DE2432014C2 - Verwendung einer Legierung mit Nickel, Chrom und Silicium für Zahnbrücken, -kronen und -abdeckungen - Google Patents

Verwendung einer Legierung mit Nickel, Chrom und Silicium für Zahnbrücken, -kronen und -abdeckungen

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DE2432014C2 DE2432014A DE2432014A DE2432014C2 DE 2432014 C2 DE2432014 C2 DE 2432014C2 DE 2432014 A DE2432014 A DE 2432014A DE 2432014 A DE2432014 A DE 2432014A DE 2432014 C2 DE2432014 C2 DE 2432014C2
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Description

Gold wird seit vielen Jahren als Grundmetall in der Zahntechnik zur Herstellung von Zähnen, Brücken. Kronen oder dergleichen verwendet. Infolge seiner hohen Kosten wurden viele Versuche unternommen, Nicht edelmetallegierungen zu schaffen, die anstelle von. Gold verwendet werden können. Derartige Zusammenset zungen werden beispielsweise in den US-PS 17 36 053, 20 89 587, 21 56 757, 21 34 423, 21 62 252, 26 31 095. 31 21 629, 26 31 095,31 21 629,34 64 817 und 35 44 315 beschrieben. Gold hat jedoch viele vorteilhafte Eigenschaften bei einer Verwendung als Dentallegierung, während sich viele der bisher hergestellten Nichteuelmetalllegierungen aus verschiedenen Gründen als unzufriedenstellend erwiesen haben, insbesondere dann, wenn man sie mit dem in üblicher Weise verwendeten metallischen Gold vergleicht
Eines der Probleme, die dann auftreten, wenn man versucht, NichtedelmetaUegierungen für dentale Zwecke anstelle von Gold zu verwenden, besteht darin, daß diese Legierungen schwierig zu vergießen sind, da ihr Schmelzbereidi zu hoch ist Von Zahntechnikern wird im allgemeinen verlangt, daß die Schmelztemperatur einer Legierung nicht weit oberhalb 1316°C und vorzugsweise zwischen ungefähr 1204 und 1288°C liegt Ein praktischer Grund für diese Forderung besteht darin, daß viele Dentallabors Brenner verwenden, die nicht in der Lage sind, Temperaturen von wesentlich oberhalb 1371° C zu erzeugen, so daß beim Einsatz höherschmelzender Legierungen spezielle Heizeinrichtungen, wie Acetylen-Sauerstoff-Brenner zum Verarbeiten des Metalls eingesetzt werden müssen.
Ein anderes Problem, das bei vielen der bisher allgemein bekannten Nichtedelmetall-Dentallegierungen
-3 auftritt, ist die Korrosion. Die Legierungen sind gegenüber einer Korrosion und Mundsäuren im allgemeinen nicht so widerstandsfähig wie Gold. Es wurde beispielsweise vorgeschlagen, Beryllium zuzusetzen, um die Schmelztemperatur von Dentallegierungen herabzusetzen. Dies hatte jedoch häufig zur Folge, daß die Korrosionsbeständigkeit der erhaltenen NichtedelmetaUegierungen noch weiter vermindert wurde. Ein weiteres Problem beim Einsatz von Nichtedelmetallegierungen liegt darin, daß die Legierungen eine Verfärbung von Porzellanen zur Folge haben, wenn das Porzellan in die Metallgrundlage bei der Herstellung von Porzellanjakketkronen, Kronen, Brücken oder dergleichen eingeschmolzen wird. Sind beispielsweise Kobalt oder Kupfer in der Legierung in merklicher Menge enthalten, neigt das Metall zu einer Verfärbung des Porzellans, wenn dieses auf die Nichtedelmetallegierung aufgeschmolzen wird. Ein weiterer schwerwiegender Nachteil der allgemein verfügbaren Nichtedelmetallegierung für Dentalzwecke besteht darin, daß diese Nichtedelmetallegierungen nicht ohne weiteres miteinander oder mit Gold unter Einsatz der üblichen Dentallötmittel verwendet werden können. Ferner wurde gefunden, daß Nichtedelmetall-Dentallegierungen, die bisher anstelle von Gold als
Strukturmetalle eingesetzt wurden, häufig wesentlich härter als Gold sind und deshalb nach dem Vergießen
mehr Zeit und Mühe für das präzise Anpassen durch Schleifen erfordern.
Aus der GB-PS 5 14 432 sind gegenüber Säuren im wesentlichen beständige Legierungen bekannt, die Nickel,
Chrom und Silicium enthalten. Außer diesen Elementen können auch Molybdän, Mangan und Erdalkalimetalle vorliegen. Als einziges Anwendungsgebiet für diese Legierungen sind Transportketten angegeben, mit denen bestimmte Gegenstände zum Glühen oder für eine andere Wärmebehandlung durch einen Ofen und anschließend durch einen gegebenenfalls aus einer verdünnten Säure bestehenden Sprühstrahl geführt werden. In der DE-PS 6 16 338 werden Nickel-Silicium-Legierungen mit einem Gehalt an Beryllium beschrieben. Die
Legierungen können thermisch vergütet werden und erreichen dann hohe Härte- und Festigkeitswerte, so daß ä. >
diese Metalle als geeignete Baustoffe für technische Anordnungen angesehen werden. i-i
Die US-PS 28 64 696 berichtet von korrosions- und abriebbeständigen Nickel-Chrom-Silicium-Legierungen ■ ΐ
mil geringen Gehalten an Molybdän und Bor. Es wird angegeben, daß diese Legierungen für die Anwendung in ;.
Pumpen eignen, durch die stark korrosiv wirkende Flüssigkeiten geführt werden. %i Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf dem Gebiet der Herstellung von Zahnbrücken, Zahnkronen p.
und Zahnabdeckungen Legierungen vorzuschlagen, die eine möglichst niedrige Schmelztemperatur aufweisen, ?> gegenüber Säuren im Speichel möglichst korrosionsbeständig sind, im Kontakt mit Porzellanen diese möglichst nicht verfärben, mit üblichen Dentallötmitteln leicht verlötbar sind, für eine exakte Formgebung ohne größere ' ; Mülie schleifbar sind, bei ihrer Beschaffung niedrigere Kosten als Gold verursachen sowie ermöglichen, die in ·■,:
dei Zahntechnik bisher angewandten Methoden und Vorrichtungen weitgehend beizubehalten.
Diese Aufgabe wird erfindunggemäß durch die Verwendung von Nickel-Chrom-Silicium-Legiorungen mit ^i
den in den Patentansprüchen angegebenen Mengenanteilen gelöst. Die erfindungsgemäß verwendeten Legie- ij
rungen enthalten zusätzlich Molybdän sowie entweder Bor oder Mangan. ''
Obwohl die erfindungsgemäß verwendeten Dentallegierungen nicht so korrosionsbeständig wie Gold sind, -;
weisen sie dennoch eine ausgezeichnete Korrosionswiderstandsfähigkeit auf, die weitgehend derjenigen von χ Gold angenähert ist, wobei sie wesentlich korrosionsbeständiger sind als die bisher allgemein verfügbaren *■■ Nichtedelmetall-Dentallegierungen. Für viele Zwecke sind die erfindungsgemäß verwendeten Legierungen £; Gold insofern überlegen, als sie wesentlich leichter als Gold sind, jedoch eine höhere Zugfestigkeit als dieses £
aufweisen. Ferner sind die erfindungsgemäß verwendeten Legierungen etwas härter als Gold, jedoch nicht derartig hart, daß Schwierigkeiten beim Zuschleifen auftreten. Darüber hinaus besitzen die erfindungsgemäß verwendeten Legierungen den Vorteil daß sie erneut vergossen werden können, ohne dabei in irgendeiner Weise ihre mechanischen Eigenschaften, ihre Lötbarkeit sowie ihre Korrosionsbeständigkeit zu beeinflussen. Die Legierungen sind in idealer Weise zu einem Verbinden mit Porzellan geeignet, beispielsweise bei der Herstellung von künstlichen Zähnen, Kronen, Brücken oder dergleichen. Die Legierungen können zur Herstellung von überzügen auf Kunststoffen oder Porzellan verwendet werden. Die physikalischen Eigenschaften machen die Legierungen auch in hohem Maße zur Herstellung von Metallkronen geeignet, und zwar in den Fällen, in denen das Metall dazu dient, vollständig den präparierten Zahn zu bedecken. Desgleichen eignen £;.ch die Legierungen zur Herstellung von Einlagen und Auflagen. Bei einer derartigen Verwendung haben sich diese Legierungen in vielfacher Hinsicht als dem Gold überlegen gezeigt
Die erfindunggemäß verwendeten Legierungen enthalten 67,0 bis 74,0% Nickel, 18,5 bis 23,5% Chrom, 4,0 bis 5,5% Silicium und 4,0 bis 4,5% Molybdän. Hinzu kommen entweder 1,0 bis 1,5% Bor oder 0,5 bis 1,0% Mangan.
Alle Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, und zwar bezogen auf der. Gesamtgehalt an Nickel, Chrom, Silicium, Molybdän und Bor bzw. Mangan in der Legierung. Diese Legierungen besitzen eine Schmelztemperatur zwischen 1232 und 1288° C, eine gute Korrosionsbeständigkeit, eine gute Oxydationsbeständigkeit, eine Zugfestigkeit von wenigstens 618 N/mm2, eine Dehnung von ungefähr 0,5 bis 5,0% sowie eine Rockwell-B-Härte von ungefähr 94 bis 110. Derzeit verwendete Goldlegierungen besitzen eine Zugfestigkeit von ungefähr 446 N/mm2 sowie eine Rockwell-B-Härte von ungeiähr 86.
Die erfindua^sgemäß verwendeten Legierungen eignen sich hervorragend als Werkstoffe für Zahnarbeiten. Die Legierungen besitzen eine Schmelztemperatur innerhalb eines Bereichs, auf den Dentallabors im allgemeinen eingerichtet sind und verbinden sich leicht mit Porzellan, ohne daß dabei eine Verfärbung oder Spannung I entsteht, wobei sie einen solchen Ausdehnungskoeffizienten besitzen, daß die Verbindung aufrechterhalten wird. I Sie können zusammen mit den derzeit von den Zahntechnikern beim Arbeiten mit Gold eingesetzten Dentallötmitteln verwendet werden. Von den physikalischen Eigenschaften der Legierungen seien ihre gute Festigkeit, Härte sowie Korrosions- und Oxydationsbeständigkeit erwähnt, wobei diese Legierungen leichter, fester und härter als Gold sind. Sie können anstelle von Gold für viele Dentalzwecke vervft?*idet werden. Insbesondere ist ihr Einsatz für solche Zwecke vorgesehen, für die bisher Gold verwendet worden ist Sie können wie Gold gelötet, zugeschliffen und andeiweitig verarbeitet werden, ohne dabei Veränderungen der bisherigen Arbeitsmethoden sowie der dazu eingesetzten Vorrichtungen zu erfordern.
Die erfindungsgemäße Verwendung betrifft Legierungen, die im wesentlichen nur Nickel, Chrom und Silicium in den angegebenen Mengenverhältnissen enthalten. Eine derartige Legierung ist beispielsweise eine Nickel-Chrom-Siliciuiii-Dentallegierung, die 71,4% Nickel, 23,2% Chrom und 5% Silicium enthält Diese Legierungen werden jedoch bezüglich ihrer Korrosionsbeständigkeit sowie ihrer Fähigkeit sich mit Porzellan zu verbinden, durch Zumengung kleiner Mengen jn Molybdän zusammen mit Bor oder Mangan, verbessert
Der Gehalt an Bor oder Mangan zusammen mit Molybdän in den erfindungsgemäß verwendeten Legierungen verbessert auch etwas die Bindefestigkeit zwischen der Legierung und Porzellan, wenn das Porzellan an die Legierung angeschmolzen wird, beispielsweise bei der Herstellung von Jacketkronen, Kronen, Brücken oder dergleichen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Legierungen enthalten das Silicium in einer Menge vor 4,0 bis 5,5%. Bei wesentlich weniger als 4,0% Silicium liegt die Schmelztemperatur der Legierung oberhalb 1316° C Diese Temperatur ist im allgemeinen, wie erwähnt zu hoch. Wird der Siliciumgehalt auf wesentlich mehr als 5,5% erhöht, neigt die Legierung dazu, zu brüchig zu werden, wobei die mechanische Festigkeit abfällt
Ist der Chromgehalt, bezogen auf das Nickel, zu hoch, bleibt die Wärmeausdehnung der Legierung zu gering, um eine gute Anpassung an Porzellan zu erreichen. Ist der Chromgehalt zu niedrig, besitzt die Legierung im allgemeinen eine wesentlich schlechtere Oxydations- und Korrosionsbeständigkeit als dies erwünscht ist Die erfindungsgemäß verwendeten Legierungen können kleine Mengen an anderen Materialien enthalten, beispielsweise Titan, Zinn, Zink, Magnesium und Aluminium. Titan sollte nicht in Mengen von mehr als 1%, Zinn und Aluminium nicht in Mengen von mehr als 2%, Zink nicht in Mengen von mehr ais 0,4% und Magnesium nicht in Mengen von mehr als 0,5% vorliegen. Keines dieser Elemente wird jedoch als wesentlich in den erfindungsgemaß verwendeten Legierungen angesehen.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel 1
In einen Tiegel aus geschmolzenem Aluminiumoxyd werden 1,4 g Borpulver, 4,1 g Silicium in Form kleiner Blöcke, 4,2 g Molybdän und 19,0 g Chrom in Plattenform gegeben. Anschließend werden 713 g Nickelkörner zugefügt. Der Tiegel wird dann durch Induktion in einer Argonatmosphäre, um eine Oxydation zu verhindern, erhitzt. Der Inhalt wird auf eine Temperatur von ungefähr 16000C gebracht. Die Schmelze wird dann auf ungefähr 500° C abgekühlt. Zu diesem Zeitpunkt wird die feste Legierung entnommen.
Teststäbe aus dieser Legierung werden vergossen, wobei man feststellt, daß sie eine Zugfestigkeit von 906,4 N/mm2, eine Streckgrenze von 755,4 N/mm2, einen Elastizitätsmodul von 0,1717 χ 106 N/mm2, eine Dehnung von 1,45% und eine Rockwell-B-Härte von \Q6Rb besitzen. Die Legierung hat ferner einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 197 χ 10~ 6 cm/cm° C, eine Schmelztemperatur von 1232 bis 1260° C sowie eine Gießtemperaturvonl316°C.
Teile der so hergestellten Legierung werden bezüglich ihrer Gießeigenschaften getestet, wobei Standard-Gießmethoden mit verlorenem Wachs verwendet werden. Dabei stellt man fest, daß sich die Legierung gut vergießen läßt
Unter Anwendung von Standardmethoden werden Teile der Legierung zur Herstellung von Metallkronen und -brücken verwendet Ferner werden sie zur Herstellung von mit Porzellan verbundenen Kronen und Brücken eingesetzt, wobei das Porzellan an das Metall angeschmolzen wird. Dabei wird keine Verfärbung des Porzellans beobachtet Außerdem wird eine gute Bindung festgestellt
Die Legierung kann auch zur Herstellung von mit Kunststoff verbundenen Kronen und Brücken eingesetzt werden, wobei man auf die üblichen Methoden zur Herstellung derartiger Kronen und Brücken zurückgreifen kann.
Beim Bearbeiten der Legierung ist es vorzuziehen, eine übliche Gasflamme und nicht eine Acetylenflamme zum Schmelzen zu verwenden. Jedoch kann auch die letztere eingesetzt werden, wenn entsprechende Sorgfalt ίο geübt wird.
Beispiel 2
Unter Einhaltung der in Beispeil 1 beschriebenen Arbeitsweise wird folgende Dentallegierung hergestellt:
Nickel 673%
Chrom 22,0%
Molybdän 4,2%
Silicium 5,0%
Mangan 1,0%
Diese Legierung besitzt eine Zugfestigkeit von 8103 N/mm2, eine Streckgrenze von 58? .7 N/mm2, einen Elastizitätsmodul von 0,165XlO6 N/mm2, eine Dehnung von 3,5% sowie eine Rockwell-B-Härte von 98 Rb-
Unter Anwendung der Methode mit verlorenem Wachs läßt sich die Legierung gut vergießen und leicht zur Herstellung von Metallkronen und -brücken, von mit Porzellan verbundenen Kronen und Brücken, von Einlagen und Auflagen sowie zur Erzeugung von mit Kunststoff gebt: iidenen Kronen und Brücken verwenden. Es wird keine Verfärbung des Porzellans festgestellt, wenn Bindungen zwischen dem Porzellan und dem Metall erzeugt werden. Außerdem werden ausgezeichnete Bindefestigkeiten beobachtet
Beispiel 3
Unter Anwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens werden Legierungen hergestellt, deren Zusammensetzungen in der folgenden Tabelle I zusammengefaßt sind. Diese Legierungen werden für die in der letzten Spalte angegebenen Verwendungszwecke eingesetzt Bei jeder Verwendung der Legierungen wird festgestellt, daß sie den ihr zugedachten Zweck jeweils gut erfüllen, wenn anerkannte Standardlabormethoden zur Anwendung gelangen.
Die Legierungen, die in der Tabelle I zusammengefaßt sind, besitzen die in der folgendien Tabelle Il angegebenen physikalischen Eigenschaften.
Beispiel 4
In den folgenden Tabellen III und IV sind die Werte zusammengefaßt, die beim Vergleich der Korrosions- und Oxydationsbeständigkeiten der Legierungen der Beispiele 1 und 2 mit den Korrosions- und Oxydationsbeständigkeiten von repräsentativen, derzeit im Handel erhältlichen Materialien ermittelt werden. Damil gleichmäßige Vergleichsergebnisse erhalten werden, werden alle Proben, die zur Durchführung der Oxydations- und Korrosiorstests eingesetzt werden, in der gleichen Weise hergestellt. Die Proben werden auf ihre Gießtemperaturen erhitzt und dann in Luft unter Anwendung der Standardmethode mit verlorenem Wachs vergossen. Die Gußstücke werden nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur mit Schleifpapieren zugeschliffen und dann mit einem Baumwolltuch unter Verwendung von 03 μπι Aluminiumoxyd-Polierpulver poliert.
Zum Testen do- Oxydationsbeständigkeit (Tabelle IV) werden die polierten Proben in Wasser und dann in Aceton gewaschen. Anschließend werden die Proben in Luft auf eine Temperatur von 538° C erhitzt und dann in einen Exsikkator gestellt Nach dem Abkühlen werden die Proben gewogen, wobei das Gewicht notiert wird. Die Proben werden dann in einen kleinen Ofen mit einer Abmessung von 76,2 χ 76,2 χ 38,1 mm gestellt und auf eine Temperatur von 982°C während einer Zeitspanne von 5 .Minuten erhitzt. Der Ofen wird auf die Temperatur von 982°C vor dem Einbringen der Proben eingestellt. Nach einem 5 Minuten dauernden Erhitzen werden die Proben dem Ofen entnommen, erneut in einen Exsikkator gebracht und abgekühlt. Die Proben verden dann gewogen, wobei das Gewicht notiert wird. Die Gewichtsdifferenz gibt den Oxydationsgrad an.
Zum Testen der Korrosionsbeständigkeit (Tabelle III) werden die polierten Proben in Wasser und anschließend in Aceton gewaschen. Die Proben werden dann in Luft auf eine Temperatur von 538° C erhitzt und in einen Exsikkator zum Abkühlen gebracht Die Proben werden dann gewogen, wobei das Gewicht notiert wird. Die Proben werden anschließend in wäßrige Lösungen mit den angegebenen Konzentrationen gebracht und darin bei Umgebungstemperatur während einer Zeitspanne von 20 Tagen gelassen. Die Proben werden anschließend getrocknet und gewogen, worauf der Gewichtsverlust berechnet wird.
In der Tabelle 111 (Korrosionsbeständigkeit) sind die Werte für menschlichen Zahnschmelz, Zahnamalgam und eine Kupfer-Zink-Dentallegierung angegeben. Die Werte für diese drei Λ 'etalle finden sich in »Journal of Nihon University, School of Dentistry«, Tokio, Japan, Band 11, Nr. 4, 1969. Dort wird bei der Beschreibung der durchgeführten Methode zur Probenherstellung angegeben, daß die Proben vergossen und anschließend nach Angabe des Herstellers poliert werden.
Tabelle I
Legierung Ni Nr.
Cr
Mo
Si
Mn
Verwendungszwecke")
1 70,42 19,01 4,20 5,49
2 71,65 19,09 4,22 4,02
3 70,94 18,90 4,17 4,50
4 70,59 18,81 4,15 4,95
0,88
MCB, PCB, PLCB. I & O
1,02 MCB, PCB, PLCB, I & O
1.49 MCB1PCB1PLCB
1.50 MCB1PCB1PLCB
*} MCB - Metallkronen und-brücken
PCB - Porzellankronen und -brücken
PLCB - Kunststoffkronen und-brücken
I & O » Einlagen und Auflagen
Tabelle Il Zustand der
Probe
Physikalische
Zugfestigkeit.
N/mm2
Eigenschaften
Streckgrenze.
N/mmJ
Dehnung,
%
Härte
(Rb)
Schmelzpunkt,
-c
Legierung
Nr.
vergossen
vergossen
vergossen
vergossen
714,2
828,8
824
750,6
508,2
535,6
624,9
748,5
4,3
2,76
1.64
0,5
97
103,4
1063
108,6
1232-1260
1232-1260
1204-1232
1204-1232
I
2
3
4
Tabelle III (Beispiel 4)
Vergleich der Korrosionsbeständigkeit in wäßrigen Lösungen von Chlorwasserstoffsäure, Milchsäure und Natriumchlorid
1) BAK-ON: Warenzeichen der CERAMCO. INC, 31 -16 Humers Point Ave. Long Island City, N.Y.
2) ULTRATEK: Warenzeichen der AMERICAN PRECISION METALS. 1777 Murchison Drive. Burlingame, Kalifornien 94010.
*) Entnommen aus Kazuo Nagai, Journal of Nihon University. School of Dentistry, Tokio, Japan, Band 11. Nr. 4.1969.
Der Gewichtsverlust wird in mg pro cm2 pro Tag nach einem Eintauchen in die angegebene Lösung während einer Zeitspanne von 20 Tagen bei Umgebungstemperatur im Labor angegeben.
Tabelle IV (Beispiel 4) Oxidationsbeständigkeit in mg pro cm2 pro Minute
CERAMCO CERAMCO ULTRATEK CERAMCO CERAMCO
Nicht- Nicht- Nicht- BAK-ON BAK-ON
edelmetall- edelmetall- edelmetall- Gelbgold Weißgold
Legierung Legierung Legierung
Beispiel 1 Beispiel 2
Gewichtszunahme pro Flächeneinheit und Zeit (mg/cm2-Minute)
0,4765x10
-2
0,6367x10-
0,7210x10
0,2885 XlO-
03551 χ 10-
CERAMCO CERAMCO ULTRATEK2» CERAMCO') CERAMCO» Mensch Amal Cu-Zn*)- 30
Nicht- Nicht- Nicht- BAK-ON BAK-ON licher gam*) Legie-
sdelmetall. edelmetall, edelmetall- Gelbgold Weißgold Schmelz*) rung
Beispiel 1 Beispiel 2 Legierung
0,05°/oige 0.111 0,184 0,203 0,0188 0,0211 40,60 0,94 1.01 35
HCL
im.:«. 0,0239 0,0166 0.164 0,0183 0,0269 94,20 0,83 0.68
Milchsäure
l°/oige 0,0080 0,0020 0,0568 0,0104 0,0029 039 0,073
NaCi-Lösung 40

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verwendung einer Legierung mit einer Zusammensetzung aus 67,0 bis 74,0% Nickel, 18,5 bis 23,5% Chrom, 4,0 bis 5,5% Silicium, 4,0 bis 4,5% Molybdän und 1,0 bis 1,5% Bor als Werkstoff für Zahnbrücken, -kronen und Abdeckungen.
2. Verwendung einer Legierung mit einer Zusammensetzung aus 67,0 bis 74,0% Nickel, 18,5 bis 23,5% Chrom, 4,0 bis 53% Silicium, 4,0 bis 4,5 % Molybdän und 0,5 bis 1,0% Mangan als Werkstoff für Zahnbrücken, -kronen und -abdeckung«!.
DE2432014A 1973-07-05 1974-07-03 Verwendung einer Legierung mit Nickel, Chrom und Silicium für Zahnbrücken, -kronen und -abdeckungen Expired DE2432014C2 (de)

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