DE19815091A1

DE19815091A1 - Legierung für Dentalgußteile und Verwendung derselben

Info

Publication number: DE19815091A1
Application number: DE19815091A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Gather; Hans-Werner Dr Ing Gundlach
Original assignee: Bego Bremer Goldschlagerei Wilh Herbst GmbH and Co KG
Current assignee: Bego Bremer Goldschlagerei Wilh Herbst GmbH and Co KG
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1998-04-06
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2018-04-07
Also published as: DE19815091C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Legierung für Dentalgußteile und eine Verwendung derselben.

Legierungen der hier angesprochenen Art werden im Fachjargon als Modellgußlegierungen bezeichnet. Es handelt sich hierbei um Legierungen auf Kobalt-Chrom-Basis. Diese Modellgußlegierungen werden überwiegend für herausnehmbaren Zahnersatz, wie zum Beispiel Prothesen, verwendet. Zur Fertigkeitssteigerung wird derartigen Legierung bis zu 0,5 Masse-% Kohlenstoff zugesetzt. Häufig wird der Zahnersatz aus mehreren Dentalgußteilen zusammengesetzt, erweitert oder repariert. Zu diesem Zweck werden die Dentalgußteile verschweißt. Dazu werden in zunehmendem Maße Laser oder andere Energiequellen hoher Leistungsdichte verwendet.

Beim Laserschweißen wird das Material innerhalb kürzester Zeit aufgeschmolzen. Ebenso rasch erstarrt es nach dem Schweißen wieder. Das führt in der Schweißzone zu Schweißeigenspannungen, die bei ungünstigen Verhältnissen Mikrorisse zur Folge haben. Außerdem hat die Legierung in der Schweißzone ein anderes Gefüge als in benachbarten Bereichen, die beim Schweißen nicht aufgeschmolzen worden sind. Es bildet sich nämlich beim Laserschweißen in der Schweißzone ein extremes Feinkorngefüge aus, bei dem sich Legierungselemente und Verunreinigungen anders auswirken als in den an die Schweißzone angrenzenden Bereichen mit ihrem ursprünglichen grobkörnigen Grundgefüge. Beispielsweise kann es in dem Feinkorngefüge der Schweißzone zu Seigerungen kommen, bei denen es sich um Ausscheidungen handelt, die auf den Korngrenzen erstarren und dadurch die Festigkeit des Materials beeinträchtigen. Die Ausbildung dieses problematischen Feinkorngefüges im Bereich der Schweißzone wird auf den Kohlenstoff zurückgeführt.

Aus der DE 39 41 820 A1 ist eine laserschweißbare Kobalt-Chrom- Dentalgußlegierung bekannt, bei der zur Vermeidung der eingangs genannten Nachteile der Kohlenstoffgehalt gesenkt wird und die dadurch verbundene Festigkeitsverminderung ausgeglichen werden soll durch eine entsprechende Erhöhung des Stickstoffanteils, welche den Kohlenstoffanteil jedoch nicht überschreiten soll. Dieser teilweise Austausch von Kohlenstoff gegen Stickstoff bleibt jedoch nicht ganz ohne Festigkeitseinbußen, insbesondere wenn der Stickstoffgehalt nicht höher eingestellt wird als der Kohlenstoffgehalt. Bei höheren Stickstoffgehalten, die zur vollständigen Vermeidung von Fertigkeitsverlusten den Kohlen stoffgehalt deutlich überschreiten, kann es andererseits wiederum zu Problemen mit der Gaslöslichkeit in der vom Laser aufgeschmolzenen Schweißstelle kommen, in deren Folge wieder mit Mikrorissen gerechnet werden muß.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere durch Laser schweißbare Legierung für Dentalgußteile (Modell gußlegierungen) zu schaffen, bei der die durch die Reduzierung des Kohlenstoffgehalts mit Kompensation der mechanischen Eigen schaften durch Stickstoffzusatz auftretenden Nachteile eliminiert sind.

Eine Legierung zur Lösung dieser Aufgabe weist im wesentlichen folgende Bestandteile (jeweils in Masseprozent) auf: 20 bis 35% Chrom, 4 bis 8% Molybdän, bis zu 3% Silizium, zusammen 0,05 bis 1,2% Tantal, Niob und/oder Wolfram, wobei der Anteil jedes einzelnen Elements Tantal, Niob bzw. Wolfram, soweit sie vorhanden sind, weniger als 0,5% beträgt, bis zu 0,3% Kohlenstoff, 0,05 bis 0,4% Stickstoff, bis zu 3% Eisen, bis zu 3% Mangan, weniger als 1% an eventuellen Verunreinigungen und als Rest Kobalt. Bei den Elementen Silizium, Kohlenstoff, Eisen und Mangan bedeutet die Angabe nur einer Obergrenze, daß alle diese Elemente zumindest in geringen Mengen in der Legierung vorhanden sind, und zwar vorzugsweise in einer Menge von nicht unter 0,05%.

Die Elemente Tantal, Niob und Wolfram können alle zusammen (als Mischung) in der Legierung enthalten sein. Es ist aber auch denkbar, daß die Legierung nur zwei oder ein einziges der genannten Elemente aufweist. Weist die Legierung mehrere dieser Elemente auf, beträgt deren gesamter Anteil 0,05 bis 1,2 Gew.-%. Dabei beträgt der Anteil jedes einzelnen Elements Tantal, Niob bzw. Wolfram - sofern es in der Legierung ent halten ist - weniger als 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 0,45 Gew.-%.

Überraschend hat sich gezeigt, daß beim Laserschweißen der erfindungsgemäßen Legierung mit Tantal, Niob oder Wolfram bzw. Mischungen aller drei oder nur zwei der genannten Elemente als Legierungsbestandteil Mikrorisse auch dann nicht mehr zu beobachten waren, wenn der Stickstoffgehalt den des Kohlen stoffs ereicht oder auch deutlich überschreitet.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Legierung das Vorhandensein von Verunreinigungen zu keinerlei Beeinträchtigungen führt, sofern diese insgesamt 1% nicht überschreiten. Darüber hinaus wirken sich Mengenschwankungen der Legierungsbestandteile beim Laserschweißen nicht nachteilig aus. Die genannten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung führen dazu, daß sie leichter herstellbar ist. Insbesondere führen nicht immer ganz auszuschließenden Verunreinigungen bei der Herstellung der Legierung oder der Verarbeitung nicht zu ihrer Unbrauchbarkeit.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die Legierung zusätzlich bis zu 0,1 Masse-% Bor aufweisen.

Eine besonders vorteilhafte Legierung kommt dann zustande, wenn der Anteil von Mangan und Silizium zusammen 0,5 bis 3,75 Masse-% und/oder der Anteil von Molybdän und Silizium zusammen über 5 Masse-% beträgt.

Die Erfindung betrifft ferner Legierungen auf Kobalt-Chrom-Basis mit einem Anteil von Kohlenstoff im Bereich von 0,05 bis 0,3 Gew.-%, insbesondere eine Legierung nach einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 4, die sich besonders zur Herstellung von Dentalteilen eignen, die mit Energiequellen hoher Energie dichte, insbesondere Laser, geschweißt werden. Bei den zu schweißenden Teilen kann es sich auch um Dentalgußteile (wenigstens teilweise) handeln.

Vorzugsweise findet das Schweißen mit gepulstem Laser statt, wobei nach einer bevorzugten Verwendung ohne Zusatzstoffe geschweißt wird. Als Schweißverfahren kommen vorzugsweise Laserpreßschweißen, Laserbrennschweißen, Laserstumpfschweißen oder Impulslaserschweißen in Betracht.

Im folgenden werden Beispiele der konkreten erfindungsgemäße Legierungen genannt, wobei alle prozentualen Mengenangaben sich (wie auch in den Ansprüchen) auf Masseprozente beziehen:

Beispiel 1

Chrom	29%
Molybdän	5,5%
Silizium	0,5%
Mangan	1,0%
Stickstoff	0,18%
Kohlenstoff	0,2%
Tantal	0,4%

Beispiel 2

Chrom	29%
Molybdän	5,5%
Silizium	0,5%
Mangan	1,0%
Stickstoff	0,18%
Kohlenstoff	0,2%
Niob	0,4%

Beispiel 3

Chrom	29%
Molybdän	5,5%
Silizium	0,5%
Mangan	1,0%
Stickstoff	0,18%
Kohlenstoff	0,2%
Wolfram	0,4%

Beispiel 4

Chrom	29%
Molybdän	5,5%
Silizium	0,5%
Mangan	1,0%
Stickstoff	0,18%
Kohlenstoff	0,2%
Tantal, Niob und/oder Wolfram	0,4%-1,2%

Beispiel 5

Chrom	29%
Molybdän	5,5%
Silizium	1,2%
Mangan	0,6%
Stickstoff	0,25%
Kohlenstoff	0,2%
Tantal	0,2%
Bor	0,05%

Der restliche Masseanteil der Legierungen aller vorstehend genannten Beispiele ist gebildet aus Kobalt.

Zusätzlich zu den vorstehend genannten Elementen können in den Legierungen aller vorstehend genannten Beispiele noch Spuren eines oder mehrerer weiterer Elemente enthalten sein, insbesondere in Form von Verunreinigungen, und zwar mit einem Anteil von insgesamt bis zu 1 Gew.-%.

Claims

1. Legierung für Dentalgußteile aus im wesentlichen (jeweils in Masseprozent) 20 bis 35% Chrom, 4 bis 8% Molybdän, bis zu 3% Silizium, 0,05 bis 1,2% Tantal, Niob und/oder Wolfram, wobei der Anteil jedes einzelnen Elements Tantal, Niob bzw. Wolfram (soweit vorhanden) weniger als 0,5% beträgt, bis zu 0,3% Kohlenstoff, 0,05 bis 0,4% Stickstoff, bis zu 3% Eisen, bis zu 3% Mangan, weniger als 1% an eventuellen Verunreinigungen und als Rest Kobalt.

2. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Anteil von bis zu 0,1% Bor.

3. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von Mangan und Silizium zusammen 0,5 bis 3,75% beträgt.

4. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von Molybdän und Silizium zusammen über 5% beträgt.

5. Verwendung einer Legierung auf Kobalt-Chrom-Basis mit einem Anteil von 0,05 bis 0,3% Kohlenstoff zur Herstellung von mit Energiequellen hoher Leistungsdichte, insbesondere Laser, zu schweißenden Dentalteilen.

6. Verwendung einer Legierung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von mit Energiequellen hoher Leistungsdichte, insbesondere Laser, zu schweißenden Dental teilen.

7. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißen ohne Zusatzstoffe erfolgt.

8. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißen ein Laserpreßschweißen, Laserabbrennschweißen oder Laserstumpfschweißen ist.

9. Verwendung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Impulslaserschweißen.