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Edelmetallegierung zur Herstellung von mit keramischen
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Massen serblendbaren Kronen und Brücken Die Erfindung betrifft Edelmetall-Legierungen
zur Herstellung von mit keramischen Massen verblendbaren Kronen und Brücken, bestehend
aus 70 bis 80 Gew. Gold, 1 bis 10 Gew.% Platin, 5 bis 15 Gew.% Palladium, 0,1 bis
5 Gew. Zinn, 0 bis 5 Gew. Indium, 0 bis 2 Gew.% Zink und weiteren metallischen Zusätzen.
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Seit geraumer Zeit werden -primär aus ästhetischen GrUnden- Kronen
und Brücken aus Dental-Legierungen mit keramischen Massen verblendet, so daß ein
zahnfarbenes Aussehen entsteht. Neben der Verträglichkeit solcher Legierungen mit
handelsüblichen keramischen Massen, werden -wie für alle in der Zahntechnik verwendeten
Legierungen-Gewebeverträglichkeit, Ungiftigkeit, Abriebbeständigkeit, Härte, Festigkeit,
Duktilität, Anlauf- und Korrosionsbeständigkeit, Paßgenauigkeit, elnfache Bearbeitung
und Gießbarkeit gefordert.
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In der Vergangenheit sind zahlreiche Dental-Legierungen bekannt geworden,
die die meisten der obengenannten Anforderungen erfüllen. Es handelt sich dabei
üblicherweise um hochgoldhaltige Legierungen, die neben ca. 60 bis 90% Gold, ca.
5 bis 15% Platin, 0 bis 10% Palladium,. 0 bis 2 Zinn, 0 bis 2% Indium, 0 bis 2*
Zink sowie gegebenenfalls kleine Mengen von Eisen, Rhenium, Iridium, Kupfer oder
Silber enthalten. Alle diese Legierungen haben aber den Nachteil, daß es wiederholt
zu Brüchen der Gußobjekte während des Abkühlens in der Einbettmasse von Gieß- auf'
Raumtemperatur
kommt. Wegen des unterschiedlichen Kontraktionsverhaltens von Einbettmasse und Legierung
treten während des Abkühlvorganges Spannungen auf, die ein freies Schrumpfen des
Gußteiles verhindern. Es kommt zum Bruch, wenn der Dimmensionsunterschied zwischen
Einbettmasse und Legierung so groß geworden ist, daß er durch die elastische Dehnung
der Einbettmasse und die Gesamtdehnung der Legierung nicht mehr aufgefangen werden
kann.
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Gerät das Gußteil während des Abkühlens unter Zugspannungen, so wird
mit hoher Wahrscheinlichkeit das Gußob-Sekt und nicht die Einbettmasse brechen,
weil -speziell bei höheren Temperaturen- die Zugfestigkeit der Legierung geringer
als die Druckfestigkeit der Einbettmasse ist.
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Im Temperaturbereich von 500 bis 8000C treten bei der Verwendung üblicher
Dental-Aufbrennlegierungen und üblicher Dental-Gußeinbettmassen die größten Dimmensionsunterschiede
auf. Zur Vermeidung von Brüchen der Gußobjekte müssen Dental-Legierungen in diesem
Bereich eine Bruchdehnung von mindestens o,% besitzen. Bisher bekannte extra harte
Legierungen, welche aufgrund ihrer hohen Härtewerte und ihrer hohen Festigkeitswerte
zur Herstellung vielgliedriger Brücken geeignet sind, weisen jedoch Bruchdehnungen
auf, die im Bereich von 0,1 bis 0,5* liegen. Damit sind Brüche der Gußobjekte speziell
bei nicht ganz ordnungsgemäßer Gestaltung der Gußmodelle nicht auszuschließen.
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Es hat sich gezeigt, daß Legierungszusätze, welche eine Restigkeits-
und Härtesteigerung der Legierung bewirken (z.B. Zinn, Indium und Eisen) und welche
im allgemeinen die Haftung zwischen Grundlegierung und Keramik positiv beeinflussen
(z.B. Zinn, Indium u.a.) die Bruchdehnung von Edelmetall-Aufbrennlegierungen speziell
im kritischen Temperaturbereich von ca. 500 - 8009C negativ beeinflussen. Eine Verringerung
d^- Gehalte solcher härte-
und festigkeitssteigernden Elemente führt
zwar zu einer signifikanten Steigerung der Bruchdehnung, hat jedoch gleichzeitig
eine nicht vertretbare Reduzierung der Festigkeit und der Härte und im allgeme-ine
auch der Haftfestigkeit der Keramik zur Folge. Besonders stark nimmt durch die Reduzierung
der härtenden Zusätze die für die Standfestigkeit beim Aufbrennen entscheidene Hochtemperaturfestigkeit
ab. Außerdem führt eine Reduzierung des Gehalts dieser Elemente häufig zu einer
merklichen Abweichung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten vom Sollwert und
zu einer signifikanten Kornvergröberung.
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Es war deshalb die Aufgabe der Erfindung, Edelmetall-Legierungen zur
Herstellung von mit keramischen Massen verblendbaren Kronen und Brücken zu entwickeln,
bestehend aus 70 bis 80* Gold, 1 bis 10% Platin, 5 bis 15 Palladium, 0,1 bis 5%
Zinn, 0 bis 5% Indium, 0 bis 2% Zink und weiteren metallischen Zusätzen, die eine
ausreichende Bruchdehnung im kritischen Temperaturbereich besitzen und die mindestens
die guten mechanischen Eigenschaften der bisher bekannten extra harten Aufbrenn-Legierungen
aufweisen sollten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Legierung
0,1 bis 9* eines oder mehrerer Elemente einer Gruppe I, bestehend aus Kupfer und
Silber, 0,05 bis 2 eines oder mehrerer Elemente einer Gruppe II, bestehend aus Iridium,
Ruthenium und Rhenium, sowie 0,1 bis 3% eines oder mehrerer Elemente einer Gruppe
III enthält, bestehend aus Kobalt, Chrom, Gallium, Molybdän, Niob, Tantal und Vanadium,
wobei die Summe aller Elemente aus den Gruppen I, II und III jedoch höchstens 10
beträgt.
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Vorzugsweise enthalten diese Legierungen 0,2 bis 4% eines oder mehrerer
Elemente der Gruppe I, 0,1 bis 0,4 ffi eines oder mehrerer Elemente der Gruppe II
und 0,1 bis
1 eines oder mehrerer Elemente der Gruppe III.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß zwar einzelne der für die
Aufbrenntechnik wichtigen Legierungseigenschaften mit einer Reihe von Zusatzelementen
erreicht werden können, daß jedoch die Kombination der für die Aufbrenntechnik entscheidenden
Eigenschaften, und hier speziell die Kombination zwischen guter Haftfestigkeit der
Legierung zur Keramik, hoher Festigkeit bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur
und Aufbrenntemperatur, hinreichender Bruchdehnung bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur
und Aufbrenntemperatur, hoher Härte sowohl im Gußzustand als auch nach dem Verblenden
der Kronen und Brückenteile mit Keramik, und niedr e Korngröße optimal mit den erfindungsgemäßen
Legierungen erreicht werden können.
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Der Schmelzbereich der erfindungsgemäßen Legierungen liegt im gewunschten
Temperaturbereich. Die Werte von Härte, Fließgrenze und Zugfestigkeit sind denjenigen
bekannter Aufbrenn-Legierungen gleichwertig. Die Werte für die Bruchdehnung zwischen
Raumtemperatur und hohen Temperaturen sowie die Zugfestigkeit bei 9000C, welche
erfahrungsgemäß ein gutes Maß für die Standfestigkeit größerer Brücken beim Aufbrennvorgang
ist, sind denen bisher bekannter Aufbrenn-Legierungen deutlich überlegen. Die Verarbeitung
der erfindungsgemäßen Legierungen bereitet keinerlei Schwierigkeiten. Die Haftfestigkeit
zu verschiedenen handelsüblichen Keramiksorten ist ausgezeichnet. Das Gefüge ist
feinkörnig, mit Korngrößen 2 zwischen ca. 2000 und 4000 Körnern pro mm Zusammensetzung
und einige Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen sind in den Tabellen
I und II angegeben, wobei die Legierungen 1 bis 12 Goldiegierungen gemäß der Erfindung,
die LegietXngen 13 bis 18 bekannte, -6-
dem Stand der Technik zugehörige
Legierungen sind.
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Hierbei gibt die Tabelle I die Zusammensetzung der Legierungen an,
während die Tabelle II deren Eigenschaftswerte enthält. Bei den bekannten Legierungen
13 bis 18 sind einige Eigenschaftswerte mit * gekennzeichnet, die deutlich von den
geforderten optimalen Eigenschaftswerten abweichen.
| Legie- Au Pd Pt In Sn Zn Ag Cu Jr Re Ru Co Cr Fe Ga Mo Nb Ta
V |
| rung (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%)
(%) (%) (%) (%) (%) |
| 1 73.3 10.0 9.7 1.4 0.4 - 2.2 0.4 - 0.1 0.2 - - - - - - 0.3
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| 2 76.8 11.0 7.7 1.5 0.5 - 1.7 0.3 0.1 - 0.2 - - - - 0.2 - -
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| 3 77.1 8.9 9.8 1.3 0.6 0.2 1.2 0.3 0.1 0.2 - - - - 0.3 - -
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| 4 77.3 9.0 9.7 1.5 0.5 - 1.2 0.3 0.1 0.2 - - - - - - - 0.2
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| 5 76.6 11.0 7.4 1.7 0.5 - 1.5 0.5 0.1 0.2 - 0.3 0.2 - - - -
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| 6 76.6 11.0 7.7 1.7 0.5 - 1.6 0.4 - 0.2 0.1 - - - - - - - 0.2 |
| 7 77.0 9.0 10.0 1.2 0.4 0.3 1.2 0.3 0.1 0.2 - - - - - - - 0.3
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| 8 76.1 9.0 9.7 1.5 0.5 - 2.5 0.3 0.1 0.2 - - - - - - - 0.2
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| 9 77.1 9.0 9.7 1.7 0.5 - 1.2 0.3 0.2 - 0.1 0.2 - - - - - -
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| 10 77.1 11.0 7.9 1.5 0.5 - 1.2 0.3 0.1 0.2 - - - - - - 0.1
0.1 - |
| 11 80.2 6.9 8.8 1.6 0.4 - 0.9 0.6 0.1 - 0.2 - - - 0.3 - - -
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| 12 77.3 11.0 7.7 1.5 0.5 - 1.2 0.3 0.1 0.2 - - - - - - 0.2
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| 13 84.3 5 8 2.2 0.3 - - - 0.1 - - - - - - - - 0.1 - |
| 14 77.3 9.0 9.8 1.6 0.4 - 1.2 0.3 - 0.2 - - - 0.2 - - - - - |
| 15 77.5 8.9 9.8 1.5 0.5 - 1.2 0.3 0.1 0.2 - - - - - - - - - |
| 16 77.8 9.0 9.7 1.5 0.5 - 1.1 0.4 - - - - - - - - - - - |
| 17 77.1 9.0 9.8 1.5 0.5 0.2 1.2 0.3 - 0.2 - - - 0.2 - - - -
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| 18 77.8 9.1 9.3 1.2 0.6 - 1.3 0.3 0.1 - 0.1 - - 0.2 - - - -
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T a b e l l e I
| Härte HV5 Zugfestigkeit Rm in Nmm² Bruchdeh- Korngröße |
| nung in % |
| Guß nach Auf- ausge- Raumtem- 650°C 900°C 650°C Körner/mm² |
| brennen härtet peratur |
| 205 195 210 570 220 58 1.2 2700 |
| 185 180 190 550 215 50 2.7 1530 |
| 175 180 220 535 240 50 2.2 3350 |
| 190 190 225 605 230 65 1.8 3100 |
| 220 210 265 620 270 56 1.8 1950 |
| 200 190 210 540 210 52 1.3 1800 |
| 210 190 215 580 210 55 1.0 2800 |
| 200 195 220 560 220 60 1.6 5300 |
| 190 185 205 560 205 51 1.4 1760 |
| 195 185 215 570 220 53 1.2 2050 |
| 190 190 200 550 205 52 1.7 2350 |
| 195 190 205 560 210 51 1.4 1810 |
| 180 200 250 540 170* 27* 1.8 2050 |
| 190 190 240 580 245 56 0.3* 2260 |
| 170* 160* 210 520 190* 43* 2.3 1700 |
| 200 185 225 570 215 41* 0.4* 600* |
| 210 200 235 560 235 51 0.2* 2100 |
| 185 185 230 540 230 54 0.5* 2100 |
T a b e l l e II