DE3146794C2 - Edelmetall-Legierung zum Aufbrennen von Dentalporzellan - Google Patents
Edelmetall-Legierung zum Aufbrennen von DentalporzellanInfo
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Abstract
Zum Aufbrennen von Dentalporzellan werden Edelmetall-Legierungen benötigt, die möglichst wenig Gold enthalten und trotzdem eine ausreichende Bruchdehnung zwischen 500 und 800 ° C besitzen, bei vergleichbaren sonstigen mechanischen und metallurgischen Eigenschaften. Solche Legierungen bestehen aus 20 bis 85% Palladium, 0 bis 55% Gold, 0 bis 40% Silber, 1 bis 15% Zinn und/oder Indium, sowie jeweils 0,05 bis 1% eines oder mehrerer der Elemente Iridium, Rhenium, Ruthenium, Silizium, Eisen, Kupfer oder Zink und enthalten zusätzlich 0,1 bis 3% Gallium und 0,05 bis 1% Tantal und/oder 0,05 bis 1% Wolfram und/oder 0,05 bis 0,2% Yttrium.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Edelmetall-Legierungen zum Aufbrennen von Dentalporzellan, bestehend aus
20 bis 85% Palladium, 0 bis 55 Gew.-% Gold. 0 bis 40 Gew.-% Silber. 1 bis 15% Zinn und/oder Indium sowie
jeweils 0,05 bis 1 % eines oder mehrerer der Elemente Iridium, Rhenium, Ruthenium, Silizium, Eisen, Kupfer und
Zink.
Aus ästhetischen aber auch funktioneilen Gründen werden in der Zahntechnik in immer stärkerem Umfang
Kronen und Brücken verwendet, die einen metallischen Kern besitzen und mit zahnfarbener Keramik überzogen
werden. Sehr bewährte Legierungen für diesen Zweck sind hochgoldhaltige Legierungen mit ca. 60 bis 90%
Gold. ca. 1 bis 15% Platin, ca. 1 bis 15% Palladium. Rest Silber. Zinn, Indium, Eisen und zum Teil kleinen
Beimengungen kornfeinender Elemente, wie z. B. Iridium, Rhenium oder Ruthenium. Die in den letzten Jahren
drastisch gestiegenen Edelmetallpreise haben diese hochgoldhaltigen Legierungen außerordentlich verteuert
Dies hat zu zahlreichen Bestrebungen geführt, preiswertere Edelmetall-Legierungen zur Verblendung mit
Keramik zu entwickeln. Solche Legierungen auf der Basis Gold-Palladium, Gold-Palladium-Silber und Palladium-Silber
sind beispielsweise beschrieben in der DE-PS 28 13 813, DE-AS 28 28 304, DE-PS 25 23 971 und
DE-PS 24 40 425.
Alle diese Legierungen müssen einer Vielzahl von Anforderungen genügen, wie z. B. gute Vergießbarkeit,
ausreichende, aber nicht zu hohe Härte, ausreichende Festigkeit und Bruchdehnung, Korrosionsbeständigkeit
und Kompatibilität mit der Keramik. Leider besitzen praktisch alle bekannten sogenannten Sparaufbrennlegierungen
mit geringen Goldgehalten Nachteile gegenüber den hochgoldhaltigen Aufbrennlegierungen. Ein sehr
häufig auftretender Mangel dieser preiswerteren Legierungen ist die Bruchneigung der Gußobjekte während
des Abkühlen? in der Einbettmasse. Dieser Effekt ist zwar auch von hochgoldhaltigen Legierungen bekannt, bei
den goldärmeren Aufbrennlegierungen ist diese Art der Brüchigkeit jedoch viel ausgeprägter. Das Brechen der
Gußobjekte ist darauf zurückzuführen, daß die durch das unterschiedliche Kontraktionsverhalten von Legierung
und Einbettmasse beim Abkühlen verursachten Spannungen ein freies Schrumpfen der Gußteile verhindern.
Es kommt zum Bruch, wenn der Dimensionsunterschied zwischen Einbettmasse und Legierung, der sich
beim freien Schrumpfen beider Materialien ergäbe, so groß geworden ist. daß er nicht mehr νοη der elastischen
Dehnung der Einbettmasse und der elastischen und plastischen Dehnung der Legierung aufgefangen werden
kann. Bei der Verwendung von Quarz- bzw. Cristobalithal'igen Einbettmassen treten im Temperaturbereich
zwischen 500 und 800°C. speziell bei ca. 600 bis 700°C, die größten Dirrensionsänderungsunterschiede auf. In
diesem Temperaturbereich ist die Kontraktion der Legierungen deutlich stärker als die der Einbettmasse. Teile
des Gußobjektes geraten damit unter Zugbeanspurchung. Messungen und Erfahrungen haben gezeigt, daß
Dentallegierungen im genannten Temperaturbereich eine Bruchdehnung von mindestens 0,5% besitzen müssen,
wenn man das Brechen der Gußobjekte mit Sicherheit vermeiden will.
Die bisher bekannten harten bzw. extraharten Aufbrennlegierungen besitzen allerdings Bruchdehnungen bei
ca. 650"C, welche unter 0,5%, und zwar üblicherweise zwischen 0,1 und 0,3% liegen. Damit sind Brüche bei
solchen Legierungen, speziell bei nicht ganz ordnungsgemäßer Gestaltung der Gußmodelle, nicht auszuschließen.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Edelmetall-Legierungen zum Aufbrennen von Dentalporzellan
zu entwickeln, welche aus 20 bis 85% Palladium, 0 bis 55% Gold, 0 bis 40% Silber, 1 bis 15% Zinn
und/oder Indium, sowie jeweils 0,05 bis 1% eines oder mehrerer der Elemente Iridium, Rhenium, Ruthenium,
Silizium, Eisen, Kupfer und Zink bestehen und eine ausreichende Bruchdehnung im kritischen Temperaturbereich
zwischen 500 und 8000C besitzen, ohne dabei in den übrigen Eigenschaften den bisher bekannten Sparaufbrennlegierungen
unterlegen zu sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsges'näß dadurch gelöst, daß die Legierungen 0,1 bis 3% Gallium und je 0,05 bis
1% eines oder mehrerer der Elemente Tantal, Wolfram oder Yttrium enthalten, wobei die Menge an Yttrium
0,2% nicht übersteigen darf.
Dabei können die erfindungsgemäßen Legierungen vorteilhafterweise entweder 20 bis 70% Palladium, 15 bis
55% Gold und 0 bis 40% Silber oder 20 bis 65% Palladium, 10 bis 40% Silber und 0 bis 55% Gold enthalten. Gut
bewährt haben sich auch Legierungen mit 20 bis 50% Palladium, 15 bis 55% Gold und 10 bis 35% Silber,
insbesondere 27 bis 35% Palladium, 41 bis 52% Gold und 15 bis 20% Silber.
Es hat sich gezeigt, daß mit den in gewöhnlichen Dentalaufbrennlegierungen gebräuchlichen härtenden und
die Haftung positiv beeinflussenden Zusätzen, wie z. B. Zinn, indium. Kupfer, Eisen oder Zink die gestellte
Aufgabe nicht gelöst werden kann. Man kann zwar durch eine entsprechende Reduzierung dieser Zusätze eine
auch im Temperaturbereich von 600 bis 700° C ausreichende Bruchdehnung erzielen, andere Eigenschafter wie
z. B. Schmelzintervall, Härte und Zugfestigkeit genügen dann jedoch nicht mehr den an extraharte Aufbrennlegierungen
gestellten Anforderungen. Beispielsweise hat eine Legierung auf Basis Gold-Palladium-Silber mit
Zusätzen von Zinn, Iridium und Rhenium zwar eine Bruchdehnung von ca. 0,9% bei 6500C, ihre Härte im
verblendeten Zustand ist mit 145 HV 5 jedoch zu gering. Erhöht man die Härte dieser Legierung durch übliche
Zusätze wie z. B. Zinn und Eisen, so fällt dafür die Bruchdehnung bei 650° C auf sehr geringe Werte ab.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß Zusätze aus 0,' bis 3% Gallium und je 0,05 bis 1 % Tantal, Wolfram
und/oder Yttrium Härte und Festigkeit dieser Legierungen deutlich zu steigern vermögen, ohne daß die
Bruchdehnung gegenüber dem weichen Zustand abnimmt. In vielen Fällen bewirken die erfindungsgemäßen
Legierungszusätze sogar eine gleichzeitige Steigerung von Härte. Festigkeit und Bruchdehnung im Temperaturbereich
von 600 bis 7000C gegenüber den zu weichen Ausgangslegierungen.
Die Tabeller I und II zeigen Beispiele von erfindungsgemäßen Legierungen und den Einfluß der Zusätze von
Gallium, sowie Tantal. Wolfram und/oder Yttrium auf die Bruchdehnung bei 6500C und die anderen Eigenschaften.
Außerdem enthalten diese Tabellen auch bekannte, dem Stand der Technik entsprechenden Legierungen,
bei denen eine vergleichbar hohe Härte mit einer zu niedrigen 650°C-Bruchdehnung Hand in Hand geht. Die
Tabelle 1 gibt die Zusammensetzung der Legierungen an. Die Tabelle II gibt einige technische Eigenschaften der
Legierangen aus Tabelle I an. Die Legierungen 1 und 2 bzw. 11 bis 16 entsprechen bekannten Legierungen, die
Legierungen 3 bis 10 entsprechen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Ein Vergleich der Werte zeigi, daß die Bruchdehnung bei 6500C bei den erfindungsgemäßen Legierungen
stets oberhalb 0,5% liegt, bei ansonsten gleichen mechanischen und metallurgischen Eigenschaften.
Besonders vorteilhaft sind Legierungen, die 27 bis 31% Palladium, 47 bis 52% Gold, 16 bis 19% Silber, 2 bis
4% Zinn, 0 bis 1% Indium, 03 bis 0,7% Gallium, 0,1 bis 03 Iridium und/oder Rhenium und/oder Ruthenium und
0,05 bis 03% Tontal und/oder 0,05 bis 03% Wolfram und/oder 0,05 bis 0,2% Yttrium enthalten.
Legie- Pd
rung %
rung %
Au
Ag
In %
Sn %
Ir
Re
Ru Cu
Si
Zn
Ga
Ta
| 1 | 29,5 | 49,7 | 17,5 | — | 3 | 0,1 | 0,2 | — | — | — |
| 2 | 27 | 49.7 | 17,5 | — | 5 | — | 02 | 0,1 | — | 0,5 |
| 3 | 29 | 49,6 | 17,5 | 3 | 0,1 | 0,2 | ||||
| 4 | 283 | 49,6 | 18,7 | — | 2,4 | 0,1 | 0,2 | — | — | — |
| 5 | 28,5 | 49.6 | 18,6 | — | 2,4 | 0,1 | 0,2 | — | — | — |
| 6 | 44 | 46 | — | — | 9 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | — | — |
| 7 | 37.5 | 51.5 | — | 9,5 | — | 0,1 | 0.2 | — | — | _ |
| 8 | 58 | _ | 30 | 4 | 6 | 0.2 | — | 0,1 | — | — |
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| 14 | 57,9 | — | 30 | 4 | 6 | 0,1 | — | — | — | — |
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0,3 - - - 1.0
2,0 -
0,1
0,1
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0,1
0,1
0,1
0,2
0,1
0,05
0,05 0.05 0,05 0,05 0,05 0.05 0.1 0,1
0.2
— 50
Legierung Härte HV 5 Zugfestigkeit Rm in Nmm2
Guß nach Raumtem- 650° C
Aufbrennen peratur
Bruchdehnung A in % Schmclz-
Raumtem- 650° C Intervall
peratur in°C
175 215
145 210
604 664
303 382
0,9
0,3
0,3
1285-1195 1235-1145
220 175 180 255
220 185 190 250
681 623 660 734
417 404 403 400
2,3
2,5
1,8
0,7
2,5
1,8
0,7
1275-1205 1280-1185 1285-1200 1305-1210
Tabelle II (Fortsetzung)
Legierung
Härte HV GuB
nach Raumtem
Aufbrennen peratur
Zugfestigkeit Rm in Nmm2 Bruchdehnung A in % Raumtem- 6500C Raumtem- 6500C
peratur
Schmelzintervall in°C
| I | 7 | 245 | 245 | 682 | 509 | 9,8 | 1,0 | 1295-1195 |
| I | 8 | 290 | 275 | 866 | 524 | 7.4 | 0,8 | 1255-1145 |
| 9 | 215 | 225 | 699 | 412 | 10.6 | 2,2 | 1275-1180 | |
| i | 10 10 | 205 | 215 | 701 | 391 | 8.4 | 3,1 | 1270-1'.85 |
| 11 | 240 | 235 | 718 | 357 | 9.6 | 0,2 | 1245-1140 | |
| I | 12 | 240 | 225 | 652 | 372 | 7.7 | 0,1 | 1315-1225 |
| 13 | 205 | 225 | 653 | 400 | 16,0 | 0,1 | 1315-1260 | |
| 1 | 15 14 | 295 | 280 | 706 | 474 | 65 | 02 | 1265-1150 |
| SiS | 15 | 155 | i40 | 578 | 372 | 18.6 | 0.3 | 1280-1170 |
| i | 16 | 170 | 145 | 625 | 345 | 20.2 | 0.2 | 1270-1205 |
Claims (6)
1. Edelmetall-Legierung zum Aufbrennen von Dentalporzellan, bestehend aus 20 bis 85% Palladium, 0 bis
55% Gold, 0 bis 40% Silber, 1 bis 15% Zinn und/oder Indium, sowie jeweils 0,05 bis 1 % eines oder mehrerer
der Elemente Iridium, Rhenium, Ruthenium, Silizium, Eisen, Kupfer und Zink, dadurch gekennzeichnet,
daß sie 0,1 bis 3% Gallium und je 0,05 bis 1 % eines oder mehrerer der Elemente Tantal, Wolfram und
Yttrium enthält, wobei die Menge an Yttrium 0,2% nicht übersteigen darf.
2. Edelmetall-Legierung nacii Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß sie 20 bis 70% Palladium und 15
bis 55% Gold enthält.
ίο
3. Edelmetall-Legierung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß sie 20 bis 65% Palladium und 10
bis 40% Silber enthält.
4. Edelmetall-Legierung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 20 bis 50% Palladium, 15
bis 55% Gold und 10 bis 35% Silber enthält.
5. Edelmetall-Legierung nach Anspruch 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß sie 27 bis 35% Palladium, 41
bis 52% Gold und 15 bis 20% Silber enthält.
6. Edelmetall-Legierung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie 27 bis 31 % PaJ!?dium, 47
bis 52% Gold, 16 bis 19% Silber. 2 bis 4% Zinn. 0 bis 1% Indium, 0.3 bis 0,7% Gallium, 0,05 bis O3J/o Tantal
und/oder 0,05 bis 0,3% Wolfram und/oder 0,05 bis 0,2% Yttrium, 0,1 bis 0.5% Iridium und/oder Rhenium
und/oder Ruthenium enthält.
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