DE102006002518A1

DE102006002518A1 - Nichtedelmetall-Dentallegierung

Info

Publication number: DE102006002518A1
Application number: DE102006002518A
Authority: DE
Inventors: Jürgen LINDIGKEIT
Original assignee: Dentaurum JP Winkelstroeter KG
Current assignee: Dentaurum GmbH and Co KG
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2026-01-14
Also published as: DE102006002518B4

Abstract

Um eine Dentallegierung zur Verfügung zu stellen, die als Aufbrennlegierung mit den neueren Keramikwerkstoffen verwendet werden kann, welche auf hoch goldhaltige Legierungen abgestimmt sind, ohne auf Edelmetalllegierungsbestandteile zurückzugreifen, wird vorgeschlagen, dass die Dentallegierung im Wesentlichen besteht aus DOLLAR A 15-30 Gew.-% Cr, DOLLAR A 10-30 Gew.-% Fe, DOLLAR A 0-10 Gew.-% Mo, DOLLAR A 0-2 Gew.-% Mn, DOLLAR A 0-2 Gew.-% Si, DOLLAR A 0- Gew.-% N, DOLLAR A 0,1-0,5 Gew.-% Nb, DOLLAR A 0,1-05 Gew.-% Ta, DOLLAR A sowie herstellungsbedingten Verunreinigungen von jeweils < 0,1 Gew.-% pro Element, DOLLAR A Rest Cobalt, DOLLAR A wobei der Anteil an Chrom gleich oder größer ist als der Anteil an Eisen, jedoch nicht höher als das 1,5-fache des Eisenanteils.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nichtedelmetall-Dentallegierung, insbesondere zur Verwendung als Aufbrennlegierung auf der Basis der Elemente Cobalt und Chrom, d.h. eine so genannte CoCr-Legierung.

Legierungen der eingangs beschriebenen Art werden seit einiger Zeit als Ersatz für edelmetallhaltige Legierungen bei der Herstellung von fest sitzendem Zahnersatz verwendet, bei dem keramische Verblendungen zum Einsatz kommen.

Aus der Verwendung als Dentallegierung ergeben sich schon verschiedene Grenzen der Variation der Legierungsbestandteile und durch die Zielsetzung der Verwendung als Aufbrennlegierung kommt hinzu, dass von der Legierung verlangt werden muss, dass sie einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der möglichst sehr ähnlich zu dem Wert der aufzubrennenden Keramikmaterialien ist.

Während klassische Verblendkeramiken Wärmeausdehnungskoeffizienten von 14,1·10^–6 K^–1 für den Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 500 °C aufweisen, und hierfür auch geeignete Legierungen zur Verfügung stehen, wie z.B. eine Legierung mit 60,8 Gew.-% Co, 28 Gew.-% Cr, 9 Gew.-% W und 1,5 % Si, führen solche Legierungen bei der Verwendung mit neueren Keramikmaterialien (so genannte LFC-Keramiken), die auf hoch goldhaltige Legierungen mit thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 16·10^–6 K^–1 oder mehr abgestimmt sind, zu Problemen. Aufgrund der zu unterschiedlichen Wärme ausdehnungskoeffizienten von Legierungen und Verblendkeramiken kommt es zu inneren Spannungen mit der Folge von Rissbildungen und gegebenenfalls dem Ausbrechen von Teilen der Verblendung.

Bei Aufbrennlegierungen für festsitzenden Zahnersatz ist als weitere Bedingung noch zu beachten, dass die so genannte Vickers-Härte nicht allzu hoch sein darf, und die vorgenannte Legierung genügt dieser Forderung mit einer Vickers-Härte von ca. 280 HV 10.

In der Literatur wurde zur Beherrschung dieser Problematik vorgeschlagen (vgl. EP 1 122 326 A1 ) Cobalt-Chrom oder Nickel-Chrom basierende Legierungen zu verwenden, die als weitere Hauptbestandteile Mangan und/oder Eisen aufweisen.

Diese Legierungen zeigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, die den Werten angenähert sind, die man von den hoch goldhaltigen Legierungen kennt; es besteht jedoch der Nachteil, dass eine ausreichend genaue Anpassung an die LFC-Keramiken nicht möglich ist. Die aufgezeigten Probleme lassen sich damit nur zurückdrängen, aber nicht grundlegend beheben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dentallegierung vorzuschlagen, die als Aufbrennlegierung mit den neueren Keramikwerkstoffen verwendet werden kann, die auf hoch goldhaltige Legierungen abgestimmt sind, ohne auf Edelmetalllegierungsbestandeile zurückzugreifen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Dentallegierung gelöst, welche im Wesentlichen besteht aus

15–30 Gew.-%	Cr
10–30 Gew.-%	Fe
0–10 Gew.-%	Mo
0–2 Gew.-%	Mn
0–2 Gew.-%	Si
0–1 Gew.-%	N
0,1–0,5 Gew.-%	Nb
0,1–0,5 Gew.-%	Ta

sowie herstellungsbedingten Verunreinigungen von jeweils < 0,1 Gew.-% pro Element,
Rest Cobalt,
wobei der Anteil an Chrom gleich oder größer ist als der Anteil an Eisen, jedoch nicht höher als das 1,5-fache des Eisenanteils.

Bei der erfindungsgemäßen Legierung ist nicht nur ein ausreichend hoher Wärmeausdehnungskoeffizient gegeben, um die Legierungen bei festsitzendem Zahnersatz mit den neueren LFC-Keramiken verarbeiten zu können, sondern die Härte der Legierung ist auch ausreichend niedrig für diesen Anwendungsfall. Darüber hinaus kommt eine gerade bei festsitzendem Zahnersatz unabdingbar notwendige ausreichende Korrosionsbeständigkeit hinzu, die vergleichbar ist mit der der bekanntermaßen korrosionsbeständigen herkömmlichen CoCr-Legierungen.

Gegenüber der eingangs genannten Legierung für Keramikmaterialien mit niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten ist zunächst auf das Legierungselement Wolfram verzichtet worden, was zur Folge hat, dass andere Legierungselemente gefunden werden müssen, die das Funktionsspektrum von Wolfram kompensieren.

Bei der erfindungsgemäßen Legierung steht der Anteil von Chrom für Korrosionsbeständigkeit und Passiverungsfähigkeit.

Mit dem Anteil von Eisen wird eine ausreichende Erhöhung des Wärmeausdehnungskoeffizienten erreicht.

Die in geringem Umfang zwingend vorhandenen Bestandteile Niob und Tantal ermöglichen eine feine Mikrostruktur und eine ausreichend hohe Duktilität, um gute mechanische Bearbeitbarkeit sicherzustellen.

Wichtig ist für die erfindungsgemäße Legierung, dass der Anteil an Chrom gleich dem Anteil an Eisen ist oder bis zum 1,5-fachen des Eisenanteils beträgt. Damit wird trotz relativ hohen Eisenanteilen eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit gewährleistet. Das definierte Verhältnis der Anteile von Chrom und Eisen bewirkt dabei, dass gleichzeitig eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Wärmeausdehnung und eine niedrige Härte bei den erfindungsgemäßen Legierungen vorhanden ist.

Bevorzugt beträgt der Anteil an Cobalt an der Dentallegierung 50 bis 65 Gew.-%.

Im Hinblick auf die in jüngerer Zeit in der Literatur beschriebenen medizinischen Erkenntnisse, die Aluminium und Gallium als Legierunselemente unerwünscht erscheinen lassen, ist die erfindungsgemäße Legierung vorzugsweise frei von Aluminium und insbesondere frei von Gallium.

Die Freiheit von Aluminium und Gallium bedeutet, dass der Anteil dieser Elemente in der Dentalllegierung 0,02 Gew.-% oder kleiner ist.

Gleiches gilt bevorzugt für den Anteil von Beryllium an der Dentallegierung.

Ferner ist unter allergenen Gesichtspunkten von Bedeutung, dass die Legierung im Wesentlichen frei von Nickel ist. Für Nickelfreiheit gilt die Obergrenze kleiner oder gleich 0,1 Gew.-%.

Unter den oben bereits diskutierten Gesichtspunkten weist die Legierung bevorzugt einen Wärmeausdehnungskoefizienten im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 500 °C auf, der größer oder gleich 15,9·10^–6 K^–1 ist.

Im Rahmen der angegebenen Bereiche der Legierungsbestandteile sind ganz überwiegend Wärmeausdehnungskoeffizienten von 16 oder auch größer als 16·10^–6 K^–1 möglich.

Die damit gegebene Anpassung an die Keramikmaterialien, die für bestimmte hoch goldhaltige Legierungen entwickelt worden sind, ist damit in ausgezeichneter Weise gelungen.

Bevorzugt weisen die erfindungsgemäßen Legierungen auch eine Härte von maximal 300 HV 10 auf, so dass eine gute zahntechnische Bearbeitung gewährleistet ist und auch nicht keramisch verblendete Bereiche eine Prothese, z.B. metallische Kauflächen, nicht zu einer Schädigung des natürlichen Gegenzahns durch eine zu hohe Abrasionswirkung führen.

Die Erfindung betrifft schließlich noch die Verwendung der vorbeschriebenen Dentallegierung als Keramikaufbrennlegierung.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand des Beispiels und verschiedener Vergleichsbeispiele noch näher erläutert.
Ein typisches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist 51,35 Gew.-% Cobalt, 20 Gew.-% Chrom, 5 Gew.-% Molybdän, 20 Gew.-% Eisen, 1,5 Gew.-% Mangan, 1,5 Gew.-% Silicium und jeweils 0,2 Gew.-% Niob und Tantal auf. Der Stickstoffgehalt liegt bei kleiner 1 Gew.-%.
Tabelle 1
Die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Legierung ist in Tabelle 1 noch einmal im Zusammenhang mit verschiedenen anderen derzeit am Markt angebotenen Aufbrennlegierungen aufgelistet. Diese werden mit ihren Eigenschaften in Tabelle 2 miteinander verglichen, wobei lediglich die erfindungsgemäße Legierung dem eingangs diskutierten Eigenschaftsprofil voll entspricht.
Tabelle 2
Aus Tabelle 2 geht hervor, dass die Härte der Vergleichslegierungen großenteils größer als 300 HV 10 ist und die Wärmeausdehnungskoeffizienten am unteren Bereich einer mit neueren Keramikmaterialien verarbeitbarten Legierung liegen.
Insbesondere liegen diese Legierungen mit ihrem Wärmeausdehnungskoeffizienten deutlich niedriger als die hoch edelmetallhaltigen Legierungen, für die die neueren Keramikmaterialien entwickelt worden sind.
Die erfindungsgemäße Legierung weist nicht nur das oben diskutierte vorteilhafte Spektrum an Eigenschaften auf, sondern hat zusätzlich eine ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit, die gemessen nach ISO 10271 ein Durchbruchpotential von 805 mV aufweist, was dem Wert der klassischen, bekanntermaßen korrosionsbeständigen CoCr-Legierungen entspricht.
Die Ziele der vorliegenden Erfindung wurden insbesondere erreicht, ohne dass medizinisch bedenkliche Legierungselemente wie Nickel, Aluminium, Gallium und Berillium verwendet werde. Die Legierung ist außerdem kostengünstig herzustellen, da keine Edelmetallanteile enthalten sind und auch ein erheblicher Anteil an Eisen in der Legierung verwendet werden kann, was die Kosten der an sich schon günstigen Cobaltchrom-Legierung gegenüber edelmetallhaltigen Legierungen weiter verbessert.

Claims

Nichtedelmetall-Dentallegierung, insbesondere zur Verwendung als Aufbrennlegierung, im Wesentlichen bestehend aus 15–30 Gew.-% Cr 10–30 Gew.-% Fe 0–10 Gew.-% Mo 0–2 Gew.-% Mn 0–2 Gew.-% Si 0–1 Gew.-% N 0,1–0,5 Gew.-% Nb 0,1–0,5 Gew.-% Ta

sowie herstellungsbedingten Verunreinigungen von jeweils < 0,1 Gew.-% pro Element, Rest Cobalt, wobei der Anteil an Chrom gleich dem Anteil an Eisen ist oder bis zum 1,5-fachen des Eisenanteils beträgt.
Dentallegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Cobalt 50 bis 65 Gew.-% beträgt.
Dentallegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung frei von Aluminium ist.
Dentallegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung frei von Gallium ist.
Dentallegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung frei von Beryllium ist.
Dentallegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung frei von Nickel ist.
Dentallegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 500 °C aufweist, der größer oder gleich 15,9·10^–6·K^–1 ist.
Dentallegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung eine Härte von maximal 300 HV 10 aufweist.
Verwendung einer Dentallegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, als Keramikaufbrennlegierung.