CH279764A - Zahnstift und Verfahren zu dessen Herstellung. - Google Patents

Description

  



  Zahnstift und Verfahren zu dessen Herstellung.



   Künstliche Zähne, insbesondere aus Por  zellan,    werden für die Verankerung in der Kautschuk¯ oder Kunststoffplatte mit je 2    ?    Knopfstiften versehen. Damit die   Knopf-      stifte eingelotet    werden können, werden beim Brennen der ZÏhne dünnwandige Hülsen aus hochschmelzenden Edelmetall-Legierungen (in der Regel Gold, Palladium, Platin enthaltend) bei Temperaturen von etwa 1350  C   niiteingebrannt.    In diese Hülsen werden die Knopfstifte unter Verwendung eines geeigneten Lotes bei einer Temperatur von etwa 800  C   eingelotet.    Aus korrosionschemischen Gründen würde   sieh    Gold als besonders gutes Stiftmaterial eignen. Stifte aus Feingold besitzen jedoch eine ungenügende Festigkeit.



  Man ist deshalb auf den   Ausweg      verfallen,    die Stifte aus sogenannten Manteldrähten herzustellen, bei denen nur der Aussenmantel aus Gold besteht, der Kern jedoch aus einem Unedelmetall genügend hoher Festigkeit und Temperaturbeständigkeit. In der Regel besteht der Kern aus Nickel.



   Der einfache   Gold-Niekel-Mantelsíift    hat nun den Nachteil, dass während der   Einlöt-    dauer von etwa 5 Minuten die   Nickelatome    durch die Goldschieht nach aussen diffun  dieren und    sich oxydieren, wenn die Goldschicht nicht dick genug ist. Hierdurch tritt eine   Dunkel bzw. Sehwarzfärbung    des Goldmantels ein, die aus ästhetischen und korro  sionschemisehen    Gründen sehr unerwünscht ist.



   Um die Diffusion der   Niekelatome naeh    aussen hin zu verlangsamen, hat man Manteldrähte mit Zwischenschichten aus hochschmelzenden Platinmetallen verwendet. Auf diese Weise ist es zwar möglich, den Goldmantel etwas dünner zu halten, doch ist die erforderliche Schicht an hochwertigen Platinmetallen mindestens ebenso stark wie die Goldsehieht.



   Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Zahnstift für kiinstliche ZÏhne mit einem mit einer Goldauflage versehenen Kern, der mindestens zum Teil aus einem unedlen Metall, z. B. aus einer Legierung mit einem unedlen   lletall,    besteht, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Kern mindestens eine die Diffusion des   Unedelmetalles    nach aussen verhindernde   Sperrsehicht      aufge-    bracht ist. Hierdurch kann z. B. ein   Verfär-    ben der Goldauflage mit Sicherheit auch bei sehr geringer   Auflagestärke    vermieden werden. Derartige Sperrschichten können metallischer oder nichtmetallischer Natur sein.



  Oxyde, insbesondere   Nickel-Chrom-Oxyde,    sind besonders wirksam. Sie können auf der Oberfläche des entsprechenden Kernmaterials, das neben Unedelmetallen auch   Edel-    metalle enthalten kann, vor dem Aufbringen der Goldauflage durch einfaches Glühen in   oxydierender    Atmosphäre oder auch elektrochemise erzeugt werden. Als Kernmaterial kommen in erster Linie   Chrom-Nickel-Legie-    rungen in Frage. Die Zusammensetzung die ser Legierungen kann in ziemlich weiten Grenzen schwanken. Günstig sind z.

   B. folgende Gehalte an   Legierungskomponenten    :
Nickel mindestens 40 %, vorzugsweise 40 bis 80 %,
Chrom bis zu   30 /o, vorzugsweise    10 bis
25 %,
Mangan 0, 5 bis 4%,
Silizium bis 2, 5  /o und
Thorium bis   1       /o.   



   Nickel kann-ganz oder teilweise durch Eisen oder Kobalt oder beide zusammen ersetzt werden. Es hat sich gezeigt, dass geringe Gehalte an Co glattere, gleichmässige und   haftfeste      Oxydfilme    ergeben.



   Chrom kann ganz oder teilweise durch' Vanadium ersetzt sein.



   Zur Verbesserung der   Festigkeitseigen-    schaften können den Legierungen W oder Mo einzeln oder zusammen bis   Zll      5  /o zulegiert    sein.



   Besonders günstig verhält sich eine Legierung folgender Zusammensetzung :
Nickel 74,   5  /o   
Chrom 20%
Mangan 3,   5  /o   
Silizium   1v5  /o   
Thorium 0, 5%
Diese Legierung liefert beim Gl hen eine Oxydhaut, die   hinsichtlieli    ihres thermischen Ausdehnens und ihres Volumens dem Grundmetall sehr ähnlich ist. Auch ohne oxydisehe Zwischenschicht ist die vorgenannte   Legie-    rung als Kernmaterial schon wesentlich g nstiger als Nickel, da die Diffusion der   Un-    edelmetall-Atome in das Gold d viel langsamer erfolgt. Die Oxydschicht ermöglicht die Verwendung einer extrem dünnen Goldsehicht von weniger als   1,    Stärke, ohne dass diese sich im geringsten verfärbt.

   Ebenfalls gut verwendbare Legierungen, bei denen das Nickel teilweise bzw. ganz   durci    Eisen ersetzt wurde, sind : 1.   Eisen 51  /o 2.    Eisen 64, 5% 3.Eisen 74%
Nickel 26% Chrom 30% Chrom 18%
Chrom 20% Aluminium 5% Nickel 8%
Mangan 2% Thorium 0, 5%    Silizium 1  /o    also sogenannte   hitze-und zunderbeständige    Legierungen, die beim Gl hen ebenfalls eine zusammenhängende Oxydschicht auf der Oberfläche erhalten. Die Legierungen können   auf schmelzteehnischem Wege    wie auch sinterkeramisch erzeugt sein.



   Bei der Herstellung der Stifte geht man zweckmässig so vor, dass man zunächst aus der Unedelmetall-Legierung, ausgehend von der Drahtform, die Stifte formt, durch Gl hen an der Luft oder in einer sonstigen Sauerstoffatmosphäre die Oxydschicht erzeugt und darauf das Gold in irgendeiner Weise niederschlägt, beispielsweise durch   Kathoden-    Zerstäubung, durch thermische Verdampfung im Vakuum oder durch   Aufbrennen    einer   organisehen      Goldlöstmg.    Notfalls können so erzeugte Goldschichten galvanisch verstärkt werden,
In der beigefügten Zeichnung sind in den Fig.   1    bis 3 teilweise im Schnitt drei Ausführungsformen von   erfindungsgemassen    Zahnstiften dargestellt.



   Ausserdem ist eine besondere   Ausfüh-      rungsform    an Hand der Fig.   4    bis 7 nÏher erläutert, welche die Herstellung eines Zahnstiftes aus einem Draht in einzelnen   Verfah-    rensstadien illustrieren.



   Gemäss ¯ Fig. 1 besteht der Kern aus einem Unedelmetall a, das mit einer Oxydschicht b umhüllt ist. Auf der eine Sperrschicht für das Diffundieren des Unedelmetalles a nach au¯en bildenden Oxydschieht   b    befindet sicli die Goldauflage c.



   Die Fig. 2 und 3 zeigen Beispiele für   me-      tallische    Sperrschichten. Auf dem   aus Nik-    kel bestehenden Kern d und der dünnen Silbersehicht f (s. Fig. 2) befindet sich die Gold   aufläge      c.    Da Silber sieh mit Nickel nieht legiert, verhindert es zunächst vollkommen das Wandern der   Nickelatome    nach aussen. Da aber anderseits Silber sich sehr leicht mit Gold legiert, würde die   Goldfarbe    während des   Lötprozesses    verblassen, wenn die Menge Silber zum Eindiffundieren in das Gold nicht begrenzt wäre. Aus diesem Grunde ist die Silberschicht zweckmässigerweise höehstens   1Au       so    dick wie die Goldauflage.

   Die dünne Silberschicht reicht jedoch aus, um für die Dauer des L¯tprozesses ein Durchschlagen des Nikkels zu verhindern.



   Besonders bewährt hat sich der in Fig. 3 gezeigte Stiftaufbau. Hier ist auf dem Nickelkern   g    und zwei   Sperrsehichten    i und   l, ;    die Goldauflage h aufgebracht. Dem Nickel liegt eine   Silbersehieht i auf,    die wesentlich stÏrker sein darf als bei dem Stift nach Fig. 2, da zwischen der Silberschicht und der Goldauflage sich noch eine sehr dünne Rhodium  schicht k befindet.    Da Rhodium sich bei der etwa 800  C betragenden Löttemperatur weder mit Gold noch mit Silber legiert, ist die Sperrwirkung vollkommen auch bei einer    extrem dünnen Rhodiumschicht.@ Man beno-    tigt daher sehr wenig von dem sehr wertvollen Rhodium. Ohne die Silberschicht wäre die Sperrwirkung des Rhodiums nicht so vollkommen.

   Das Rhodium kann auch dureli   Iri..    dium ersetzt sein.



   Die Herstellung der Stifte mit metalli   schen Sperrschichten kann. auf verschiedene    Weise erfolgen. Man kann zunächst nach den üblichen Methoden den   Mehrschichtdraht    herstellen und daraus die Stifte schlagen. oder man kann zunächst die Stifte anfertigen aus einem Draht, der nur aus dem   Kern-    material besteht und die weiteren Schichten später direkt auf den Stift aufbringen, und   xwar durch galvanische    Abscheidung oder andere Methoden. Selbstverständlich lassen sich die   beidenWege    kombinieren, dergestalt, dass entweder nur die Goldsehicht oder auch Gold und Rhodium auf den Stiften niedergeschlagen werden.



   Die Anfertigung der Stifte aus fertigem   Mehrschichtdraht hat    den Nachteil, dass die   Mantelschichten    beim Schlagen des Kopfes in der Kopfmitte nur unvollkommen oder gar nieht vorhanden sind. Man kann jedoch die beim Verformen des Drahtes zum Stift in der   Kopfoberfläche    auftretenden Sperrschichtund Goldauflagedefekte durch zusätzliche Ma¯nahmen zur Abdeckung dieser   Kopfflä-      chenteile während    oder nach der Verformung des Drahtes zum Stift beheben.

   Das diesbezügliche Verfahren ist für ein Ausführungsbeispiel an Hand der Fig.   4    bis 7   nach-    stehend erläutert :
Fig.   4    zeigt ein   Drahtstüek,    welches einen Nickelkern m aufweist, der von einer   Sperr-    schicht   n    aus Silber und Rhodium umhüllt ist, auf welcher sich eine Goldauflage o befindet. Da das Drahtstüek durch Zerschneiden eines längeren Drahtes erhalten ist, fehlen an den Stirnseiten p und q die Sperrschicht und die Goldauflage. Das hat zur Folge, dass beim Verformen des Drahtes zum Stift gemäss Fig. 5 bei der Bildung des   Kopfes r die    Sperrschicht n und die Auflage o im mittleren Teil der   Kopfoberfläche    fehlen.

   Um diesen Defekt zu beseitigen, wird nach der Verformung gemäss Fig. 6 vorerst durch partielle oxydierende Behandlung an Stelle der fehlenden   Sperrsehieht n    eine   Nickeloxydschicht 7i1    erzeugt. Alsdann wird gemäss Fig. 7 auf diese die   Goldauflagesehieht      Oj    mit Hilfe von Glanzgold   aufgebraeht.   



   Es erübrigt sich, die Stirnfläche p am Fusse des Stiftes ebenso zu behandeln, da der Defekt hier nicht stört.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : I. Zahnstift f r künstliche ZÏhne, mit einem mit einer Goldauflage versehenen Kern, der mindestens zum Teil aus einem unedlen Metall besteht, dadurch gekennzeichnet, dal.', auf dem Kern mindestens eine die Diffusion des Unedelmetalles nach aussen verhindernde Sperrsehicht aufgebracht ist.

   II. Verfahren zur Herstellung eines Zahnstiftes gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man einen mindestens ein unedles Metall enthaltenden Kern verwendet. der mit mindestens einer die Diffusion des Unedelmetalles nach aussen verhindernden Sperrschicht versehen wird.

   UNTERANSPBÜCHE : 1. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe eine me tallische Sperrschicht aufweist.

   2. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe eine nichtmetallische Sperrschicht aufweist.

   3. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus einem mit Silber nicht legierfähigen Stoff besteht und die Sperrschicht durch eine Sil bersehicht gebildet ist.

   4. Zahnstift nach Patentanspruch I und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Silberschicht höchstens 1/. @ der Goldauflagedieke betrÏgt.

   5. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus einem mit Silber nich legierfähigen Stoff. besteht, worauf als Sperrschichten eine Sil bersehicht und über diese eine Rhodiumsehieht angeordnet sind.

   6. Zahnstift naeh Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus einem mit Silber nicht legierfähigen Stoff besteht, worauf als Sperrschichten eine Silberschicht und über diese eine Iridiumschicht angeordnet sind.

   7. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial @ aus einer Legierung besteht, welche mindestens 40 % Nickel, bis zu 30 % Chrom, bis ztl 4 /o Mangan, bis zu 2, 5 % Silizium und bis zu l"/o Thorium enthält.

   8. Zahnstift nach Patentanspruch I und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da¯ die Legierung 40 bis 80 /o Nickel enthält.

   9. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial Eisen und Nickel in einer Gesamtmenge von 40 bis 80% enthÏlt.

   10. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial Kobalt und Nickel in einer Gesamtmenge von 40 bis 80 O/o enthält.

   11. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial Nickel, Eisen und Kobalt enthält.

   12. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial mindestens 40 /o Eisen enthält.

   13. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial mindestens 40 /o Kobalt enthält.

   14. Zahnstift nach Patentansprueh I und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 10 bis 25 oxo Chrom enthält.

   15. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial Vanadium und Chrom in einer Gesamtmenge bis zu 30"/o enthält.

   16. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial bis zu 30 Vanadium enthält.

   17. Zahnstift nach Patentanspruch 1 und Unteranspruch 16, dadurch gekennzeiehnet, dass das Kernmaterial 10 bis 25 /o Vanadium enthält.

   18. Zahnstift nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial solche Bestandteile enthält, welche das Dif- fundieren des Unedelmetalles nach au¯en verlangsamen.

   19. Zahnstift nach Patentanspruch I und Unteranspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus einer Legierung mit 74, 5"/o Nickel 20 ouzo Chrom 3, 5 /o Mangan 1, 5% Silizium 0, 5 /o Thorium besteht.

   20. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperr- schicht eine Oxydschicht verwendet wird.

   21. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 20, dadurch gekennzeich- net, dass ein Kern aus einer hitze-und zunderbeständigen Legierung verwendet wird und die Sperrschicht durch eine im Glüh- prozess erzeugte Oxydschicht gebildet wird.

   22. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 20, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein Kern aus einer hitze-und zunderbeständigen Legierung verwendet wird und die Sperrschicht durch eine elekt. ro- chemische Oxydation gebildet wird.

   23. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Draht, der mindestens zum Teil aus einem unedlen Mfletal] besteht, mit mindestens einer die Diffusion des Unedelmetalles nach aussen verhindernden Sperrsehicht versieht, darauf eine Goldauflage aufträgt und alsdann den Draht zu einem Zahnstift verformt.

   24. Verfahren naeh Patentanspruch II und Unteranspruch 23, dadurch gekennzeiehnet, dass man die beim Verformen des Drahtes zum Stift in der Kopfoberfläehe auftretenden Sperrschicht- un Goldauflagedefekte durch zusätzliche Massnahmen zur Abdeckung dieser Kopffläehenteile behebt.

   25. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteransprüehen 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass man die genannten Defekte erst nach der Verformung des Drahtes zum Stift behebt.

   26. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man den Stift aus einem Draht formt, der mindestens zum Teil aus einem unedlen Metall besteht, und dass man auf dieses Gebilde vorerst minde- stens eine die Diffusion des Unedelmetalles nach au¯en verhindernde Sperrschicht, aufbringt und schliesslich die Oberfläehe mit einer Goldauflage überzieht.