DE1952263A1

DE1952263A1 - Goldlegierung,insbesondere fuer zahntechnische Zwecke

Info

Publication number: DE1952263A1
Application number: DE19691952263
Authority: DE
Inventors: Prosen Emil M
Original assignee: Nobilium Products Inc
Current assignee: Nobilium Products Inc
Priority date: 1968-11-01
Filing date: 1969-10-16
Publication date: 1970-05-27
Also published as: US3574610A

Description

Patentanwälte

Dipi »ng. Walter Meissner
Dipl. Ing. ;-bcrt Tischer 1952263

Büro München - ΜϋηοΙίβΠ 1'6. 0XT-19G9 -

München 2, Tal 71 ¹^

NOBILIUM PRODUCTS, INC. Philadelphia, Pennsylvania (V.St.A.)

Goldlegierung, insbesondere für zahntechnische Zwecke

Die Erfindung betrifft eine Goldlegierung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Goldlegierung für zahntechnische Zwecke, die einen relativ niedrigen Schmelzpunkt und eine relativ hohe Brinellhärte besitzt und unmittelbar an vorgefertigte Porzellanzähne angegossen werden kann. Die Legierung kann auch zur Herstellung von Zahnteilersatz, Brücken, Kronen, Füllungen, Auflagen, für kieferorthopädische Anwendungen und für■Golddrahtbehelfe verwendet werden.

Es war bisher nicht möglich, eine Goldlegierung für zahntechnische Zwecke unmittelbar an einen vorgefertigten Porzellanzahn anzugiessen, weil unter anderem die Schmelztemperaturen von Zahngoldlegierungen und damit auch deren Giesstemperaturen so hoch liegen, dass das Porzellan Reissmuster bekommt oder bricht, wenn es der Hitze und den anderen Giessbedingungen ausgesetzt wird. Die bekannten Zahngoldlegierungen schrumpfen ausserdem beim Abkühlen stark, im Gegensatz zur begrenzten Ausdehnung und Kontraktion von Porzellan. Das Schrumpfen ergibt somit eine weitere Schwierigkeit, beim Versuch, Zahngoldlegierungen unmittelbar an vorgefertigte Porzellanzähne anzugiessen. Ausserdem haben Zahngoldlegierungen gewöhnlich als Härtungsbestandteil einen Kupfergehalt. Kupfer ist jedoch ein unedles Metall, das durch Nahrungsmittel und andere saure Bestandteile der Mundhöhle angegriffen wird und anläuft.

009822/1397

Im allgemeinen haben bisher gebräuchliche Zahngoldlegierungen einen bevorzugten Feingehalt von 17 bis 18 Karat. Sie enthalten gewöhnlich ausser Gold noch Kupfer und Silber und häufig auch kleine Prozentsätze Platin, Palladium oder Iridium. Diese Zahngoldlegii
und darüber.

Zahngoldlegierungen schmelzen gewöhnlich um 926 bis 982°C

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Goldlegierung, insbesondere für zahntechnische Zwecke, die unmittelbar an vorgefertigte Porzellanzähne angegossen werden kann, einen Schmelzpunkt von etwa 760 C besitzt, eine Brinellhärte hat, die höher als die der bisher gebräuchlichen Zahngoldlegierungen ist, und erheblich weniger schrumpft, als dies bei üblichen Zahngoldlegierungen der Pail ist. Die Goldlegierung soll ferner kein Kupfer oder andere, matt anlaufende Elemente enthalten und die natürliche goldgelbe Farbe des Goldes besitzen, wobei die Farbe gegebenenfalls nach weiss oder platinfarbig geändert werden kann, ohne dass die physikalischen Eigenschaften der Legierung erheblich geändert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Goldlegierung, insbesondere für zahnteehnische Zwecke, gelöst, die aus Gold, Nickel und Gallium und gegebenenfalls Palladium besteht, einen Schmelzpunkt oberhalb 732⁰C und unterhalb 926⁰C besitzt und eine hohe Brinellhärte und eine hohe Zugfestigkeit besitzt. Die Legierung aus Gold, Nickel und Gallium besitzt eine goldgelbe Farbe, während die aus Gold, Nickel, Gallium und Palladium bestehende Legierung eine weisse oder platinartige Farbe besitzt» : . :

Die bevorzugte Zusammensetzung."der gelben Goldlegierung ist 4,6 Gew.-f Gallium, 18,6 Gew.-^ Nickel und 76,8 Gew.-$ Gold,

Es wurde gefunden, dass eine derartige Goldlegierung einen Schmelzpunkt von etwa 760⁰C und eine Brinellhärte im gewalzten Zustand von 280 oder etwas darüber besitzt. Sie ha* such eine hohe Zügfestigkeit, die viel höher als diejenige gegenwärtig

009822/1397

verwendeter Zahngoldlegierungen ist. ^

Es ist bekannt, dass der Schmelzpunkt von Nickel 1453°C und von Gold 1O63°C beträgt. Der Zusatz von Gallium hat offenbar einen unmittelbaren Einfluss*auf das Nickel und reduziert dessen Schmelzpunkt auf einen überraschend niedrigen Wert. Ausserdem scheint das Gallium im wesentlichen als Härter für Nickel in fast gleicher Weise zu wirken, wie dies bei der Einwirkung von Kohlenstoff auf Stahl der Fall ist. Das Nickel verleiht der Legierung Zähigkeit. Kupfer und Silber werden zur Verbesserung der Zähigkeit gegenwärtig in Zahngoldlegierungen verwendet. Es wurde jedoch gefunden, dass das Nickel eine grössere Zähigkeit bewirkt, während das Gallium zur Erhöhung der Härte beiträgt.

Das Gallium senkt ausserdem den Schmelzpunkt der Legierung auf einen sehr erwünschten Wert, der bei einer bevorzugten erfindungsgemässen Legierung etwa 76O⁰C beträgt.

Ein weiteres überraschendes Merkmal der erfindungsgemässen Legierung ist in der Färbung zu sehen. Es wurde gefunden, dass selbst bei einer bevorzugten Zusammensetzung der Legierung, die 18,6 Gew.-# Nickel enthält, die gelbe Goldfarbe erhalten bleibt. Es kann hieraus geschlossen werden, dass das Gallium die Farbänderung von gelb nach weiss verhindert. Tatsächlich wurde gefunden, dass zur Farbänderung der Legierung von gelb nach weiss ein Zusatz von 6 bis 8 # Palladium notwendig ist.

Da Nickel nicht anläuft und in der erf indungsgemässen Legierung kein Kupfer enthalten ist, laufen erfindungsgemässe Legierungen, wie gefunden wurde, im Hund nicht an. Es wurde ferner gefunden, dass eine Goldlegierung der bevorzugten erfindungsgemässen Zusammensetzung, die einen niedrigen Schmelzpunkt von etwa 760⁰C hat, unmittelbar an vorgefertigte Porzellanzähne angegossen werden kann. Das allgemein für zahntechnische Zwecke verwendete Porzellan wird gewöhnlich bei Temperaturen von etwa

0 0 9 8 2 2/1397 _SÄD ORIGINAL

1315⁰C erschmolzen. Zahngoldlegierungen, die bisher verfügbar, waren, schmelzen gewöhnlich bei etwa 926 bis 982 C oder darüber. Das feuerfeste Material, das für die Formen beim Giessen von Zahngoldlegierungen verwendet wird, kann nur auf 732 C erhitzt werden. Es war daher bisher nicht möglich, Zahngoldlegierungen mit Schmelzpunkten um 1037°C unmittelbar an vorgefertigte Porzellanzähne in Formen aus feuerfestem Material anzugiessen, die nur auf 732⁰C erhitzt worden sind. Die Legierung kühlt sich beim Giessen nicht ausreichend ab und überträgt einen Wärmeschock auf das Porzellan und verursacht Brüche. Es wurde demgegenüber gefunden, dass der kleine Temperaturunterschied zwischen der erfindungsgemässen Legierung mit einem niedrigen Schmelzpunkt von etwa 76O⁰C und der Form aus feuerfestem Material beim Giessen sehr schnell ausgeglichen wird und das Porzellan beim Giessen nicht durch Schockwirkung zerbricht.

Die gegenwärtig verfügbaren Zahngoldlegierungen schrumpfen erheblieh beim Abkühlen, was ein Problem darstellt, wenn derartige Legierungen unmittelbar an vorgefertigte Porzellanzähne angegossen werden-sollen. Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemässe, Gallium enthaltende Legierung die überraschende Eigenschaft hat, dass sie sich beim Erhitzen nicht annähernd so stark ausdehnt, wie es bei üblichen Zahngoldlegierungen der Fall ist, und dass sie beim Abkühlen erheblich weniger schrumpf t als übliche Goldlegierungen. Es wird angenommen, dass diese Eigenschaft mit der Erscheinung zusammenhängt, dass die Ausdehnungsund Kontraktionseigenschaften des Galliums in der Legierung beim Erhitzen und Abkühlen entgegengesetzt denen der anderen Legierungselemente sind und somit diese Eigenschaften der anderen Elemente aufgehoben oder teilweise auegeglichen werden. In jedem Fall trägt die Tatsache, dass die erfindungsgemässe Legierung eine erheblich geringere Schrumpfung als andere Zahngoldlegierungen zeigt, zu deren Verwendungsmöglichkeit beim direktem Guss an vorgefertigte:. Porzellanzähne bei, die eine begrenzte Ausdehnung und Kontraktion beim Erhitzen und Abkühlen zeigen. .

009822/139^

Ein weiterer Vorzug der bevorzugten gelben Goldlegierung gemäss der Erfindung ist der, dass sie sich infolge der hohen Brinellhärte und der hohen Zugfestigkeit für erheblich vielfältigere Anwendungen beim zahntechnischien Arbeiten am Stuhl und im Laboratorium anbietet. Sie kann zur Herstellung von Zahnteilersatz , von Brücken, Kronen, Füllungen und Auflagen für kieferorthopädisehe Anwendungen und für Golddrahtbehelfe verwendet werden, wobei alle diese Anwendungen erhöhte Anforderungen an die Zugfestigkeit, die Härte und die Anlauffestigkeit stellen.

Ein weiterer Grund für die Bevorzugung der erfindungsgemässen Legierungen ist deren wirtschaftliche Zusammensetzung, die den Verkaufspreis der Goldlegierung senkt. Bei einem Gehalt von 18,6 io Nickel und 76,8 % Gold hat die Legierung einen Feingehalt von annähernd 18 Karat. Für zahntechnische Zwecke ist eine Legierung mit einem Feingehalt von 17 bis 18 Karat als Mindestgehalt bevorzugt, obwohl es auch einige preiswertere Legierungen mit geringerem Feingehalt gibt. Andere gegenwärtig gebrauchte Zahngoldlegierungen von nicht mehr als 17 bis 18 Karat sind teurer, weil sie Platin, Palladium und Iridium enthalten, die insgesamt die Kosten erhöhen, was bei der Verwendung von Nickel und Gallium nicht der Fall ist, während die Edelmetallzusätze den Goldlegierungen weniger erwünschte physikalische Eigenschaften verleihen.

Die bevorzugte Zusammensetzung einer erfindungsgemässen Goldlegierung aus Gold, Nickel und Gallium in den genannten Prozentsätzen hat einen Schmelzpunkt von etwa 760⁰C* Dieser niedrige Schmelzpunkt kann, wie gefunden wurde, bei einer Goldlegierung mit einem Feingehalt von 21 Karat beibehalten werden, die aus etwa 87 $ Gold und aus Nickel und Gallium in den entsprechend geringeren Prozentsätzen,"aber im angenäherten Verhältnis von 4 io Nickel zu 1 % Gallium besteht. In der folgenden Tabelle sind drei erfindungsgemässe Goldlegierungen von 18, 20 und 21 Karat aufgeführt, die jeweils einen Schmelzpunkt von etwa 76O⁰O besitzen (in Gew.-#).

009822/139

	18 Karat	- 6 -	1952263
	4,60	20 Karat	21 Karat
Gallium	18,60	3,50	2,42
Nickel	76,80	12,50	9,80
Gold	84,00	87,78

Es wurde gefunden, dass sich bei höherem Peingehalt die Brinellhärte erniedrigt, jedoch immer noch über der Brinellhärte der üblichen Goldlegierungen liegt.

Im allgemeinen ist bevorzugt, dass die Legierung nicht mehr als 20 % und nicht weniger als 5 f° Nickel enthält. Das Mengenverhältnis von Gallium zu Nickel zu Gold soll daher in den folgenden Bereichen liegen, damit die Vorteile der erfindungsgemässen Goldlegierungen erzielt werden:

Gallium	von 5 bis 1
Nickel	von 20 bis 5
Gold	Re st menge

Es wurde gefunden, dass eine weisse oder platinfarbige Zahngoldlegierung erhalten werden kann, wenn ein kleiner Prozentsatz Palladium der Legierung zugesetzt wird und die Prozentsätze von Gallium, Nickel und Gold entsprechend vermindert werden*

Eine bevorzugte Zusammensetzung einer weissen oder platinartigen Goldlegierung ist die folgende: ,

Gallium 1,5 GeW.-^

Nickel 21»5 Gew.-^

PaJJjadiüm 6

GoM 71

Diese Legierung entspricht einem Feingehalt von l8 Karat Gold und hat einen Schmelzpunkt von etwa 815°Ö. Zwar kann auch älese Legierung unmittelbar ah vorgefertigte Porzellanzähne angegossen werden, jedoch wird zu diesem Zweck die gelbe Goldlegierung bevorzugt* Die platinartige oder weisse Goldlögiör-^Äg besitzt

ÖÜ9822/1397

alle anderen Vorzüge der gelben Goldlegierung und ist besonders zur Verwendung für Zahnteilersatz, Brücken, Kronen, Füllungen, Auflagen, kieferorthopädische Anwendungen und Golddrahtbehelfe geeignet. Sie hat die gewünschte hohe Brinellhärte und Zugfestigkeit für diese Anwendungen. Als allgemeine Regel wurde gefunden, dass das Verhältnis des Nickels zum Gallium bei der weissen Zahngoldlegierung 6,5 # zu 1 % liegen sollte und dass der Prozentsatz von Palladium dicht bei 6 % liegen sollte,

wobei der Best Gold ist.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass im Gegensatz zum Stand der Technik Goldlegierungen unter Verwendung von Nickel und Gallium in geeigneten Mengenverhältnissen hergestellt werden können, die eine gelbe Goldlegierung ergeben, deren physikalische und chemische Eigenschaften denen von gegenwärtig verwendeten Goldlegierungen für zahntechnische Zwecke überlegen sind, und dass eine weisse Goldlegierung geschaffen werden kann, die ebenfalls bezüglich der physikalischen und chemischen Eigenschaften den gegenwärtig verwendeten Zahngoldlegierungen weit überlegen ist.

Bei den bevorzugten' Zahngoldlegierungen gemäss der Erfindung wird kein Kupfer verwendet, da dieses Element matt wird. Es liegt jedoch im Bereich der Erfindung, etwas Kupfer und Silber in den Legierungen mitzuverwenden und dadurch teilweise den Gold- und Nickelgehalt der Legierung zu vermindern, wenn das Anlaufen nicht als nachteilig angesehen wird.

009822/1397 BAD ORIGINAL

Claims

Pat en t ans ρ r ü c h e

1. Goldlegierung, insbesondere für zahntechnische Zwecke, aus Gold, Nickel und Gallium und gegebenenfalls Palladium mit einem Schmelzpunkt oberhalb 732⁰C und unterhalb 926⁰G, einer hohen Brinellhärte und einer hohen Zugfestigkeit. «

2. Goldlegierung nach Anspruch 1, g ekennz e i c fane t durch'ein Mengenverhältnis von 5 $ Nickel zu 1 % Gallium und Gold als Rest.

3. Goldlegierung nach Anspruch 1 bis 2, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung von 4,6 Gew.-°/o Gallium, 18,6 Gew.-?S Nickel und 76,8 Gew .-fi Gold und einen Schmelzpunkt von etwa 760°C.

4. Goldlegierung nach Anspruch 1 bis 3, gekennz e i c h η e t durch einen Zusatz von etwa 6 j£ Palladium unter entsprechender Verminderung der anderen Bestandteile.

5. Goldlegierung nach Anspruch 1 und 4, g e k e η η -

ze i c h η e t durch einen Gehalt von etwa 6 Gew. -# Palladium, ein Mengenverhältnis von Nickel zu Gallium von etwa 6,5 $ \ Nickel zu 1 ?£ Gallium und Gold als Rest, durch einen Schmelzpunkt von etwa 8l5°C und durch eine hohe Brinellhärte und Zugfestigkeit.

6. Goldlegierung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 71 Gew.-^ Gold, 21,5 Gew.-^ Nickel, 1,5 Gew.-?o Gallium und 6 Gew.-^o Palladium.

00982 2/ 139 7