DE3324987A1

DE3324987A1 - Palladiumlegierungen fuer die dentaltechnik

Info

Publication number: DE3324987A1
Application number: DE19833324987
Authority: DE
Inventors: Arun 06410 Cheshire Conn. Prasad
Original assignee: Jeneric Industries Inc
Current assignee: Jeneric Industries Inc
Priority date: 1982-12-06
Filing date: 1983-07-11
Publication date: 1984-06-07
Also published as: JPS59104444A; US4412970A

Description

Palladiumlegierungen für die Dentaltechnik

Die Erfindung betrifft gefeinte Palladiumlegierungen für die Porzellanverblendung von Zahnersatz od.dgl.

Metalle für den Zahnersatz für Porzellanverblendung waren bisher im allgemeinen Gold mit einem geringen Gehalt an Platin oder Palladium als Hauptlegierungselemente. Mit zunehmenden Preisschwankungen für Gold und Platin in den letzten Jahren spielten Legierungen auf anderer Basis eine zunehmend größere Rolle. Dabei 0 handelte es sich in erster Linie um Legierungen auf der Basis von Nickel, Chrom und Beryllium oder auch von Palladium. Dentallegierungen für Porzellanverblendungen müssen einer Vielzahl von Anforderungen genügen. So müssen Dentallegierungen für diesen Zweck vor allem während des Einbrennens des Porzellanüberzugs eine ausreichend schützende Oxidhaut zu bilden vermögen. Außerdem müssen diese Legierungen sich auch für den Präzisionscjuß eignen. Von größter Wichtigkeit ist eine gute Kornstruktur für hohe Werte der Dehnung, Zugfestigkeit und Elastizität. Diese Eigenschaften sind wesentlich, um

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ein "hot tearing" zu vermeiden und gut "brünierbare" Gußkörper zu ergeben.

Im Handel gibt es eine Anzahl von Palladiumlegierungen, bei denen es sich wahrscheinlich um Gemische von Palladium, Indium, Zinn, Cobalt, Silicium und gegebenenfalls etwas Ruthenium handeln kann. Eine andere bekannte . Legierung enthält möglicherweise Palladium, Indium, Zinn und Gallium. Aus den US-PSen 42 61 744 und 43 19 sind Legierungen mit 75 bis 85 Gew.-% Pd, 5 bis 10 Gew.-% In, 5 bis 10,5 Gew.-% Sn, bis zu 7,5 Gew.-% Co, Cr oder Ni, bis zu 0,25 Gew.-% Si und nach letzterer noch 0,2

bekannt
bis 0,7 % Ru/ Das Ruthenium soll zum Kornfeinen dienen und diese Legierungen werden im Vakuumofen hergestellt.

Bei einer Verbesserung der Kornstruktur ähnlicher handels üblicher Palladiumlegierungen ergaben sich zahlreiche Schwierigkeiten. So zeigte sich, daß von den als kornfeinend bekannten Elementen Rhenium, Ruthenium und Iridium nur Rhenium wirksam ist und auch., nur dann, wenn die Legierung im Vakuum oder in inerter Atmosphäre gebildet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es nun.eine Dentallegierung auf Palladiumbasis zu bringen, welche sowohl korngefeint ist, als sich auch für die Porzellan-Verblendung im Rahmen des Zahnersatzes eignet, die eine geringe Neigung für "hot tearing" hat und sich beim Einbrennen des Porzellans mit einem ausreichenden Oxidüberzug bedeckt.

Die erfindungsgemäße Palladiumlegierung enthält 75 bis 80 % (Gewicht) Palladium, 8 bis 10 % Cobalt, 0 bis 5 % Indium, 0 bis 10 % Zinn, 0,05 bis 0,2 % Aluminium und 0,15 bis 0,50 % Rhenium - Summe 100 % -. Be-

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vorzugt hat die erfindungsgemäße Legierung etwa folgende Zusammensetzung: 78,2 % Pd, 9,5 % Co, 4 % Ni, 8 % Sn, 0,1 % Al und 0,2 Re.

Das Rhenium dient zur Kornverfeinerung. Um nach der Erfindung dieses Element einzuführen, muß die Legierung entweder im Vakuum oder in inerter Atomosphäre, wie unter Argon, hergestellt werden. Anderenfalls wird sie beim Einbrennen zu blasigem Porzellan führa-uDie bevorzugte Rheniumkonzentration liegt zwischen 0,15 und 0,25 Gew.-%

Das Aluminium dient als Schutz für das Einschmelzen unter der Gebläselanze oder -flamme und in gewissem Ausmaß während des Einbrennens des Porzellans, da es einen oxidischen Schutzüberzug zu bilden vermag.

Die beiliegenden Figuren zeigen Mikrofotografien, aus denen sich die Kornstruktur der Legierungen nach der Erfindung mit bzw. ohne Rhenium zur Kornfeinung entnehmen läßt.

Die erfindungsgemäßen Legierungen können somit 6 Komponenten, nämlich Palladium, Cobalt, Indium, Zinn, Aluminium und Rhenium, enthalten.

Das Palladium verleiht der Legierung die chemische Widerstandsfähigkeit, die sie im Milieu, wie es im Mund herrscht, benötigt. Cobalt, Indium und Zinn setzen den Schmelzpunkt der Legierung herab, erhöhen die Festigkeit und bestimmen den Wärmedehnungskoeffizienten. Diese Legierungselemente bilden einen haftenden Oxidüberzug auf der Oberfläche des Gießkörpers, der mit dem aufgebrachten Porzellan unter Bildung einer chemischen Bindung zu reagieren vermag.

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Aluminium dient zum Schutz der Legierung während der Bearbeitung mit dem Gebläse und in gewissem Maße beim Aufbrennen des Porzellans. Da die Legierung vor dem Guß mit Hilfe des Gebläses geschmolzen wird, bildet das Aluminium ein Oxid an der Außenseite des Metalls. Dieses Oxid verhindert die Aufnahme von Gasen durch die Legierungsschmelze. Solche Gase würden später beim Aufbrennen des Porzellans freigesetzt werden und zu Blasen im Porzellan führen. Während des Brennens des Porzellans besteht die Schutzschicht aus Aluminiumoxid, die beim Erhitzen des Metalls entstanden ist. Die bevorzugte Aluminiumkonzentration liegt bei etwa 1 Gew.-%. Höhere Aluminiummengen können anstelle von Indium und/oder Zinn zur Verringerung des Schmelzpunkts und zur Erhöhung der Festigkeit der Legierung angewandt werden.

Rhenium bewirkt die außerordentlich wichtige Kornverfeinerung. Legierungen bestehen aus einzelnen Körnern, die miteinander in Berührung stehen. Die Größe dieser Körner ist kritisch für die physikalischen Eigenschaften der Legierung. Die Korngröße oder Teilchengröße kann zwischen grob und fein liegen, die Teilchen oder das Korn kann regelmäßig oder unregelmäßige sein.

Eine ideale Dentallegierung soll feines, regelsmäßiges Korn haben. Legierungen mit diesem Korngefüge zeigen eine überragende Dehnung, Zugfestigkeit und Elastizität bzw. Plastizität. Sie neigen weniger zum "hot tearing" beim Präzisionsguß nach der Wachsausschmelztechnik, im Vergleich zu Legierungen mit gröberem Korn. Unter "hot tearing" versteht man die Bildung von Rissen in Gußkörpern aufgrund von Spannungen, die im Gußkörper während des Abkühlens in der Form entstehen. Diese Risse können

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zu Fehlern führen, die zu Ausschuß, unnötigem Aufwand an Zeit, Energie und Material führen.

Um die Kornstruktur derartiger Legierungen zu verbessern, wurden Rhenium, Ruthenium und Iridium geprüft. Es wurde festgestellt, daß von diesen Elementen nur Rhenium eine für Porzel lan verb lendung geeignete Dental legierung mit feinem Korn zu liefern vermag und zwar nur dann, wenn die Legierung im Vakuum oder in inerter Atmosphäre hergestellt worden ist. Wird die Rhenium-haltige Legierung an der Luft hergestellt, wie es für übliche Edelmetalllegierungen gemacht wird, so ist sie für Porzellanverblendungen ungeeignet und führt zu einem blasigen Porzellanüberzug; wird Iridium angewandt, so ist die Kornfeinung nur sehr mäßig, unabhängig von der speziellen Herstellungsweise der Legierung. Dies ist der Fall bis zu Iridiumkonzentrationen von 0,5 %. Ruthenium ist in größerer Menge für das Kornfeinen erforderlich als Rhenium, nämlich etwa 0,4 % Ru gegenüber 0,15 % Re.

Ruthenium-haltige Legierungen führen zu Blasen in der Porzellanverblendung, selbst wenn sie im Vakuum oder in inerter Atmosphäre hergestellt worden sind.

In Fig. 1 ist das Mikrogefüge der erfindungsgemäßen bevorzugten Legierung obiger Zusammensetzung gezeigt. Die Fig. 2 zeigt das Mikrogefüge einer analogen Legierung, jedoch ohne Rhenium, an dessen Stelle Palladium trat. Aus den Mikrofotografien ergibt sich die deutlich verbesserte Kornstruktur der erfindungsgemäßen Rheniumhaltigen Legierungen, die aus gleichmäßigen kleinen Teilchen besteht und keine grobe dentritische Struktur zeigt.

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In der folgenden Aufstellung sind die physikalischen Daten der erfindungsgemäßen Legierung obiger bevorzugter Zusammensetzung angegeben. Daraus ergibt sich die Wirkung der Kornfeinung durch Rhenium auf die Festigkeit, Dehnung und Elastizität. Als Prüfmaschine diente eine "Instron-Prüfmaschine". Legierung A entspricht der erfindungsgemäß bevorzugten Legierung (Fig. 1), während -Legierung B (Fig. 2) ohne Rhenium zum Vergleich dient.

Tabelle

Legierung Streckgrenze Zugfestigkeit Dehnung (psi) N/cm² (psi) N/cm²

Legierung A (85 000) 58 650 (105 000)72 450 8 % Legierung B (83 000) 57 270 ( 92 000)63 480 6 %

Wie oben bereits darauf hingewiesen, können für die erfindungsgemäßen Legierungen die üblichen kornfeinenden Maßnahmen nicht angewandt werden, da es sonst zu einer blasigen Porzellanverblendung kommt. Darüberhinaus muß in die erfindungsgemäße Legierung das kornfeinende Mittel in ganz bestimmten Konzentrationen eingebracht werden. So muß man für verbesserte physikalische Eigenschaften zumindest 0,15 % Rhenium anwenden, wobei eine Zugabe von > etwa 0,50 % bereits zu einer Versprödung der Legierung führen kann.

Die oben angegebenen Konzentrationen an Palladium, Cobalt, Indium, Zinn, Aluminium und Rhenium ergeben überragende Eigenschaften. So kann beispielsweise die Palladiumkonzentration zwischen 75 und 85 Gew.-% liegen, während die Cobaltkonzentration 8 bis 10 %, die Indiumkonzentration 0 bis 5 %, die Zinnkonzentration 0 bis 10 %, die Aluminiumkonzentration 0,05 bis 0,2 % und die Rheniumkonzentration 0,15 bis 0,50 % betragen kann.

Le

erseite

Claims

Patentansprüc he

1 / Korngefeinte Palladiumlegierung als Dentalmetall für Porzellan-verblendeten Zahnersatz enthaltend 75 bis 85 Gew.-% Palladium, 8 bis 10 Gew.-% Cobalt, 0 bis 5 Gew.-% Indium, 0 bis 10 Gew.-% Zinn, 0,05 bis 0,2 Gew.-% Aluminium und 0,15 bis 0,50 Gew.-% Rhenium - Summe

100 % -".
2. Dentallegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 0,2 % Rhenium enthält.
3. Dentallegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sie etwa 0,1 % Aluminium enthält.
4. Dentallegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 78,2 % Palladium, etwa 9,5 % Cobalt, etwa 4 % Indium, etwa 8 % Zinn, etwa 0,1 % Aluminium und etwa 0,2 % Rhenium enthält.
5. Verfahren zur Herstellung der Dentallegierungen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man sie im Vakuum und/oder in inerter Atmosphäre, insbesondere in Argon, herstellt.

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