CN100336926C - 口腔修复用半贵金属铸造合金 - Google Patents

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Abstract

一种口腔修复用半贵金属铸造合金，用于牙科材料领域。本发明合金的成分及所占重量百分比：金55.0～60.0，银20.0～25.0，铜10.0～14.0，钯3～8.0，铂0～3.0，锌0～4.0，铱0～0.3。与现有的同类贵金属铸造合金相比，本发明合金中金及贵金属的含量降低约15%左右，降低了合金的成本。通过适当的热处理工艺，使合金的力学性能远远超过ISO及美国牙科协会关于第四类即超高强度合金的标准。通过调整热处理工艺，使合金得到均匀的显微组织，从本质上提高合金的耐腐蚀性。

Description

口腔修复用半贵金属铸造合金
技术领域
本发明涉及一种贵金属铸造合金，具体是一种口腔修复用半贵金属铸造合金，用于牙科材料领域。
背景技术
金及其合金在口腔医学中有着悠久的应用历史，最初牙科用金合金一般由金-银-铜三种元素组成。在国外，从20世纪初以来，人们开始使用铂族元素(特别是钯和铂)取代金，而形成了多种系列的牙科用金合金。美国牙科协会(ADA)以及ISO 1562根据合金的性能(强度和硬度)将金合金分为四类：第一类为低强度合金，主要用于嵌体一类；第二类为中等强度合金，主要用于嵌体及高嵌体一类；第三类为高强度合金，适用于高嵌体、全冠和桥体等；第四类为超高强度合金，主要用于长桥、冠、3/4冠和支架等。由于第四类合金的优良力学性能和稳定性，可在临床的多方面应用，适用性较广而被广泛使用。
为了保证合金具有良好的抗腐蚀性，国际牙科协会(FDI)规定金及铂族元素含量在各类型合金中应不少于75、78、83％(重量)。到了20世纪70年代，由于经济因素，逐步形成以金-银-钯为基体的相对廉价的金合金材料，通常含有(重量％)：金20-60；银0-20；钯10-50；铂0-15；铜0-15；锡或锌0-5；及少量的晶粒细化元素铱和铑等，总的贵金属的含量超过75％(重量)，以保证合金具有足够的抗腐蚀效果。
经对现有技术的文献检索，发现有关专利有，欧洲专利EP0904765：黄金色的牙科合金(Gold Colored Dental Alloy)，其组分重量百分比为金60-90％，银0-20％，钯0-7％，铜0-20％，铂0-11％，其它含有少量的铟、锡、铱等。这些合金适用于牙科铸造用冠、桥体、支架等多方面的应用。但是，没有从根本上解决价格昂贵问题。美国专利US 3961420：能用于牙科烤瓷修复的改进型白色金合金(Dental restoration combining dental porcelain and improved whitegold alloy)，其组分重量百分比为金50-54％，钯27-31％，银11-16％，其它含有少量的铟、锡、铑等。同样是价格昂贵，而且由于钯对合金有漂白作用，使合金变为浅黄色或白色，从而使合金失去良好的视觉效果。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种口腔修复用半贵金属铸造合金，使其在不降低合金的性能和临床使用效果的前提下，具有良好的力学性能，既适用于临床的多种使用要求，而且成本较低，又具有较好抗腐蚀性和抗过敏性。本发明主要适用于牙科铸造用冠、桥、长桥和支架等。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明合金的成分及所占的重量百分比为：金55.0～60.0，银20.0～25.0，铜10.0～14.0，钯3～8.0，铂0～3.0，锌0～4.0，铱0～0.3。与现有的同类贵金属铸造合金相比，本发明合金中金及贵金属的含量降低约15％左右，降低了合金的成本。通过适当的热处理工艺，使合金的力学性能远远超过ISO及美国牙科协会关于第四类即超高强度合金的标准。通过调整热处理工艺，使合金得到均匀的显微组织，从本质上提高合金的耐腐蚀性。
本发明合金中，金使合金有较强的抗腐蚀性和抗晦暗性，良好的铸造性能、延展性和色泽；铜是主要的合金硬化元素，提高合金的硬度和强度，降低合金的熔点；银可以降低合金密度，同时调节由Au和Cu元素引起的合金红色，降低合金的熔点，增加合金的延伸率和延展性；铂能提高合金的熔点，增加屈服强度，降低合金热膨胀系数，同时，提高合金的耐腐蚀性和抗晦暗性；钯提高合金的熔点，增加合金的硬度，改善其刚性，同时提高合金的抗腐蚀性和合金的强度。实验也证明：在三元系金-银-铜合金中，钯比铂对提高合金强度有更强的作用；但合金中加入钯的含量大于5％(重量)或者铂的含量大于10％(重量)时，可导致合金失去黄金色的暖色调，使合金变为浅黄色或者白色；锌在铸造的过程中阻止金属氧化吸气的作用，增加流动性降低表面张力，提高合金的铸造性能；铱为晶粒细化元素，有助于形成均匀的显微结构，提高屈服强度和延伸率，同时提高合金的硬度和屈服强度。
合金的性能除了与合金的化学成份有关，还与合金的热处理工艺有关。本发明通过调整传统的热处理工艺，使合金硬化温度由传统的450℃降低到300℃。硬化处理15～30分钟后，合金无氧化，表面不变色，合金显微组织均匀，从本质上提高合金的抗腐蚀性。同时，降低合金中金、钯等贵金属元素的含量，使合金又具有相对廉价的价格。
本发明合金可在真空感应或非自耗电弧熔炼，熔炼后的合金在真空炉中浇入预制模型(铜模)中，冷却、取模、冷扎后，切断成规格为1.0mm×10.0mm×7.3mm，重量约为1g/片的成品。
本发明口腔修复用半贵金属铸造合金与现有合金相比，具有以下优点：
(1)成本低：合金成分调整后，金及其它贵金属含量在60～65％的范围内。与背景技术的合金相比，合金中贵金属的总含量降低了15％以上。
(2)具有良好的力学性能和可加工性：在硬化状态下，合金屈服强度(σ0.2)可达740MPa；断裂强度(σb)可达820MPa以上；而延伸率(δ)可达6％以上。本发明合金的力学性能远远超过美国牙科协会(ADA)标准中规定(第四类超高强度合金，在硬化态下的屈服强度为σ0.2＝450MPa，延伸率为δ＝3％)的要求。
(3)合金的热处理工艺简单：调整传统的硬化处理工艺，降低合金的硬化处理温度。本合金的硬化温度为300℃，保温15～30min后，合金表面无氧化层，不变色；同时，合金显微组织均匀，从本质上提高了合金的抗腐蚀性能。
具体实施方式
以下结合本发明内容提供实施例：
实施例一
配制合金，其成份为(重量百分比)：金56，银24.5，铜13，钯5.2，锌0.7，铂0.5，铱0.1。
经真空熔炼或非自耗电弧熔炼成均匀块状合金，并加工成薄片成品。经电弧或感应溶化，浇铸成各种口腔修复成品或力学性能检验试样。样品或试样在700℃下保温15分钟，进行固溶处理；再在300℃下保温20分钟后，进行时效处理，测得合金的性能数据为：颜色：黄色，密度：13.7g/cm3，熔化范围：880-945℃，屈服强度(Hard)：σ0.2＝745±20MPa，断裂强度(Hard)：σb＝820±20MPa，延伸率(Hard)：δ≥6％，维氏硬度：Hv＝250±10。
实施例二
配制合金，其成份为(重量％)：金55，银23，铜10，钯7，锌4，铂0.7，铱0.3。
经真空熔炼或非自耗电弧熔炼成均匀块状合金，并加工成薄片成品。经电弧或感应溶化，浇铸成各种口腔修复成品或力学性能检验试样。样品或试样在700℃下保温15分钟，进行固溶处理；再在300℃下保温15分钟后，进行时效处理，测得合金的性能数据为：颜色：黄色，密度：13.6g/cm3，熔化温度范围：870-930℃，屈服强度(Hard)：σ0.2＝720±20MPa，断裂强度(Hard)：σb＝790±20MPa，延伸率(Hard)：δ≥8％，维氏硬度：Hv＝240±10。
实施例三
配制合金，其成份为(重量％)：金60，银20，铜14，钯3，锌1，铂1.9，铱0.1。
经真空熔炼或非自耗电弧熔炼成均匀块状合金，并加工成薄片成品。经电弧或感应溶化，浇铸成各种口腔修复成品或理化性能检验试样。样品或试样在700℃下保温15分钟，进行固溶处理；再在300℃下保温30分钟后，进行时效处理，测得合金的性能数据为：颜色：黄色，密度：13.9g/cm3，熔化温度范围：875-930℃，屈服强度(Hard)：σ0.2＝740±20MPa，断裂强度(Hard)：σb＝815±20MPa，延伸率(Hard)：δ≥7％，维氏硬度：Hv＝245±10。
实施例四
配制合金，其成份为(重量％)：金57，银25，铜12，钯3，锌0，铂3，铱0。
经真空熔炼或非自耗电弧熔炼成均匀块状合金，并加工成薄片成品。经电弧或感应溶化，浇铸成各种口腔修复成品或理化性能检验试样。样品或试样在700℃下保温15分钟，进行固溶处理；再在300℃下保温30分钟后，进行时效处理，测得合金的性能数据为：颜色：黄色，密度：13.8g/cm3，熔化温度范围：870-940℃，屈服强度(Hard)：σ0.2＝720±20MPa，断裂强度(Hard)：σb＝805±20MPa，延伸率(Hard)：δ≥7.5％，维氏硬度：Hv＝240±10。
实施例五
配制合金，其成份为(重量％)：金58，银20，铜13，钯8，锌1，铂0，铱0。
经真空熔炼或非自耗电弧熔炼成均匀块状合金，并加工成薄片成品。经电弧或感应溶化，浇铸成各种口腔修复成品或理化性能检验试样。样品或试样在700℃下保温15分钟，进行固溶处理；再在300℃下保温30分钟后，进行时效处理，测得合金的性能数据为：颜色：黄色，密度：13.8g/cm3，熔化温度范围：870-930℃，屈服强度(Hard)：σ0.2＝730±20MPa，断裂强度(Hard)：σb＝810±20MPa，延伸率(Hard)：δ≥7％，维氏硬度：Hv＝235±10。

Claims (3)

1、一种口腔修复用半贵金属铸造合金，其特征在于，其成分及所占重量百分比：金55.0～60.0，银20.0～25.0，铜10.0～14.0，钯3～8.0，铂0～3.0，锌0～4.0，铱0～0.3。
2、按权利要求1所述的口腔修复用半贵金属铸造合金，其特征是，通过真空感应或非自耗电弧熔炼，获得合金块体，并加工成薄片成品。
3、按权利要求2所述的口腔修复用半贵金属铸造合金，其特征是，经电弧或感应溶化，浇铸成各种口腔修复成品。
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