Krone, eine Brücke, ein Inlay, ein Onlay oder einen Modellguß handeln kann, eingebracht, und zwar vorzugsweise im Druck- oder Schleudergußverfahren.
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Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs für Dental- erzeugnisse, wobei Partikel des Werkstoffs mindestens teilweise geschmolzen oder angeschmolzen werden und diese Partikel kompaktiert werden zur Bildung des Werkstoffs.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzenen oder angeschmolzenen Partikel derart kompaktiert werden, daß sie gesinterte Halbzeuge bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel von außen, vorzugsweise nur an äußeren Rand- bereichen, angeschmolzen oder geschmolzen werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel in einem strömenden Zustand angeschmolzen oder geschmolzen werden, vorzugsweise während einer Verdüsung.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel in einem evakuierten Raum, insbesondere im Vakuum, angeschmolzen oder geschmolzen werden, oder das Schmelzen bzw. Anschmelzen der Partikel unter Schutzgas erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschmelzen oder Schmelzen der Partikel unterhalb der Schmelztemperatur des Materials der Partikel erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompaktieren der angeschmolzenen oder geschmolzenen Partikel auf einer Unterlage, insbesondere in einer Form, erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Partikel pul verförmige Ausgangsstoffe einer Dental 1 egierung verwendet werden.
9. Verfahren zur Herstellung von Dentalgußerzeugnissen, wobei ein Gußwerkstoff in einem Schmelztiegel geschmolzen und der geschmolzene Gußwerkstoff aus dem Schmelztiegel in eine Gießform für das jeweilige Dentalgußerzeugnis überführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußwerkstoff vor dem Schmelzen gesintert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußwerkstoff aus gesinterten Partikeln einer Legierung auf Edelmetall- oder Nichtedelmetal 1 -Basis , vorzugsweise auf der Basis von Gold, Palladium, Platin, Silber, Nickel -Chrom, Kobalt-Chrom, Eisen und/oder Titan gebildet wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Partikel 1 bis 500 μm beträgt.
12. Verwendung einer gesinterten Legierung, insbesondere auf Edelmetall- oder Nichtedelmetal! -Basis , als Gußwerkstoff für Dentalgußteile, insbesondere Kronen, Brücken, Inlays, Onlays, Modellgüssen, Suprakonstruktionen oder Stifte für Endodontie.
13. Verwendung einer gesinterten Legierung, insbesondere auf Edelmetall- oder Nichtedelmetall-Basis, als Werkstoff für Dentalteile, vorzugsweise Implantataufbauteile.
*****
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