CN101490288A - 铸造用金合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于牙科治疗或饰品的铸造用金合金，其显现饱满的金黄色，并且，抑制热变形。该目的通过使用由Au：83.0～90.0质量％、Pt：8.0～10.0质量％、In：1.0～2.0质量％、以及Co：0.1～1.5质量％形成的金合金而达成。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造用金合金。
背景技术
在牙科治疗中，用于制作修复物的铸造用金合金可通过精密铸造赋予其希望的形状，虽然具有与牙齿适合度优异的优点，但由于色调为金属色，与白色的树脂材料或全瓷材料相比，具有美观性差的缺点。
为了弥补铸造用金合金的美观性方面的缺点，一般使用金属陶瓷修复。金属陶瓷修复是在铸造框架上打造由陶瓷粉末形成的牙科用陶坯，经过干燥、烘烤，在金属表面形成细密的陶瓷层的方法。此时，在打造牙科用陶坯之前，铸造体经过称为排气的热处理，在表面形成氧化物层，使其确实地与牙科用陶坯接合。由牙科用陶坯形成的陶瓷层由于具有与天然牙相近的色调，故即使使用金属也可制作美观性优异的修复物。
金属框架为陶瓷层的底料，其色调被陶瓷层的色调反射。金属为白金色时，陶瓷层的色调变暗，不利于美观。而且，修复物为齿冠或牙桥时，底层的金属会沿边缘露出，金属为白色的话，不利于美观。由此，非常优选强金黄色的金属。
作为满足这种需要的现有技术的一个实例，日本特开平1-132728号公报中公开了一种铸造用金合金。该合金的特征在于，由Au：75～98％、Pt：0.1～15％、Fe：0.1～10％、In：0.1～3％、W：0.05～5％形成，具有金黄色。
作为其他的现有技术，具有日本特开2002-129252号公报公开的铸造用金合金。根据该文献的权利要求2，为在Au：82.0～84.0％、Pt：8.9～10.9％、Pd：4.0～6.0％、Ag：0.2～0.5％、Zn：1.5～2.5％、Fe：0.2％、Ir：0.1％中，含有Ta、Sn的铸造用金合金。
发明内容
日本特开平1-132728号公报中公开的合金类中，铸造体的金属组织由白金色的结晶物粒子和富Au的金黄色的基体相的两种相构成。这是因为，在铸造时的凝固过程中，难与Au固溶的Fe和W作为Pt-Fe-W系高熔点金属间化合物而结晶，基体的Pt、Fe、W浓度减少，由此，Au浓度相对增加。为此，在外观上，确实呈现强金黄色。
另一方面，金属陶瓷修复为了表现天然牙的自然的色调，一般进行反复打造、烘烤不同色调的陶坯，表现复杂的色调。陶坯的烘烤通常达到900℃左右的高温，故该合金系具有产生热变形的问题。这是因为，大部分Pt、Fe、W作为粗大粒子而结晶，基体成为低强度、低熔点的富Au相。该合金系因热变形，无法确保与牙齿的适合度，故难以用于大型牙桥等的修复。
日本特开2002-129252号公报中公开的合金系中，由于Zn添加量多，常温下的强度高，含有Pd，故可提高液相点。但是，由于合金组织为Zn、Pd、Pt以及Au的固溶体，因此Au浓度比日本特开平1-132728号公报中公开的合金系的富Au相相对较低，色调为将Au特有的饱满的金黄色稀释后的淡黄色。另一方面，为了增大常温下的硬度而含有很多Zn，因此合金的熔点低，在陶坯烘烤时，由高温而强度降低，因此产生较大的热变形。这样，该合金系所代表的铸造用金合金色调不充分，而且适合度也令人担忧。
如上所述，对铸造用金合金的需求并未充分满足。Au含量高，高品质的铸造用金合金在上述两个实例以外也可获得众多产品，但它们的现有技术，像上述两个实例所代表的那样，可概括为：虽然色调优异，但具有热变形的问题的产品，和色调暗淡，而且具有热变形的问题的产品。
本发明鉴于现有技术中的问题，目的在于提供一种既呈现强金黄色，而且耐热变形优异的铸造用金合金。
本发明是由Au：83.0～90.0质量％、Pt：8.0～10.0质量％、In：1.0～2.0质量％、以及Co：0.1～1.5质量％形成的铸造用金合金。在这里，所谓铸造用金合金，是指进行铸造，赋予其形态的金合金，并不限于牙科领域，当然也可用于饰品及其他用途。
本发明是一种铸造用金合金，特征在于含有0.1～0.5质量％的Fe、Cr、Mn、Mo中的至少一种元素。
本发明是一种铸造用金合金，特征在于含有0.02～1.0质量％的Ir、Rh、Ru、W、Re中的至少一种元素。
本发明是一种铸造用金合金，特征在于用于牙科金属陶瓷修复。
根据本发明，可提供呈强金黄色，并且耐热变形性优异的铸造用金合金。下面论述其理由。
金合金的金黄色伴随Au含量的增加而变浓，但如果Au含量过多则无法获得实用的强度。因此，金合金的一般的设计方法是研究添加元素。在现有技术中，选择Fe、W、Pt、Pd、Zn等添加元素，如上所述，无法使强金黄色和耐热变形性并存。
本发明是由Au：83.0～90.0质量％、Pt：8.0～10.0质量％、In：1.0～2.0质量％、以及Co：0.1～1.5质量％形成的铸造用金合金。本发明的金合金通过细微的Pt-Co分散相的结晶，增加基体的Au浓度，获得饱满的金黄色。基体通过Au与In、Co的固溶强化，可保持实用的强度。而且，通过基体的固溶强化和Pt-Co分散相的分散强化，可抑制热变形。
Au为了表现饱满的金黄色，最低需要83％。Au的含量若超过90％，则热变形变大，而且无法获得实用的强度。最好添加87～90％。
通过添加8％以上Pt，提高金合金的熔点，提高耐热变形性。但是，与Au固溶，使金黄色变淡的效果较强，其上限必须为10％。In具有与Au固溶，使强度提高的效果。不到1％时，其效果不明显，若超过2％，则熔点显著降低，而且金黄色变淡。
在本发明中，Co起到的作用是很显著的。经过深入研究，发现可发挥如下效果。第1，在金合金的凝固过程中，将Pt-Co金属间化合物结晶的效果；第2，固溶于富Au的基体中，使基体强化的效果。为了获得表现出这些效果，呈现饱满的金黄色，而且耐热变形性优异的金合金，Co的添加量最好为0.1～1.5％。若Co少于0.1％，则Pt-Co的结晶不充分，不能充分表现出固溶强化和分散强化，若超过1.5％，则固溶于基体中的Co增加，金黄色变淡。
另外，通过向上述金合金中添加0.1～0.5％的Fe、Cr、Mn、Mo中的至少一种元素，进一步促进Pt的结晶，可获得增加金黄色的效果。添加量不足0.1％时，无法获得该效果，超过0.5％时，固溶于基体中，使金黄色过分地变淡。
而且，通过向上述金合金中添加0.02～1.0％的Ir、Rh、Ru、W、Re中的至少一种元素，进一步促进Pt的结晶，可获得增加金黄色的效果。这些元素熔点显著地高，不固溶于Au，由此，作为结晶粒细微化元素是已知的，但不足0.02％时无法获得该效果，超过1.0％时，结晶出粗大的粒子，丧失分散强化的效果，热变形过大。
另外，上述金合金适合作为牙科用金属而用于金属陶瓷修复。不过，也适用于需要色调和耐热变形性的领域，比如，饰品等，适用领域并不限于牙科。
附图说明
图1是表示实施例和比较例中所示的金合金的色差ΔE*与加热位移D的关系的图。
图2是表示本发明的金合金的剖面组织的一个实例。
具体实施方式
实施例
本发明的实施例的组成示于表1，比较例的组成示于表2。
(金合金的制作)
实施例1所示的组成的铸造用金合金通过以下方法获得。首先通过电弧溶解炉将Au与Pt溶解，然后加入其他的添加元素，进行熔铸。将溶解后的纽扣状的合金轧制至1mm厚，进行剪裁。
实施例2～5和比较例4～5所示的组成的铸造用金合金通过与实施例1同样的方法获得。
实施例6～9和比较例1～3所示的组成的铸造用金合金，除了预先制作Ir、W、Re、Mn或Cr和Pt的母合金，之后将其添加之外，与实施例1同样的方法获得。
(试验片的制作)
实施例和比较例的色调评价用以及热变形评价用的试验片通过以下方法制作。作为饰品业界或牙科技工的精密铸造方法，铸造使用一般的蜡模铸造法。
色调评价用试验片通过制作直径12mm，厚1.2mm的蜡模，由磷酸盐系包埋料进行包埋、烘烤之后，使用反转加压式铸造机进行铸造。接着，从铸造体中去除包埋料，切断注入口，按照#100、#240、#600、#1000的耐水研磨纸的顺序对其一个面进行研磨，用金刚石研磨膏进行抛光，获得镜面的实验片。
热变形评价用实验片按照与上述同样的铸造方法，铸造2mm边长，长50mm的方形棒，假想排气，在大气中，在1000℃的条件下进行10分钟热处理。然后，对除了方形棒端面的4个面，按照#100、#240、#600的耐水研磨纸的顺序进行研磨，用#1000的耐水研磨纸进行精加工。
(色调的评价)
实施例和比较例的铸造用金合金的色调通过与纯金的色差ΔE*进行评价。
色差ΔE*在CIELab色系中，是由两种颜色之间的明度L*、彩度a*和彩度b*的差(ΔL*、Δa*和Δb*)的平方和的平方根而定义的值，是定量地表示通过肉眼难以判断的色调的差的指标。
色差ΔE*越大，两种颜色之间的差距越大，显示出色调差异。
通过色差仪(ビツクガ—ドナ—、カラ—ガイド)检测纯金镜面和通过上述方法制作的试验片镜面的ΔL*、Δa*和Δb*，求出色差ΔE*。
结果示于表1和表2。
(热变形的评价)
实施例和比较例的铸造用金合金的热变形通过测定加热位移D进行评价。对金属加热，一般强度降低，通过自重而热变形。为了评价其程度，将金属棒的一端固定，在保持水平的悬臂状态进行加热，测定垂直位移量。试验片使用通过上述方法制作的试验片，加热条件为在1000℃的Ar气体中加热10分钟，通过精度0.05mm的高度尺测定从固定端起约40mm的垂直位移量，从而求出加热位移D。根据该评价方法，可通过单纯形状的试验片和非氧化气氛的加热，排除误差因素，再现性良好地定量地求出因自重而产生的热变形。
结果示于表1和表2
【表1】
表1——实施例
【表2】
表2——比较例
(结果)
实施例1～实施例4所示的铸造用金合金为权利要求1所述的金合金。加热位移D为1.8mm以下，并且，色差ΔE*为23以下。
实施例5和实施例6所示的铸造用金合金为权利要求2所述的金合金。D为1.4mm以下，并且，ΔE*为22以下。除了Fe和Cr以外，添加Mn、Mo也是一样的。
实施例7和实施例9所示的铸造用金合金为权利要求3所述的金合金。D为1.8mm以下，并且，ΔE*为21以下。除了Ir和Re以外，添加Rh、Ru、W也是一样的。
比较例1、比较例4以及比较例5中，ΔE*为23以下，仍然是优异的金黄色。但是，这些比较例中，D为2.3mm以上，耐热变形性不足。
比较例2和比较例3是市售金合金的实例，但ΔE*为25，金黄色较淡，为淡黄色。而且D为2.7mm以上，耐热变形性不足。
图1是实施例和比较例的D和ΔE*的关系。本发明实施例所示的全部金合金的D为1.8mm以下，比较例所示的全部金合金的D为2.3mm以上。实施例中所示的金合金的热变形比比较例小很多，修复物与牙齿的适合度可靠，可提高边缘封锁性，可有效抑制二次龋齿。而且，实施例所示的所有金合金的色差ΔE*为23以下，具有强金黄色。
图2是实施例2所示的金合金的剖面组织。由EDS进行的元素分析的结果，确认由以Pt和Co为主的相构成的细微的分散相，和以Au、In以及Co为主的固溶相构成基体。其他实施例为与此相同的组织。对比较例1、比较例4和比较例5所示的金合金的分散相也进行了观察，但加热位移大，分散强化的效果无法被承认。
根据上述实验的验证表明，本发明所示的组成的铸造用金合金的加热位移为1.8mm以下，与纯金的色差为23以下，与现有技术相比，呈现强金黄色，同时，耐热变形性优异。
工业上利用的可能性
本发明可用于牙科治疗或饰品中使用的铸造用金合金的产业领域。
Claims (4)
1.一种铸造用金合金，其特征在于，由Au：83.0～90.0质量％、Pt：8.0～10.0质量％、In：1.0～2.0质量％、以及Co：0.1～1.5质量％形成。
2.根据权利要求1所述的铸造用金合金，其特征在于，含有0.1～0.5质量％的Cr、Mn、Fe、Mo中的至少一种元素。
3.根据权利要求1或2所述的铸造用金合金，其特征在于，含有0.02～1.0质量％的Ir、Rh、Ru、W、Re中的至少一种元素。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的铸造用金合金，其特征在于，用于牙科金属陶瓷修复。
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