DE3038036A1

DE3038036A1 - Unedle, korrosionsbestaendige legierung, insbesondere fuer zahnersatzzwecke

Info

Publication number: DE3038036A1
Application number: DE19803038036
Authority: DE
Inventors: Emil M. Bala-Cynwyd Pa. Prosen
Original assignee: Neoloy Products Inc
Current assignee: Neoloy Products Inc
Priority date: 1979-10-25
Filing date: 1980-10-08
Publication date: 1981-05-07
Also published as: US4255190A; JPS5687644A; DE3038036C2

Description

Unedle, korrosionsbeständige Legierung, insbesondere für Zahnersatzzwecke

Die Erfindung betrifft eine im wesentlichen unedle, korrosionsbeständige bzw. rostfreie Legierung, die sich insbesondere zur Verwendung für Zahnersatzzwecke und in diesem Zusammenhang zur Herstellung von Kronen, Brücken, Einlagen und anderen Dentalprothesen eignet, die mit einer Porzellanoberfläche versehen werden sollen. Im Dental bereich ist es bekannt, daß die Legierung, auf die ein niedrig schmelzendes Porzellan erfolgversprechend aufgebracht werden ka_nn, so daß eine vollständige Adhäsionswirkung zwischen Legierung und Porzellan erzielt wird, im Hinblick auf den linearen Dehnungsund Kontraktionskoeffizienten bei Schmelztemperatur des Porzellans verträglich sein muß, und daß darüberhinaus eine solche Legierung auf ihrerOberfläche Oxide bilden muß, die die Adhäsion des Porzellans fördern.

Es wird ferner auf diesem Gebiet der Technik verlangt, daß die Porzel1anoberflache nach der Aufbringung des Porzellans auf die Legierung sich nicht verfärben, reissen oder von der Grundlegierung trennen sollte.

Im Handel sind heutzutage verschiedene opake Porzellane erhältlich, die insbesondere für die Anwendung bei Dentallegierungen hergestellt und vertrieben werden. Die opaken oder 1 ichtundurchiässigen Materialien derartiger opaker Porzellane unterscheiden sich voneinander, und die Grundbestandteile solcher opaker Porzellane sind in der Literatur nicht vollständig angegeben. Im wesent-

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lichen wird in der Literatur festgestellt, daß alle opaken Porzellane für dentale Anwendungszwecke niedrigschmelzend sind, so daß sie bei einer Temperatur von etwa 982° C mit Dentallegierungen verschmelzen und an letzteren haften bleiben, vorausgesetzt, daß alle anderen für das Verschmelzen solcher^Porzellane mit der Metallegierung einzuhaltenden Bedingungen gegeben sind.

Zum druckschriftlichen Stand der Technik wird auf die US-PS 4 046 561 verwiesen, die eine Dentallegierung zur Verwendung für Porzellanüberzüge beschreibt. In diesem Zusammenhang ist ferner die US-PS 4 124 382 zu nennen. Diese bekannten Dental 1egierungen weisen aber insbesondere den Nachteil auf, daß sie sich nur unzulänglich für niedrigschmelzende Porzellane eignen, die einen relativ kleinen Dehnungskoeffizienten besitzen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Dental legierung zu schaffen, die auch niedrigschmelzenden Porzellanüberzügen einen festeren Halt gibt, als dies bisher möglich gewesen ist, und die darüberhinaus keine extrem teueren Metalle enthält, so daß der wirtschaftliche Aufwand für Zahnersatzzwecke sich in tragbaren Grenzen hält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise durch eine im wesentlichen rostfreie bzw. nicht korrodierende Unedelmetal1-Dental legierung gelöst, die sich aus den folgenden Elementen zusammensetzt und mit allen opaken Porzellanen verschmelzbar ist, die eine Schmelztemperatur von annähernd 982° C aufweisen:

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40 bis 60 % Kobalt 25 bis 32 % Chrom

7 bis 15 % Wolfram

1 bis 5 % Rhuthenium

1 bis 5 % Gallium 0,5 bis 2 % Niob 0,5 bis 2 % Kupfer 0,5 bis 1 % Tantal 0,5 bis 1 % SiIiei um 0,5 bis 1 % Eisen

Wobei diese Legierung eine Schmelztemperatur von annähernd 1.454° C und einen linearen Dehnungskoeffizien-

-5 ο ten von etwa 1,5 χ 10 pro C aufweist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Zusammensetzung der Dental legierung die folgende:

53 % Kobalt

27 % Chrom

10 % Wolfram

3 % Rhuthenium

3 % Gall ium

1 % Niob

1 % Kupfer

1 % Tantal

,5 % S i 1 i c i u m

12 % Eisen

Wobei der Schmelzpunkt dieser Legierung ebenfalls 1.454° C und ihr linearer Dehnungskoeffizient 1,43 χ 10" pro ° C betragen.

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Die erfindungsgemä'ße Dental 1 egierung stellt somit ein Material dar, das mit niedrigschmelzenden Porzellanen durch Aufschmelzen verbunden bzw. überzogen werden kann, und sie ist besonders wirtschaftlich, weil sie keine teueren Metalle wie Gold und Platin enthält, obgleichfestzustellen ist, daß eine geringe Menge Rhuthenium als Platingruppenmetal1Bestandtei1 der Legierung sein soll .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es wurde festgestellt, daß eine Legierung, die sich hauptsächlich aus Kobalt, Chrom und Wolfram zusammensetzt, während die anderen Elemente in kleinen Mengen vorhanden sind, in idealer Weise zum Verschmelzen mit opaken Porzellanen bei annähernd 982 C geeignet ist. Es wurde ferner gefunden, daß derartige Porzellane nach dem Verschmelzen und Abkühlen fest an der Legierung haften, so daß es unmöglich ist, sie durch wiederholtes Schlagen mit dem Hammer abzutrennen.

Der obigen Feststellung liegt die allgemeinere Erkenntnis zugrunde, daß die verschiedenen Elemente, aus denen die Dental legierung besteht, innerhalb der folgenden Grenzen variieren können:

Kobalt 40 bis 60 t

Chrom 25 bis 32 %

Wolfram 7 bis 15 %

Rhuthenium 1 bis 5 %

Gall ium 1 bis 5 %

Niob 0,5 bis 2 %

Kupfer 0,5 bis 2 %

Tantal 0,5 bis 1 %

Silicium 0,5 bis 1 %

Eisen 0,5 bis 1 %

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In einer früheren, nicht vorveröffentlichten amerikanischen Patentanmeldung Akz. 051,003 vom 22.06.1979 wurde eine korrosionsfreie Unedelmetal1-Dental legierung beschrieben, die in ihrer bevorzugten Ausführungsform aus 52 % Kobalt, 28 % Chrom, 12 % Wolfram, 4 % Gallium, 1 % Kupfer, 1 % Niob, 0,5 % Silicium und 1,5 % Eisen besteht.

Bei der hier beschriebenen, erfindungsgemäßen Legierung wurden noch 3 % Rhuthenium und 1 % Tantal hinzugefügt.

Die hier beschriebene Legierung weist in ihrer bevorzugten Ausführungsform einen Schmelzpunkt von 1454° C auf, im Gegensatz zu der oben erwähnten früheren Legierung, die einen Schmelzpunkt von 1399° C hat. Auch in den linearen Ausdehnungskoeffizienten der beiden im obigen verglichenen Anmeldungen besteht insofern ein Unterschied, als die Legierung der vorliegenden Erfindung einen Koeffizienten von 1,43 χ 10" pro ⁰ C aufweist, während die Legierung der früheren

-5 ο Anmeldung einen solchen von 1,49 χ 10 pro C besi tzt.

Es wurde festgestellt, daß die hier beschriebene Dentallegierung mit allen niedrigschmelzenden, opaken Porzellanmaterialien verträglich ist. Durch Versuche wurde ferner herausgefunden, daß diese Verträglichkeit im wesentlichen auf die Gegenwart von Rhuthenium in dem genannten Prozentsatz bei der bevorzugten Ausfüh-

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rungsform der Legierung zurückzuführen ist.

In diesem Bereich der Technik gilt als bekannt, daß auf der Legierung Oberflächenoxide gebildet werden müssen, um die Adhäsionswirkung durch Schmelzen des opaken Porzellans zu fördern und sicherzustellen. Es ist ferner dem Fachmann geläufig, daß der Dehnungskoeffizient und der Kontraktionskoeffizient der Legierung mit den entsprechenden Koeffizienten der niedrigschmelzenden Porzellane verträglich sein müssen, so daß Verfärbung, Rißbildung oder Ablösen des Porzellans von der Grundmetallegierung vermieden werden. Es sind einige Porzellane bekannt, die einen höheren Oehnungskoeffizienten aufweisen, während andere bekannte Porzellane einen niedrigeren Dehnungskoeffizienten besitzen. Die erfindungsgemäße Legierung eignet sich in besonderem Maße zur Verwendung mit niedrigschmelzenden Porzellanen, die einen kleineren Dehnungskoeffizienten haben. Diese Tatsache ergibt sich daraus, daß im vorliegenden Fall der Dehnungskoeffizient von 1,43 χ

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10 pro C dem Dehnungskoeffizienten von 1,49 χ pro C der oben erwähnten Legierung nach der früheren amerikanischen Patentanmeldung gegenübersteht.

Obgleich Rhuthenium ein Metall der Platingruppe ist, das normalerweise nicht oxidiert, wenn es erhitzt wird, wurde festgestellt, daß sich Oxide auf dem Rhuthenium bei annähernd 427° C zu bilden beginnen.

Einige der anderen Elemente, die Bestandteil der hier beschriebenen Dentallegierung sind, oxidieren bei niedrigeren Temperaturen.

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Sobald die gegossene Metall prothese, also der metallene Zahnersatzkörper mit opakem Porzellan überzogen werden kann, wird er auf eine Temperatur von 982° C erhitzt, welche als normal für niedrigschmelzende Porzellanapplikationen angesehen wird. Es wurde festgestellt, daß während der Erhitzung des gegossenen Zahnersatzkörpers auf die genannte Temperatur zur Aufbringung des Porzellans bei annähernd 427° C sich auf der Oberfläche des gegossenen Körpers Rhutheniumoxide bilden, und zwar zusätzlich zu anderen, bei tieferer Temperatur oxidierenden Materialien der Legierung. Demnach entstehen auf der Oberfläche des metallenen Dentalersatzkörpers Oxide einschließlich Rhutheniumoxid, die eine sehr starke Adhäsionswirkung des Porzellans an dem Grundmetall erzeugen.

Bei der Herstellung der hier beschriebenen Legierung wurde festgestellt, daß kleine Mengen Rhuthenium eine äußerst vorteilhafte Wirkung auf den linearen Dehnungskoeffizienten haben, die darin besteht, daß das Metall in seiner fertigen gegossenen Form sich dichter zu verfestigen scheint, wodurch der Dehnungskoeffizient der fertig geformten Dental legierung reduziert und die Legierung mit dem kleineren linearen Dehnungskoeffizienten gewisser niedrigschmelzender Porzellane verträglicher wird. Es wurde dariiberhinaus festgestellt, daß der Zusatz von Rhuthenium den Korrosionswiderstand in der Legierung verbessert.

Es sei darauf hingewiesen, daß der vorliegenden Legierung im Gegensatz zur Legierung der obengenannten

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amerikanischen Patentanmeldung eine kleine Menge Tantal zugesetzt worden ISt₁ und zwar 1 % in der bevorzugten Ausführungsform. Es wurde herausgefunden, daß diese kleine Tantalmenge den Schmelzpunkt der Legierung herabsetzt und dadurch der Legierung ihre vorteilhafte Schmelztemperatur von 1454° C verleiht. Legierungen, die über dieser Temperatur schmelzen, lassen sich mit den normalen Dentalbearbeitungsmöglichkeiten nur schwer verarbeiten.

Aus dem obigen ergibt sich, daß die bedeutenden Vorteile der hier beschriebenen Legierung im Gegensatz zu den bekannten Legierungen auf das Vorhandensein von Rhuthenium und Tantal in den kleinen angegebenen Mengen zurückzuführen sind, wobei Rhuthenium als Metall der Platingruppe in einer solch kleinen Menge der Dental legierung zugesetzt wird, daß die Legierung im wesentlichen aus rostfreien bzw. korrosionsbeständigen Unedelmetallen hergestellt werden kann.

Alle im obigen gemachten Prozentangaben sind als Gew.% zu verstehen.

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Claims

PATENTANWÄLTE TISCHER · KERN & BREHM Albert-Rosshaupter-Strasse 65 · D 8000 München 70 Representatives before the European Patent Office Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentnmt Ihr Zeichen Your Ref. Unser Zeichen Neo-6788 OurRef· Ke-ma H. TISCHER Dipl.-Ing. W. KERN Dipl.-Ing. H. P. BREHM Dipl.-Chem., Dr. phil. nat. Albert-Rosshaupter-Strasse D 8000 München 70 Telefon (089) 7605520 Telex 05-212284 pats d Telegramme Kernpatent München Datum t 6, OHt. 1980 Neoloy Products, Inc., 14807 McKinley Posen, niinois/V.St.A. Unedle, korrosionsbeständige Legierung, insbesondere für Zahnersatzzwecke P a t e η t a nsprüche

1. Unedle, im wesentlichen korrosionsbeständige Dental legierung, insbesondere zur Aufbringung von opakten Porzellanüberzügen, welche eine Schmelzten!·

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peratur von etwa 982° C aufweisen, g e k e η η-

zeichnet 40 durch die folgende Zus Setzung: 25 7 bis 60 % Kobalt 1 bis 32 % Chrom 1 bis 15 % WoIfram 0,5 bis C ⁰J R h u f- h e η i u m 0,5 bis C ο/
O Io Ga11i um 0,5 bis C Io Niob 0,5 bis η Ol
C /o Kupfer 0,5 bis 4 Ol
I /O Tantal bis 1 o/
I /ΰ Si 1i ei um bis 1 °/ Eisen,

wobei die Legierung eine Schmelztemperatur von etwa 1454° C und einen linearen Ausdehnungsko-

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effizienten von etwa 1,4 χ 10 pro C aufweist.

2. Dentallegierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgende Zusammensetzung

Kobalt 53 %

Chrom 27 %

Wolfram 10 %

Rhuthenium 3 %

Gallium 3 %

Niob 1 %

Kupfer 1 %

Tantal 1 %

Silicium 0,5 %

Eisen 0,5 %

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3. Dental 1egierimg nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Legierung eine Schmelztemperatur von annähernd 1454° C und einen linearen Ausdehungskoeffizienten von annähernd 1,43 χ 10~⁵ pro ° C aufweist.

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