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Verfahren zur Herstellung eines künstlichen Porzellanzahnes Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines künstlichen Porzellanzahnes,
bei dem die Rohporzellanmasse nach dem Einbetten eines aus Palladium oder einer
hochpalladiumhaltigen Legierung gebildeten Verankerungshülse bis zur Sinterung gebrannt
und dann in die Verankerungshülse ein Verankerungstift eingelötet wird.
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Es ist seit vielen Jahren bekannt, künstliche Gebisse so herzustellen,
daß mit einem Verankerungsstift versehene Porzellanzähne mittels der an ihrem freien
Ende einen erweiterten Kopf tragenden Verankerungsstifte in das Material der Gebißplatte
eingebettet und auf diese Weise fest und sicher durch mechanische Mittel an der
Gebißplatte befestigt werden.
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Als die Herstellung künstlicher Porzellanzähne mit Verankerungsstiften
vor vielen Jahren begonnen wurde, stand als geeignetes Metall zur Bildung der Stifte
nur Platin zur Verfügung, da allein Platin den Brenn- oder Schmelztemperaturen von
Porzellan ohne Beschädigung oder Oxydation des Metalls widerstehen konnte. Platin
war aber außerordentlich kostspielig zu dieser Zeit, und obwohl nur geringe Mengen
zur Bildung eines Stiftes erforderlich sind, haben die Kosten für das Platin die
Herstellungskosten der Zähne außerordentlich erhöht. Infolgedessen wurden damals
zahlreiche Versuche zur Herstellung künstlicher Zähne durchgeführt, bei denen der
Platinbedarf auf ein Mindestmaß zurückgeführt war.
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Auf diese Bemühungen ist die bekannte Anwendung einer kleinen metallischen
Verankerung aus Edelmetall oder einer Legierung aus solchen Metallen zurückzuführen,
die in die Rohporzellanmasse des herzustellenden Zahnes eingebettet wird und beim
anschließenden Brennen des Prozellanes bis zur Sinterung den hohen Schmelztemperaturen
zu widerstehen vermag.
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An diese im Innern des Porzellanzahnes liegende hülsenartige Verankerung
wird dann der Verankerungsstift angelötet, der aus billigerem Metall als Edelmetall,
z. B. Nickel, besteht, und der mit einem Überzug aus Gold oder einer Legierung von
Edelmetallen versehen ist.
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Die Verankerungshülsen für Verankerungen dieser Art wurden, ähnlich
wie früher die Verankerungsstifte, zunächst aus Platin oder Legierungen hergestellt,
die zum großen Teil aus Platin bestanden.
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Als um die Zeit des ersten Weltkrieges eine starke Verknappung an
Platin und damit zusammenhängend eine beträchtliche Preissteigerung eintrat, wurde
nach geeignetem Ersatz für Platin gesucht und eine Vielzahl entsprechender Legierungen
entwickelt. Eine dieser Legierungen, die heute noch in Gebrauch ist, besteht aus
65ovo Gold und 35o Palladium. Diese Legierung widersteht der Schmelztemperatur von
Porzellan, die etwa bei 1200 bis 13000 C liegt, und
oxydiert nicht sichtbar, wobei
sie eine geeignete Lötfläche bildet, an der ein Verankerungsstift fest angelötet
werden kann.
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Die später eingetretene Aufwertung von Gold und die damit verbundene
Preiserhöhung ließ jedoch die weitere Anwendung von Gold für Zahnverankerungen nicht
wünschenswert erscheinen. Es wurde daher versucht, Legierungen mit einem niedrigeren
Goldgehalt zu entwickeln, die zu weit verbreiteten anderen Legierungen, z. B. Legierungen
aus 60 bis 85°/o Palladium, 2 bis 10o Silber und dem restlichen Anteil aus Gold
und/oder Platin führten. Diese Legierungen entwickeln, wenn sie als Verankerung
in Zähnen dem normalen Brennprozeß unterworfen werden, ebenso wie die erwähnten
Legierungen aus 65e/o Gold und 35°/o Palladium oder 50°/o Gold und 50°/o Palladium
keinen sichtbaren tSberzug aus Palladiumoxyd und sind daher in dieser Hinsicht für
künstliche Zähne brauchbar. Derartige Legierungen sind ebenso wie weitere für Verankerungselemente
künstlicher Zähne bekannte Legierungen, die mindestens 80°/o bzw. bis zu 90e/o Palladium
enthalten, auch vom Standpunkt der Materialkosten aus gesehen, vorteilhaft, weil
Palladium wesentlich preisgünstiger ist als z. B. Gold.
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Vom Kostenstandpunkt aus wäre es an sich überhaupt am zweckmäßigsten,
zur Herstellung von Verankerungshülsen für künstliche Zähne möglichst reines Palladium
zu verwenden. Hierbei ergaben sich aber
bisher Schwierigkeiten,
weil bei Anwendung von reinem Palladium oder von Palladiumlegierungen mit sehr hohem
Palladiumgehalt (etwa über 90°/o) an zwei Stellen der Verankerungshülse bzw. des
Zahnes »Verfärbungen« entstehen, nämlich einerseits an den Außenflächen der Verankerungshülse,
d. h. an den in Berührung mit dem Porzellan des Zahnes befindlichen Flächen der
Hülse, und andererseits an den Innenflächen der Hülse.
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Die letztere Verfärbung beeinträchtigt, da sie auf die Bildung von
Palladiumoxyd zurückzuführen ist, das nachfolgende Einlöten des Verankerungsstiftes,
beeinflußt aber die Färbung des Zahnes nicht, da sie selbst dann, wenn sie nach
dem Einlöten des Stiftes noch vorhanden wäre, nicht durch das Porzellan des Zahnes
durchscheint.
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Wenn bei einem bekannten Vorschlag für die Bildung von Verankerungselementen
aus einer Legierung mit mindestens 8001o Palladium von der Gefahr der Verfärbung
des die Hülse umgebenden Zahnteiles gesprochen oder an anderer Stelle gesagt ist,
daß eine Verfärbung der Zähne beim Einbrennen der Verankerungselemente nicht auftrete,
so geht hieraus nicht klar hervor, welche der beiden genannten Verfärbungen gemeint
ist. Es kann angenommen werden, daß die zuerst genannte Verfärbung gemeint ist,
die, wenn sie auftreten würde, zweifellos die Färbung des Zahnes beeinflussen würde.
Es kann aber auch sein, daß aus der beim Betrachten der fertigen Hülse ohne weiteres
sichtbaren Verfärbung an den Innenflächen der Hülse gefolgert wurde, daß auch eine
Verfärbung an den Außenflächen der Hülse vorhanden sein müsse, die nun nicht sichtbar
sei.
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Aus dem bekannten Vorschlag geht im übrigen deutlich hervor, daß
die dort offenbarte Erfindung, die zwar ebenfalls das Problem der Anwendung von
Palladium bei Verankerungselementen behandelt, dieses Problem in der Hauptsache
nur vom Gesichtspunkt der »Verfärbung« her betrachtet und hierfür die Anwendung
einer bestimmten Palladiumlegierung in Vorschlag bringt. Außer dieser »Verfärbung«
standen und stehen aber der Anwendung von reinem Palladium oder Legierungen mit
hohem Palladiumgehalt noch zwei weitere Schwierigkeiten im Wege. Die eine Schwierigkeit
besteht in der Eigenschaft von Palladium, Gas zu absorbieren und zu entwickeln,
das die innige Verbindung zwischen der Außenfläche der Hülse und dem die Hülse umgebenden
Porzellan des Zahnes beeinträchtigt und somit den künstlichen Zahn schwächt.
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Die andere Schwierigkeit ist darin zu sehen, daß auf den nicht von
Porzellan umgebenen Innenflächen der Hülse beim Erhitzen des Palladiums auf die
Brenntemperatur des Zahnes und beim anschließenden Als kühlen ein blauschwarzer
und daher leicht erkennbarer Belag aus Palladiumoxyd entsteht, der das Einlöten
des Verankerungsstiftes beeinträchtigt.
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Durch die vorliegende Erfindung sollen alle diese Schwierigkeiten
beseitigt und demgemäß ein Verfahren zur Herstellung von künstlichen Zähnen aus
Porzellan mit in dem Porzellan eingebetteten Verankerungshülsen aus möglichst reinem
Palladium geschaffen werden, bei dem die bisher der Anwendung von Palladium entgegenstehenden
Nachteile vermieden sind.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Palladiumlegierung
vor ihrer Formung zur Verankerungshülse einer Glühbehandlung in einer Atmosphäre
unterworfen sind, welche vorzugsweise
Wasserdampf, Wasserstoff oder Stickstoff zusammen
mit kleinen Mengen von Wasserstoff enthält und nach dem Einbetten der Verankerungshülse
in die Porzellanmasse die Bildung von Gasblasen an der Grenzfläche zwischen Verankerungshülse
und Porzellanmasse beim Brennen derselben bis zur Sinterung verhindert, und daß
der fertig gebrannte Zahn zur Beseitigung des infolge des Brennens des Zahnes an
der freiliegenden Innenfläche der Verankerungshülse gebildeten Palladiumoxydes durch
Reduktion oder Zersetzung beim Einlöten des Verankerungssti ftes durch Anwendung
eines eine hohe Löttemperatur erfordernden Lotes auf eine Temperatur von etwa 7900
C erhitzt wird.
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Erfolgt die Herstellung eines Zahnes in dieser Weise, wird einerseits
eine einwandfreie Befestigung einer aus reinem oder nahezu reinem Palladium bestehenden
Verankerungshülse im Porzellanmaterial des Zahnes und andererseits eine einwandfreie
Befestigung des Verankerungsstiftes in der Hülse erreicht, wobei auch eine Verfärbung
des Zahnes vermieden ist.
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Im Zusammenhang mit dem erwähnten bekannten Vorschlag ist zwar erwähnt,
daß es gegebenenfalls zweckmäßig sein könne, die fertige Hülse selbst oder die zu
ihrer Herstellung verwendeten Bänder oder Drähte vor ihrer Verwendung bzw. im Laufe
des Verarbeitungsvorganges einer Glühbehandlung im Hochvakuum zu unterziehen. Aus
dem Vorschlag ist aber eindeutig zu entnehmen, daß die dort erwähnte Glühbehandlung
weder für die Verfärbung noch für die innige Verbindung der Verankerungshülse mit
dem Porzellan des Zahnes für erforderlich gehalten wurde.
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Im übrigen ist dort die Glühbehandlung immer nur in Verbindung mit
einer Legierung offenbart, die außer Palladium und Silber oder Gold noch Bor und
Iridium in bestimmten Anteilen enthält, während bei der vorliegenden Erfindung die
Glühbehandlung ein wesentliches Merkmal des Verfahrens in Verbindung mit einer Legierung
darstellt, die außer einem über 90°/o liegenden Anteil von Palladium nur Silber
oder Rhodium enthält.
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In dieser Verbindung ist die Glühbehandlung, die beim Gegenstand
der Erfindung vor dem Einbetten der Hülse in den Zahn stattfindet, zweifellos neu
und ein Merkmal, durch das die Anwendung von Palladium oder einer Legierung mit
hohem Palladiumgehalt auch ohne Verwendung von Bor zur Herstellung künstlicher Zähne
in vorteilhafter Weise ermöglicht wird. Außerdem ist in dem älteren Vorschlag nur
die Glühbehandlung im Hochvakuum erwähnt, während nach der vorliegenden Erfindung
die Glühbehandlung in einer Atmosphäre stattfindet, welche nach dem Einbetten der
Hülse in die Porzellanmasse die Bildung von Gasblasen beim Brennen des Zahnes verhindert
und z. B.
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Wasserdampf, Wasserstoff oder Stickstoff mit so viel Wasserstoff enthält,
daß die Gewähr gegeben ist, daß der in gewöhnlichem Stickstoff enthaltene Sauerstoff
unwirksam gemacht wird.
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Die Anwendung der Glühbehandlung nach der Erfindung ist aber nicht
nur in Verbindung mit einer kein Bor enthaltenden Palladiumlegierung neu, sondern
sie ist auch neu in der beanspruchten Kombination mit dem Einlöten des Stiftes bei
einer Temperatur von 7900 C. Zwar sind Silberlote zum Löten von Edelmetallen bei
Temperaturen von 770 bis 8300 C durch das DIN-Blatt 1735 bekannt; in diesem Blatt
ist aber in keiner Weise angegeben, daß die Verlötung von Palladium bei 770 bis
8300 C erfolgen soll. Hierdurch wird aber im Zusammenhang mit den sonstigen Kombinationsmerkmalen
der Erfindung eine
besonders vorteilhafte Wirkung erreicht, die
darin be steht, daß das Palladiumoxyd auf der Innenseite der Verankerungshülse zersetzt
wird, wodurch nicht nur die an sich unschädliche Verfärbung an dieser Stelle verschwindet,
sondern auch zugleich eine einwandfreie Verlötung des Verankerungsstiftes in der
Hülse ohne Beeinträchtigung durch einen Oxydbelag erreicht wird. Zur Erläuterung
dieser vorteilhaften Wirkung ist zu erwähnen, daß beim Einführen eines mit Silberlot
verseheilen Stiftes in die auf der Innenseite mit dem Oxydbelag bedeckte Palladiumhülse
bei einer Temperatur von etwa 7900 C einerseits das Palladiumoxyd zersetzt wird
und andererseits das Silberlot schmilzt, so daß es die Innenfläche der Hülse bedeckt
und verhindert, daß die Hülse beim anschließenden Abkühlen des Zahnes eitschließlich
der Verankerung auf eine Temperatur (Raumtemperatur), bei der eine nicht mit Silberlot
bedeckte Hülse sonst oxydieren würde, oxydieren kann.
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In der nachfolgenden Beschreibwlg sind Einzelheiten von Zähnen mit
Verankerungen und daran be festigten Verankerungsstiften in Übereinstimmung mit
den vorerwähnten vorteilhaften Merkmalen der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung stellt dar Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Frontalzahn
in einer sich labial-lingual erstreckenden Ebene mit einer in ihm eingebetteten
Verankerung und an dieser angelötetem Stift, Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt
in der gleichen Ebene wie nach Fig. 1, der im vergrößerten Maßstab ein Ausführungsbeispiel
der Zahnverankerung an einem Formstiel zeigt, wie er beim Umhüllen der Verankerung
durch die Rohporzellanmasse beim Formen des künstlichen Porzellanzahnes verwendet
wird, Fig. 3 einen der Fig. 2 ähnlichen Schnitt, aber mit abgenommenem Formstiel,
wobei die Relativlage der Verankerung in dem Porzellanzahn nach dem Brennen und
in dick gezeichneten Linien eine Schicht Palladiumoxyd gezeigt ist, die sich auf
der Innenfläche der Verankerung bildet, Fig. 4 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 2
und 3, aber mit einem Stift, der - wie es bei dem fertigen Porzellanzahn der Fall
ist - an der Verankerung angelötet ist.
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Künstliche Porzellanzähne, wie der mit 10 bezeichnete und in Fig.
1 im vertikalen Längsschnitt dargestellte Zahn, werden in geeigneten Formen hergestellt,
die gegebenenfalls mit Mitteln zum erleichterten Einsetzen einer Verankerung 12
in dem Zahn versehen sind. Verschiedene Arten von Formen sind für diesen Zweck geeignet.
Gewöhnlich bestehen die Formen aus wenigstens zwei trennbaren Formteilen, die bei
ihrem Zusammensetzen einen Hohlraum bilden, in dem der Zahn 10 geformt wird.
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Einer der Formteile ist gewöhnlich mit einem Stiel 14 versehen, wie
er in Fig. 2 der Zeichnung teilweise dargestellt ist. Die Verankerung 12, die aus
Metall besteht und bei der dargestellten Ausführungsform tassen- oder napfförmig
ausgebildet ist, ist verschieb) bar und abnehmbar am freien Ende des Stieles 14
angebracht, der selbst an dem einen der nicht dargestellten Formteile befestigt
ist, derart, daß die Veranke rung 12 von dem Stiel 14 in dem Hohlraum der Form gehalten
wird. In diesen Hohlraum wird eine bestimmte Menge der Rohzahnmasse, die Porzellanbestandteile
wie pulverisierten Feldspat und ein organisches Bindemittel enthält, in knetbarem
Zustand eingebracht, so daß sie die am Ende des Stieles 14 angebrachte Verankerung
12 umgibt. Die Rohzahnmasse wird dabei
so stark in die Form eingepreßt, daß sie die
Verankerung mit inniger Berührung dicht umschließt, worauf gewöhnlich der so geformte
Rohzahn, während er sich noch in den Formteilen befindet, eine gewisse Zeit lang
bei genügender Temperatur von etwa 260 oder 3150 C gebrannt wird, bis die Feuchtigkeit
aus dem geformten Rohzahn entfernt ist und dieser so weit erhärtet ist, daß er,
ohne Brüche oder Verformung befürchten zu müssen, weiterbehandelt werden kann.
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Nach diesem anfänglichen Brennen, das nicht mit so hoher Temperatur
erfolgt, daß das Rohporzellan schmilzt, wird der roh geformte Zahn bzw. Zahnkörper
in bei der Herstellung von künstlichen Zähnen bekannter Weise auf einen Halter gebracht,
der gegen hohe Temperaturen widerstandsfähig ist, und dann in einen Brennofen eingeführt,
in dem der Zahnkörper so weit erhitzt wird, daß zunächst das gegebenenfalls verwendete
Bindemittel abbrennt und dann die Porzellanteilchen so miteinander verschmelzen,
daß der Zahn 10 homogen und fest wird. Beim Aneinanderschmelzen der Porzellan'teilchen
wird der Zahn 10 auch mit der Verankerung 12 fest verschmolzen. Aus den Darstellungen
in den verschiedenen Figuren ist ersichtlich, daß die Verankerung bei der gewählten
Ausführungsform mit einem Ringflansch 16 versehen ist, welcher die Verankerung im
Innern des den Zahn 10 bildenden Körpers festhält.
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Wenn die Verankerung 12 entweder aus im wesentlichen reinen Palladium
oder einer Legierung mit verhältnismäßig hohem Palladiumgehalt besteht wie nachstehend
im einzelnen erläutert wird, oxydiert die Innenfläche der Verankerung 12 nachdem
sie den erhöhten Brenntemperaturen von etwa 1230 oder 12600 C ausgesetzt und dann
z. B. auf Raumtemperatur abgekühlt worden ist. Demgemäß zeigt sich, wenn der gesinterte
bzw. zusammengeschmolzene Zahn, der die Verankerung 12 enthält, auf Raumtemperatur
abgekühlt wird, daß die Innenfläche der Verankerung mit einer Schicht 18 von dunkelblauem
Palladiumoxyd überzogen ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Innenfläche
12 der Verankerung durch die Öffnung 20 hindurch, die beim Herausziehen des Stieles
14 aus dem geformten Zahn 10 in diesem gebildet wird und die auch zur Aufnahme des
Verankerungsstiftes 22 dient, der Brennatmosphäre ausgec setzt ist.
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Bisher wurde offenbar angenommen, daß die Bildung einer solchen Palladiumoxydschicht
auf der Innenfläche der Verankerung eines Zahnes die Bildung einer zuverlässigen
Verlötung zwischen der Verankerung und einem in sie eingesetzten Stift beeinträchtigen
würde. Außerdem war man vermutlich der Meinung, daß die dunkelblaue Farbe des Palladiumoxydes
dem Zahn ein dunkles Aussehen geben und diesen für den Gebrauch unerwünscht machen
würde. Jedenfalls ist nach Kenntnis der mit der betreffenden Entwicklung vertrauten
Fachkreise bisher weder im wesentlichen reines Palladium noch eine oxydierbare Legierung
mit hohem Palladiumgehalt für Zahnverankerungen zur Anwendung gekommen.
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Es wurde jedoch festgestellt, daß, wenn ein Stift, wie der in Fig.
4 mit 22 bezeichnete Stift, der z. B. aus Nickel besteht und mit einem Überzug aus
Gold oder einer Goldlegierung versehen ist, durch Silberlot 24 an der tassen- oder
napfförmigen Verankerung 12 angelötet wird, die hohe Temperatur von etwa 7900 C
und das zur Vermeidung der Oxydation des Silberlotes erforderliche Flußmittel das
Palladiumoxyd abbauen oder zersetzen, wobei eine innige und feste Verbindung zwischen
der Verankerung 12 und dem
Stift 22 entsteht. Es wurde festgestellt,
daß die Lötfuge eine der stärksten Stellen in dem fertigen Zahn darstellt und daß
bei Festigkeitsprüfungen entweder der Porzellanzahn selbst oder der Stift, in keinem
Fall aber die Lötfuge zerstört wird. Beim Auftrennen von derart angelöteten Stiften
mit Verankerungen innerhalb von Porzellanzähnen hat es sich gezeigt, daß die Lötfuge
in jeder Beziehung solchen Lötfugen gleichzustellen ist, die bei sogenannten nichtoxydierbaren
Verankerungsmassen erreicht werden.
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Der Umstand, daß das Rohmaterial, aus dem der Zahn geformt wird,
die Verankerung 12 heim Formen des Zahnes und auch beim Erhitzen des Zahnes auf
die hohen Brenntemperaturen dicht umschließt, bewirkt, daß die von dem Rohporzellan
dichtschließend überdeckte Außenfläche der Verankerung 12 beim Abkühlen gegen Oxydation
geschützt wird. Obwohl die innere Fläche der Verankerungen bei der Behandlung oxydiert,
bleibt also die Außenfläche der Verankerung klar, so daß die Vereinigung zwischen
dem geschmolzenen Porzellanmaterial und der Verankerung außerordentlich innig und
fest wird und sowohl diese Verbindung als auch die Färbung des Zahnes nicht durch
eine etwaige Bildung von Palladiumoxyd beeinträchtigt wird.
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Es können vorzugsweise entweder im wesentlichen reines Palladium
oder Legierungen von hohem Palladiumgehalt zur Herstellung von Verankerungen verwendet
werden. Maßgebend ist dabei der Preis im Verhältnis zu anderen Edelmetallen, wobei
zu beachten ist, daß nur Edelmetalle für den genannten Zweck in Frage kommen. Jedoch
ist ein weiterer Faktor, der die Anwendung von Verankerungen der erwähnten Art begünstigt,
darin zu sehen, daß Palladium sich besser mit Feldspatporzellan verträgt, weil sein
Ausdehnungskoeffizient näher bei dem von Porzellan liegt als der von hohen Goldlegierungen.
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Wenn die Verankerung härter sein soll, als es mit im wesentlichen
reinem Palladium erreicht werden kann, können mit dem Palladium kleine Anteile von
Edelmetallen, wie z. B. Silber, Gold, Platin, Iridium, Rho dium und Ruthenium, legiert
werden. In der nachstehenden Tabelle sind Legierungen angegeben, die außer reinem
Palladium Anwendung finden können.
| 1 2 3 |
| Palladium . . . . . . . . . . . . . 95% 90% 97,5% |
| Silber............................. 5% 10% - |
| Rhodium ............................- - 2,5% |
Die Anteile sind dabei in Gewichtsprozent angegeben. ÄVie bereits erwähnt, bestand
ein anderer Grund, der bisher gegen die Verwendung von Palladium in künstlichen
Porzellanzähnen sprach, vermutlich darin, daß Gase in Palladium gelöst bzw. aufgenommen
werden. Wenn normal behandeltes Palladium oder Legierungen mit hohem Palladiumgehalt
für Zahnverankerungen verwendet werden, so neigen die in ihm gelösten bzw. enthaltenen
Gase besonders bei den hohen Sintertemperaturen für Porzellan dazu, aus der Verankerung
auszuscheiden und zwischen der Verankerung und dem sie umgebenden Porzellanmaterial
Blasen zu bilden. Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß, wenn sich an der Außenfläche
der Verankerung eine große Anzahl von Blasen bilden, die Verankerung sich in dem
Zahn lockert, so daß ein an die Verankerung angelöteter Stift und der Zahn die Neigung
haben, sich relativ zueinander zu bewegen. Dies
kann leicht zur Lockerung eines Zahnes
in einem künstlichen Gebiß führen.
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Es ist nun aber festgestellt worden, daß, wenn Palladium oder Legierungen
von hohem Palladiumgehalt verwendet werden, bei bestimmten Atmosphären einem Glühprozeß
unterworfen werden, die Bildung von Gasblasen an der Verankerung beim Brennen der
Rohzähne entweder ganz vermieden oder auf ein geringes Maß zurückgeführt wird. Geeignet
hierfür ist z. B. eine Atmosphäre, die Wasserdampf enthält; andere sind Wasserstoff
oder Stickstoff, der kleine Mengen von Wasserstoff enthält, so daß die Gewähr gegeben
ist, daß etwa in gewöhnlichem Stickstoff enthaltener Sauerstoff unwirksam gemacht
wird.
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Andere geeignete Atmosphären sind Edelgase, wie Argon und Helium.
Auch die Behandlung im Vakuum hat sich als geeignet erwiesen.
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Bei der industriellen Herstellung von künstlichen Zähnen werden die
Metall- oder Legierungsstützen, die für die Verankerungen verwendet werden, gewöhnlich
einer Glühbehandlung unterworfen, um die Verwandlung des Gußrohlings zur Bildung
der Verankerung in Drahtstreifen obere Plättchen zu ermöglichen. Die fertig geformte
Verankerung, wie sie in den Zähnen verwendet wird, wird gewöhnlich keiner Glühbehandlung
unterworfen. Die Glühzeit und -temperaturen sind naturgemäß abhängig von der Größe,
Gestalt und Form des Palladiums heim Glühen sowie dem Umfang des vorher kalten Stückes
und der exakten Glühweise. Es wurde gefunden, daß, insbesondere wenn Palladium in
Draht oder Streifen von kleinerem Durchmesser überführt wird, das Ausglühen in Litzen
dem Ausglühen in Windungen vorzuziehen ist. Wie auch immer die Ausglühbedingungen
sein mögen, so müssen die Temperatur und Zeit der Glühbehandlung derart geregelt
werden, daß das Palladium erweicht und die Werkstückhärtung beseitigt wird, um die
zusätzliche Bearbeitung zu ermöglichen. Außerdem muß die das Palladium umgebende
Atmosphäre die Oxydation oder die Karburierung des Metalles verhüten. Bevorzugte
Atmosphären sind Wasserdampf, Wasserstoff oder Stickstoff mit über 70/o Wasserstoff.
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Weniger gute, aber brauchbare Verankerungen aus Palladium konnten
beim Ausglühen in Luft bei der geringstmöglichen Temperatur von etwa 5400 C für
besonders bearbeitetes Palladium erreicht werden, das anschließend zum Reduzieren
des beim Ausglühen gebildeten Oberflächenoxydes in verdünnter Ameisensäure oder
Alkohol abgeschreckt wurde.
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Obgleich die Erfindung auf Feststellungen und praktischen Erfahrungen
der erwähnten Behandlungen beruht, lassen sich die beobachteten Ergebnisse wie folgt
begründen. Es ist auf dem Gebiet der Edelmetalle seit langer Zeit bekannt, daß die
Oberfläche von Palladium in beträchtlichem Umfang mit körnigen und zuweilen blasenziehenden
Ausscheidungen bedeckt wird, wenn sie abwechselnd in einer oxydierenden und reduzierenden
Atmosphäre geglüht wird.
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Es ist anzunehmen, daß diese Oberflächenstörung auf der Wechselwirkung
von oxydierenden und reduzierenden Gasen in dem Metall beruht. Wenn z. 13.
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Palladium zuerst in Luft geglüht wird, so tritt etwas Sauerstoff in
das Palladium ein und breitet sich in ihm bis zu einer Tiefe aus, die von der Glühzei',t
und der Glühtemperatur abhängig ist. Dieser Sauerstoff wird in dem Metall gelöst
und ist nicht abhängig von der Bildung von Palladiumoxyd, das sich bei Temperaturen
über etwa 7900 C nicht bildet. Wenn solches in Luft geglühtes Palladium nun in einer
Wasserstoffatmosphäre
wieder geglüht oder wiedererhitzt wird, so
diffundiert Wasserstoff, der stärker diffundiert als Sauerstoff, in das Sauerstoff
enthaltende Palladium und reagiert mit dem vorhandenen Sauerstoff unter Bildung
von Wasserdampf. Da Dampf nicht aus dem festen Palladium ausdiffundieren kann, so
öffnet sich unter dem Einfluß des durch die hohen Temperaturen erzeugten Druckes
das Gefüge und läßt Grenzkörnungen entweichen, wobei sich Blasen bilden können.
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Hierdurch wird eine im Vergleich zur ursprünglichen ungestörten Oberfläche
wesentlich vergrößerte Oberfläche von rauher Beschaffenheit erzeugt, und außer dem
hat das Palladium häufig unter der Oberfläche liegende Lücken. Der entgegengesetzte
Wechsel von einer anfänglichen Wasserstoffatmosphäre zu einer anschließenden oxydierenden
Atmosphäre erzeugt eine Oberflächenstörung von wesentlich geringerem Ausmaße oder
gar keine Störung. Dieser Unterschied im Verhalten, der davon abhängt, ob entweder
Wasserstoff oder Sauerstoff (Luft) als anfängliche Atmosphäre verwendet wird, ist
offensichtlich die Ursache für den Unterschied im Umfang der Diffusion dieser Gase
in dem Metall.
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Bei dem üblichen Verfahren zur Herstellung künstlicher Zähne wird
im Zahn angrenzend an die Verankerung beim Erhitzen durch das Aufbrennen des organischen
Bindemittels automatisch und notwendig eine anfängliche reduzierende Atmosphäre
entwickelt.
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Diese reduzierende Atmosphäre wird normalerweise bei Beendigung des
Aufbrennvorganges und dem Beginn des Oxydationsvorganges bei einer Temperatur von
etwa 9850 C beseitigt. Für das Gleichgewicht beim Brennvorgang des Zahnes befinden
sich der Zahn und die Verankerung in einer oxydierenden Atmosphäre, aber der Sauerstoffdruck
auf die mit dem Porzellan in Berührung stehende Fläche der Verankerung ist abhängig
von dem Partialdruck des Sauerstoffs im Porzellan, der nach Art eines Flußmiftels
wirkt, das die Oxydation der Verankerung verhindert.
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Auf diese Weise hat die übliche Zahnherstellung einen Wechsel der
Atmosphäre zur Folge, aber der Wechsel erfolgt von einer anfänglichen reduzierenden
Atmosphäre aus zu einer folgenden oxydierenden Atmosphäre, und von einem derartigen
Atmosphärenwechsel ist bekannt, daß er viel weniger schwerwiegende Flächenstörungen
verursacht als der Wechsel von einer oxydierenden Atmosphäre zu einer reduzierenden
Atmosphäre. Die vorhergehenden Feststellungen setzen naturgemäß voraus, daß die
Verankerung nicht vorher einer oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt wurde. Diese Voraussetzung
konnte bis zur vorliegenden Erfindung für reines Palladium oder die gewöhnlichen
Verankerungslegierungen, die üblicherweise in Luft oder in einer einen wesentlichen
Anteil von Sauerstoff enthaltenden Gas-Brennofenatmosphäre geglüht werden, nicht
erfüllt werden.
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Wenn daher das Palladium, wie es für Edelmetalle oder Legierungen
üblich war, einer Glühbehandlung in Luft oder in Atmosphären mit hohem Sauerstoffgehalt
unterworfen und zu einer Verankerung geformt wird, so werden beim Brennen in der
anfänglichen reduzierenden Atmosphäre, die notwendigerweise bei der Herstellung
der Zähne auftritt, schwerwiegende Störungen in der Oberfläche mit der Möglichkeit
der Bildung von unter der Oberfläche liegenden Hohlräumen hervorgerufen.
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Wie oder warum diese Reaktionen in dem an die Verankerung angrenzenden
Porzellan Blasen erzeugen, ist nicht genau bekannt. Es mag sein, daß die
größere
Wirksamkeit der Verankerungsoberfläche, die durch die Vergrößerung der Oberfläche
infolge der Bildung von Rauhigkeiten eintritt, während der Aufbrennperiode eine
größere Karburierung verursacht, die zusammen mit der anschließenden Oxydation beim
Brennvorgang, die Blasen in das Porzellan hineinzwingt. Obwohl aber die genaue Ursache
dieser Blasen nicht bekannt ist, ist es bekannt, daß Verankerungen aus Palladium,
das zuerst einer Glühbehandlung in Luft oder einer Gas-Brennofenatmosphäre unterworfen
wird, in dem Porzellan um die Verankerung herum Blasen erzeugt, während das Porzellan
an der Verankerung im wesentlichen frei von Blasen bleibt, wenn das Palladium in
Dampf, Wasserstoff oder einer der anderen obengenannten Atmosphären behandelt wird.
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Die Eignung von Palladium, das bei niedrigen Temperaturen in Luft
geglüht und in Ameisensäure oder Alkohol abgeschreckt ist, ist offensichtlich auf
den geringen Anteil von Sauerstoff zurückzuführen, der bei diesen geringeren Temperaturenn
in dem Palladium gelöst wird. Ebenso ist die Eignung der höheren Gold- oder Plåtinlegierungerr
auf den geringeren Anteil von in diesen Legierungen gelöstem Sauerstoff zurückzuführen,
selbst dann, wenn diese Legierungen bei höheren Temperaturen in Luft geglüht werden.
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Wenn das Palladium nach einem der vorerwähnten Verfahren geglüht
wurde, so konnte festgestellt werden, daß keine wesentlichen Blasen um die Zahnverankerung
herum gebildet wurden, wenn der Zahn mit der in ihm enthaltenen Verankerung den
Sinterungstemperaturen des Porzellans ausgesetzt wurde. Es hat sich vielmehr im
Ergebnis gezeigt, daß das Porzellan in inniger Berührung mit der Außenfläche der
Verankerung dicht an diese angeschmolzen wird. Weiterhin sind Palladiumumhüllungen,
die aus einem Rohposten geformt werden, der zunächst gemäß der Erfindung geglüht
wird, ausnahmslos hell, soweit sie durch das Zahnmaterial geschützt sind, so daß
jede Neigung solcher Umhüllungen zur Verfärbung oder anderweitigen Beeinträchtigung
des Aussehens des fertigen Porzellanzahnes auf ein geringes Maß zurückgeführt ist.
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Ehemals sind auf Grund des Umstandes, daß der Preis und das niedrige
spezifische Gewicht von Palladium dessen Anwendung erwünscht machte, viele Legierungen
mit Palladium entwickelt worden. Jedoch wurde in allen bekannten Fällen, in denen
Palladium legierungen als Zahnverankerungen angewendet wurden, eine Legierung entwickelt,
die, wenn sie den Sintertemperaturen von Porzellan unterworfen wird, beim Abkühlen
unter diese Temperaturen nicht sichtbar oxydiert. Um solche Legierungen nicht oxydierbar
zu machen, sind aber kostspielige Edelmetalle erforderlich, was dem Zweck der vorliegenden
Erfindung widerspricht.
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Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung die
praktische Anwendung von im wesentlichen. reinem Palladium oder einer Legierung,
die in der Hauptsache Palladium in einer Menge von mindestens 86°/o enthält, zur
Bildung von Zahnverankerungen in künstlichen Porzellanzähnen ermöglicht, ohne Rücksicht
darauf, ob die Verankerungen an von dem Porzellan nicht geschützten Stellen oxydieren.
Für die Anwendung dieses Materiales für Zahnverankerungen war es erforderlich, verschiedene
wesentliche Schwierigkeiten zu überwinden, unter denen die wichtigsten die Beseitigung
bzw. weitgehendste Verminderung der Neigung, zwischen der Verankerung und dem Porzellanmaterial
des Zahnes
Blasen zu bilden, und eine metall verbindende Lötung
zwischen dem Stift und der Verankerung zu ermöglichen sind.
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Durch die Anwendung von Palladium für Zahnverankerungen ist eine
Verankerung geschaffen, die viel weniger kostspielig ist als Verankerungen aus dem
bisher verwendeten Material und diesem gegenüber einen Ausdehnungskoeffizienten
hat, der mit dem des Porzllans besser übereinstimmt. Die vorgeschlagenen Verankerungen
vermindern ferner weitgehendst die Möglichkeit des Schmelzens der Verankerung beim
Brennen der Porzellanzähne und beim Verlöten im Vergleich mit früheren Ergebnissen
bei niedrigerem Schmelzpunkt als die üblichen Verankerungen.
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Schließlich verhalten sich diese Verankerungen bei Festigkeitsversuchen
äußerst günstig im Vergleich zu irgendwelchen, früher angewendeten Verankerungen.
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Obwohl die Erfindung mit verschiedenen bevorzugten Beispielen und
mit Einzelheiten dargestellt und beschrieben ist, ist sie nicht auf diese genauen
Einzelheiten beschränkt.
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PATENTANSPRVCHE: 1. Verfahren zur Herstellung eines künstlichen Porzellanzahnes,
bei dem die Rohporzellanmasse nach dem Einbetten einer aus Palladium oder einer
hochpalladiumhaltigen Legierung gebildeten Verankerungshülse bis zur Sinterung gebrannt
und dann in die Verankerungshülse ein Verankerungsstift eingelötet wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die Palladiumlegierung vor ihrer Formung zur Verankerungshülse
einer Glühbehandlung in einer Atmosphäre unterworfen wird, welche vorzugsweise Wasserdampf,
Wasserstoff oder Stickstoff zusammen mit kleinen Mengen von Wasserstoff enthält
und nach dem Einbetten der Verankerungshülse in die Porzellanmasse die Bildung von
Gasblasen an der Grenzfläche zwischen Verankerungshülse und Porzellanmasse beim
Brennen
derselben bis zur Sinterung verhindert, und daß der fertig gebrannte Zahn zur Beseitigung
des infolge des Brennens des Zahnes an der freiliegenden Innenfläche der Verankerungshülse
gebildeten Palladiumoxydes durch Reduktion oder Zersetzung beim Einlöten des Verankerungsstiftes
durch Anwendung eines eine hohe Löttemperatur erfordernden Lotes auf eine Temperatur
von etwa 7900 C erhitzt wird.