Kobalt-Dentalleqierunq
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Kobalt-Dentallegierung mit mindestens einem Edelmetall, deren Verwendung sowie ein daraus hergestelltes Dental- prothetikteil.
Aufgrund der besonders günstigen Verarbeitungseigenschaften und der hohen Korrosionsbeständigkeit werden in der Dentaltechnik sehr gerne Edelmetalle und deren Legierungen verarbeitet. In Zeiten hoher Edelmetallpreise sind diese jedoch recht teuer, so daß in diesem Bereich häufig auf billigere Nicht-Edelmetallegierungen, vorzugsweise auf Kobalt-Chrom-Basis, die keine bzw. nur geringe Mengen an Edelmetall enthalten, zurückgegriffen wird.
Die Nicht-Edelmetallegierungen sind jedoch im Vergleich zu Edelmetallegierungen mit einigen Nachteilen behaftet, u. a. was die Verarbeitbarkeit der Legierungen angeht. Eine hohe Härte, schlechte Vergießbarkeit, mangelnder Keramikverbund kombiniert mit einer Tendenz, Keramiken beim Bebrennen zu verfärben, sowie eine mangelnde Korrosionsbeständigkeit sind die am häufigsten zu beklagenden Nachteile bisher auf dem Markt befindlicher Kobalt-Chrom- Legierungen.
In der DE-A1 -32 44 803 und der US-PS 4,253,869 sind Kobalt-Chrom- Legierungen mit 5 bzw. 7 - 15 Gew.-% Ruthenium beschrieben, die sich positiv auf die Duktilität solcher Legierungen auswirken sollen.
In der DE-A1 -199 18 426 sind edelmetallhaltige Kobalt-Chrom-Legierungen beschrieben, die bis zu 4 Gew.-% Platin und bis zu 5 Gew.-%
Gold enthalten müssen, um die vorbeschriebenen Nachteile nicht mehr aufzuweisen.
In der DE-A1-30 09 650 sind Kobalt-Chrom-Legierungen mit einem Palladiumgehalt von 1 - 70 Gew.-% offenbart. Bei Palladiumgehalten > 5 Gew.-% hat sich jedoch gezeigt, daß die Korrosionsresistenz mit zunehmendem Anteil an Begleitmetallen wie Gallium, Indium, Zinn und Mangan stark abnimmt. U.a. deshalb haben solche Kobalt-Chrom- Legierungen, die als Edelmetall ausschließlich Palladium enthalten, keine besondere Anwendung auf dem Dentalgebiet gefunden.
Trotz gewisser Verbesserungen durch die in den oben aufgeführten Schriften beschriebenen Maßnahmen, zeigen diese Legierungen immer noch eine im Vergleich zu Edelmetallegierungen deutlich schlechtere Bearbeitbarkeit beim Fräsen und Polieren, ein schlechteres Schmelz- und Gießverhalten sowie eine mangelhafte Korrosionsbeständigkeit und eine vergleichsweise schlechte Haftung von Aufbrennkeramiken.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Kobalt-Dentallegie- rungen zur Verfügung zu stellen, die in ihren Eigenschaften, insbesondere der Korrosionsresistenz, den Edelmetalllegierungen deutlich näher kommen.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch Kobalt-Dentallegierungen mit mindestens einem Edelmetall, wobei der Edelmetallanteil mindestens 15 - 35 Gew.-% beträgt und Palladium nicht alleine enthalten ist, gelöst. Bevorzugte Legierungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 21 beschrieben. Erfindungsgemäße Verwendungen und erfindungsgemäße Dentalprothetikteile ergeben sich aus den Ansprüchen 22 und 23 bzw. 24 bis 26. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Durch das Hinzufügen der Edelmetalle in den erfindungsgemäßen Mengen lassen sich die Korrosionsbeständigkeit günstig beeinflussen, das Schmelz- und Gießverhalten deutlich verbessern, der WAK (Wärmeausdehnungskoeffizient) entsprechend der gewünschten Expansion einstellen, die Härte kontrollieren und somit die Bearbeitungseigenschaften insgesamt günstig beeinflussen. Werden die erfindungsgemäßen Edelmetallmengen hingegen überschritten, kommt es aufgrund der unerwünschten Ausbildung einer weniger korrosionsbeständigen Phase zu einer drastischen Absenkung der Korrosionsbeständigkeit. Verstärkt wird diese Erscheinung auch noch, wenn bestimmte Mengenanteile von Gallium, Indium, Zinn und Aluminium, die vorzugsweise zusammen nicht mehr als 12 % betragen, überschritten werden.
In der Regel ist der Anteil an einem einzelnen Edelmetall in den erfindungsgemäßen Legierungen nicht höher als 25 Gew.-%, vorzugsweise nicht höher als 20 Gew.-%.
Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Kobalt-Dentallegie- rungen Platin, Rhodium, Ruthenium oder Iridium oder Mischungen aus zwei oder mehreren der Edelmetalle Platin, Ruthenium, Rhodium, Iridium und Palladium. Bei Mischungen ist es bevorzugt, wenn der Anteil an Platin größer ist als der Anteil der anderen Edelmetalle.
Bei weiter bevorzugten Ausführungsformen sind die Edelmetalle Palladium, Platin, Rhodium und Ruthenium enthalten, wobei vorzugsweise der Anteil an Platin höher ist als der Anteil eines jeden einzelnen der anderen Edelmetalle, insbesondere etwa so hoch wie der Gesamtanteil der anderen Edelmetalle zusammen. Bei anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Edelmetalle Platin, Ruthenium, Rhodium und Iridium enthalten, wobei vorzugsweise der Anteil an Platin höher ist als der Anteil eines jeden einzelnen der anderen Edelmetalle,
insbesondere etwa so hoch wie der Gesamtanteil der anderen Edelmetalle zusammen.
Vorteilhafterweise beträgt der Edelmetallanteil in den erfindungsge- mäßen Kobalt-Dentallegierungen 20 - 30 Gew.-%, insbesondere ca. 25 Gew.-%. Dabei hat es sich hinsichtlich der Eigenschaften der erfin- dungsgemäßen Dentallegierungen als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn als Edelmetalle Platin und Ruthenium enthalten sind und dabei bevorzugt im wesentlichen nur diese. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dentallegierung beträgt der Anteil an Platin zwischen 12 und 18 Gew.-%, vorzugsweise ca. 15 Gew.- %, und der Anteil an Ruthenium zwischen 7 und 13 Gew.-%, vorzugsweise ca. 10 Gew.-%.
Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Legierungen als Bestandteil Chrom, wobei der Anteil an diesem Metall 1 - 35 Gew.-%, vorzugsweise 15 - 25 Gew.-%, insbe-sondere 17 - 20 Gew.-% beträgt. Chrom bewirkt eine Senkung des WAK sowie eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und des Schmelzverhaltens. Zudem reduziert es die Oxidationsneigung der Dentallegierung.
Die Kobaltanteile der erfindungsgemäßen Kobalt-Dentallegierung betragen vorzugsweise zwischen 40 und 70 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 45 und 55 Gew.-%, insbesondere zwischen 50 und 53 Gew.- %.
Um bestimmte Eigenschaften zu erreichen, können die erfindungsgemäßen Dentallegierungen neben den bisher genannten Legierungsbestandteilen weitere Metalle und/oder Nichtmetalle als Begleitstoffe enthalten, die im folgenden beschrieben werden.
So können erfindungsgemäße Kobalt-Dentallegierungen Gold enthalten, insbesondere mit einem Anteil von 0,1 bis 10 Gew.-%. Dabei wird der Anteil an Gold dem Edelmetallanteil zugerechnet.
Bei weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kobalt-Dentallegierung sind neben Gold auch Silber und Kupfer enthalten, wobei der Gesamtanteil an diesen Metallen nicht höher als 10 Gew.-% ist. Die genannten Metalle Gold, Silber und Kupfer verbessern die Bearbeit- barkeit und die Fließfähigkeit der Dentallegierung. Anteile von über 10 Gew.-% an diesen drei Metallen bewirken eine Erniedrigung der Korrosions-resistenz. Außerdem entstehen bei zu hohen Konzentrationen an diesen Metallen dunkle Oxide beim Glühen, was zu einer Verschlechterung der Ästhetik führt.
Andere bevorzugte Ausführungsformen sind frei von Gold.
Als weitere Begleitmetalle können Wolfram und/oder Molybdän in der Kobalt-Dentallegierung enthalten sein. Bevorzugt ist ein Gehalt an diesen Metallen von jeweils 0 - 15 Gew.-%, insbesondere 0,5 - 10 Gew.-%. Die genannten Metalle verbessern die Korrosionsbeständigkeit, reduzieren die Oxidationsneigung und senken den WAK. Werden die bevorzugt genannten Massenanteile an diesen beiden Metallen überschritten, so leidet die Bearbeitbarkeit der resultierenden Dentallegierungen, da insbesondere die Härte stark zunimmt.
Desweiteren können als Begleitmetalle Gallium mit einem Anteil von höchstens 4 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 4 Gew.-%, und/oder Germanium mit einem Anteil von höchstens 3 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 3 Gew.-%, und/oder Indium mit einem Anteil von höchstens 4 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 4 Gew.-%, und/oder Zinn mit einem Anteil von höchstens 4 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 4 Gew.-%, und/oder Aluminium mit einem Anteil von höchstens 3 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 3
Gew.-% enthalten sein, wobei der Gesamtanteil dieser Metalle 12 Gew.- % nicht übersteigen sollte. Der Gesamtanteil dieser Metalle liegt insbesondere im Bereich von 0,1 - 12 Gew.-%. Durch diese Metalle wird das Schmelzintervall gesenkt, wobei die Fließfähigkeit gesteigert wird. Zudem bewirken diese Metalle, daß die Gußporosität sinkt und das Ausbettverhalten verbessert wird. Der Einfluß dieser Metalle auf die Härte ist eher gering. Werden die genannten Höchstwerte an Gewichtsanteilen der einzelnen Metalle überschritten, wird die Korrosionsbeständigkeit stark negativ beeinflußt. Zudem wird die Oxidhaut, die sich beim Schmelzen in Verbindung mit Sauerstoff bildet, stärker. Zu beachten ist hierbei, daß die Metalle Gold, Gallium und Indium nicht gleichzeitig in der Legierung vorkommen sollten, da es ansonsten beim Schmelzen zu Entmischungen der einzelnen Legierungsbestandteile kommen kann. Hierbei können sich Lokalelemente bilden, was zu einer starken Herabsetzung der Korrosionsresistenz führt. Das Gleiche gilt für eine Kombination von Gallium und Mangan.
Als weitere mögliche Begleitmetalle können Mangan mit einem Anteil von höchstens 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 - 5 Gew.-%, insbesondere
2 Gew.-%, und/oder Silizium mit einem Anteil von höchstens 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 - 3 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 1 Gew.-%, und/oder
Cer mit einem Anteil von höchstens 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 0,5
Gew.-%, und/oder Bor mit einem Anteil von höchstens 1 ,5 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 1 ,5 Gew.-%, enthalten sein, wobei der Gesamtanteil dieser Metalle 5 Gew.-% nicht übersteigen sollte und insbesondere im
Bereich von 0,1 - 5 Gew.-% liegt. Diese Begleitmetalle erhöhen die
Fließfähigkeit und bewirken eine schnellere Schmelzbarkeit, was eine geringere Überhitzungsneigung der Schmelze mit sich bringt. Außerdem wird bei einer Anwesenheit der genannten Metalle die Feinkörnigkeit der
Dentallegierung erhöht. Zudem sei erwähnt, daß diese Metalle auch als
Desoxidationsmittel fungieren. Werden die angegebenen Höchstwerte
an Mengenanteilen der einzelnen Metalle überschritten, so kann dies zu einer übermäßigen Härte der resultierenden Legierung führen. Außerdem kann auch die Korrosionsresistenz darunter leiden.
Mit Vorteil ist in den erfindungsgemäßen Kobalt-Dentallegierung Eisen mit einem Anteil von höchstens 15 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 15 Gew.-%, enthalten. Dies bewirkt eine Senkung des WAK sowie der Härte der Legierung. Zu hohe Eisenwerte führen jedoch zu einer erhöhten Korrosionsneigung.
Als weitere Begleitmetalle kommen Niobium mit einem Anteil von höchstens 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 - 3 Gew.-%, insbesondere 0,5 Gew.-%, und/oder Tantal mit einem Anteil von höchstens 1 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 1 Gew.-%, und/oder Titan mit einem Anteil von höchstens 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 - 3 Gew.-%, insbesondere 1 Gew.-%, und/oder Yttrium mit einem Anteil von höchstens 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 - 2 Gew.-%, insbesondere ca. 0,2 Gew.-%, und/oder Zirkonium mit einem Anteil von höchstens 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 - 2 Gew.-%, insbesondere 0,5 Gew.-%, und/oder Lanthan mit einem Anteil von höchstens 1 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 1 Gew.-%, und/oder Ytterbium mit einem Anteil von höchstens 1 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 1 Gew.-%, in Frage, wobei der Gesamtanteil dieser Metalle 5 Gew.-% nicht übersteigen sollte und insbesondere im Bereich von 0,1 - 5 Gew.- % liegt. Diese Begleitmetalle erhöhen die Feinkörnigkeit der Legierung, was zu einer Verbesserung des Formfüllungsvermögens führt. Dies senkt wiederum die Porosität der Güsse. Außerdem bewirken die genannten Metalle eine Bindung von Rest-N- und -C-Anteilen, was zu einer Senkung der Sprödigkeit und einer Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit der Dentallegierung führt. Zu hohe Anteile an den genannten Metallen (> 5 Gew.-%) bewirken eine Erhöhung des Schmelzintervalls sowie eine Versprödung der Legierung.
Neben den genannten Metallen können auch Nichtmetalle in die erfindungsgemäßen Dentallegierungen eingebunden sein. So können als Begleitelemente Kohlenstoff und/oder Stickstoff mit einem Anteil von je höchstens 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,1 - 0,5 Gew.-%, enthalten sein, wobei der Gesamtanteil dieser beiden Elemente 0,8 Gew.-% nicht übersteigen sollte und insbesondere im Bereich von 0,1 - 0,5 Gew.-% liegt. Die beiden genannten Elemente führen zu einer Erhöhung der Steifigkeit (Federhärte) der Legierung. Zu hohe Anteile (Anteile > 5 Gew.-%) bewirken eine starke Zunahme der Korrosion durch Karbid- /Nitrit-Ausscheidungen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kobalt-Dentallegierung weist folgende Zusammensetzung auf: Kobalt (51 Gew.-%), Chrom (19 Gew.-%), Platin (15 Gew.-%), Ruthenium (10 Gew.-%), Mangan (2 Gew.-%), Silizium (1 Gew.-%) und Molybdän (2 Gew.-%).
Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kobalt-Dentallegierung weist folgende Zusammensetzung auf: Kobalt (50,55 Gew.-%), Chrom (18,5 Gew.-%), Platin (15 Gew.-%), Ruthenium (10 Gew.-%), Mangan (1 Gew.-%), Silizium (0,75 Gew.-%), Molybdän (3 Gew.-%), Wolfram (0,5 Gew.-%), Niob (0,5 Gew.-%) und Yttrium (0,2 Gew.-%).
Mit den erfindungsgemäßen Kobalt-Dentallegierungen ist die Herstellung von festsitzendem Zahnersatz, vorzugsweise durch Aufbrennen mit keramischen Massen, möglich. Außerdem eignen sich die genannten Dentallegierungen zur Herstellung von herausnehmbarem Zahnersatz.
Die Erfindung beansprucht auch ein Dentalprothetikteil, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es auf der Basis der Dentallegierung
nach einem der Ansprüche 1 bis 21 herstellbar ist. Dieses Dentalprothetikteil kann sowohl mit Keramik als auch mit Kunststoff verblendet sein, oder auch nicht verblendet sein.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich allein oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein.
Beispiele
In der folgenden Tabelle 1 ist die Zusammensetzung von erfindungs- gemäßen Kobalt-Dentallegierungen angegeben. Diese Legierungen werden in bekannter Weise nach Zusammenmischen der Bestandteile erschmolzen. Sie liegen dann als sogenannte Gußlegierungen vor. Zudem sind der Tabelle Werte für die Härte, den Wärmeausdehnungskoeffizienten, die keramische Verblendbarkeit sowie die Korrosionsbeständigkeit zu entnehmen.
Die Härte ist in HV 5/30 angegeben. Die Wärmeausdehnungskoeffizienten sind in 10"6 x K"1 angegeben, wobei der erste Wert jeweils dem bei 25 - 500 °C gemessenen Wert und der zweite Wert dem bei 25 - 600 °C gemessenen Wert entspricht. Die keramische Verblendbarkeit (metallkeramischer Haftverbund entsprechend ISO 9693) wird in vier Stufen unterschiedlich starken Haftverbunds (sehr gut, gut, befriedigend, bedingt) eingeteilt. Sehr gut entspricht > 45 MPa, gut entspricht 35 - 45 MPa, befriedigend entspricht 25 - 35 MPa und bedingt entspricht < 25 MPa. Die Korrosionsbeständigkeit, ermittelt durch Immersionstest entsprechend EN ISO 10271 , wird in drei Stufen (sehr gut, gut, befriedigend) eingeteilt. Sehr gut entspricht einer lonenabgabe von < 10
μg/cm2 pro Woche, gut entspricht 10 - 100 μg/cm2 pro Woche, und befriedigend entspricht 100 - 1.000 μg/cm2 pro Woche.
Tabelle 1 zeigt die grundsätzlich vorteilhaften Eigenschaften aller getes- teten erfindungsgemäßen Dentallegierungen. Besonders hervorzuheben sind die Legierungen mit den Nummern 8, 9 und 25-35, insbesondere diejenigen mit den Nummern 8 und 31.