DE4108532A1 - Verfahren und gussweg zur bildung von trennschichten in der aufgusstechnik auf dem sekundaermetall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und als zugehörige notwendige Vorrichtung einen besonderen Gußweg zu einer zahntechnisch-prothetischen Aufgußtechnik, welche eine Trennbarkeit der Aufguß-Halbpassungen nicht über Veränderungen am Primärteil, sondern durch eine Trennschichtbildung auf dem flüssigen Sekundärmetall bewirken.

Stand der Technik, Mängel der bekannten Verfahren

Die Hauptschwierigkeit erster Ordnung besteht bei einem zahntechnisch-prothetischen Aufgußverfahren darin, beim Übergießen des metallenen Primärteils mit weiterem, schmelzflüssigem Metall (Sekundärmetall) eine metallische Verbindung zwischen dem primären und sekundären Objekt zu vermeiden. Die hierzu bisher bekannten technischen Lehren beziehen sich nahezu ausschließlich auf Eingriffe am Primärteil im Sinne einer resistenten Trennschichtbildung (z. B. BRAUN, E.: Dental-Labor, 5/1971, pg. 55-63; Dental-Labor 2/1972, pg. 32-40, HAKER, G. Dental-Labor 9/1972, pg. 39-43; 3. LINDIGKEIT, Phillip Journal 9/1985, pg. 283-289; E. LENZ. Die Quintessenz der Zahntechnik 11/1987; DE 38 44 151 A1 -OS-; DE 39 03 427 A1 -OS-; DE 39 04 430 A1 -OS-; LUTZMANN und WALL: Die Quintessenz der Zahntechnik, 4/1990; dito, 8+9/1990). Lediglich eine Anmeldung (G 89 07 776.8) zeigt die Bedeutung von physikalischen, Strömungs- und Wärmeleitungserscheinungen auf.

Die erreichbare grundsätzliche Trenn- und Zerlegbarkeit von Aufgußobjekten ist jedoch lediglich ein erster Schritt zu einem optimalen und insbesondere auch im Problemfall des Zusammentreffens mehrerer ungünstiger Umstände routinesicheren Aufgießverfahren. So ist schon bei Einführung der Aufgießmethode (BRAUN, s. o.) darauf hingewiesen worden, daß an die Aufgußstrukturen bestimmte Raumformerfordernisse zu stellen sind: scharfkantige Objekte lassen sich selbst mit den ursprünglich benutzten, heute nicht mehr zulässigen berylliumhaltigen Legierungen (z. B. Richtlinie 12a des Bundesausschusses der Zahnärzte und Krankenkassen - Fundstelle: Einheitlicher Bewertungsmaßstab BEMA) nicht abgießen und zerlegen, obwohl diese die größte, dem Erfinder bislang bekannte technische Anwendungssicherheit hätten. Dennoch, Kantenbildungen an Primärteilen, z. B. als Schneidekantenbildungen von Frontzahnprimärkronen, sind oft nur durch Inkaufnahme ästhetischer oder statischer Zahnersatzdefizite zu umgehen und damit in der Praxis kaum vermeidbar. Entsprechend treten Fehlergebnisse gerade bei der Doppelkronenversorgung oberer seitlicher, wie unterer Frontzähne auch bei anderweitig zuverlässig arbeitenden Verfahren ein.

Nach Einschätzung des Erfinders ist die Erfolgsgrundlage der ursprünglichen, mit Be-haltigen Legierungen arbeitenden Methoden die extreme thermochemische, wie physikalische Beständigkeit des Berylliumoxides; und zwar insbesondere seine thermodynamische Beständigkeit gegenüber dem hochtemperaturchemischen Reduktionsvermögen der praktisch ubiquitären Legierungsmetalloxide Bor und/oder Silizium; nicht die absolute Schichtdicke der Eigenoxidhaut. Versuche mit anderen, kräftige Oxidschichten ausbildenden Legierungsbestandteilen einen ausreichenden Isolationseffekt zu erreichen, sind mit Einschränkungen erfolgreich gewesen. So ist mit einer titanhaltigen Cobaltbasislegierung (LINDIGKEIT, s. o.) eine Aufgußtechnik möglich, die jedoch nicht problemfrei arbeitet; augenscheinlich kann das Isolationsprinzip, welches das Verfahren ermöglicht, zum selbsthemmenden Problem werden: die von dieser Legierung auf den Passungsoberflächen ausgebildeten Zunderschichten können die Präzision einer Aufgußpassung bis zum Funktionsverlust hin empfindlich stören. (MIZUMURA, T: Die Quintessenz der Zahntechnik, 4/1987, pg. 393-407; ferner auch LINDIGKEIT selbst, s. o., pg. 288). Auch nach neueren Untersuchungen von WINDEKER (W.,D.: Referat KEM-Symposium, Stuttgart 28.01.1989; verlegt bei Krupp Medizintechnik GmbH, D-4300 Essen 1) erreichen Konuskronen aus einer titanhaltigen Cobaltbasislegierung die üblicherweise als notwendig und zweckmäßig angesehen Haftkräfte mit deutlichem Abstand nicht (3,5-4,1 N realisiert gegenüber geforderten 5 bis 7 N).

Nach Einschätzung des Erfinders liegt solchen Beobachtungen der nachfolgend skizzierte, allgemein gültige, festkörperchemische Zusammenhang zugrunde: Ein Primärteil folgt während des Vorwärmens unter Atmosphäre den thermodynamischen Regeln eines Zundermodells, meist eines solchen mit zerklüfteter Phasengrenze, bei welchem die Anwesenheit verschiedener Metalle mit sehr unterschiedlichem Redoxverhalten zu erheblichen Massewanderungen aus der Tiefe der kompakten Metallmasse heraus zur Oberfläche hin führen kann. Motor hierfür ist der permanente Sauerstoffangriff auf die Legierungsoberfläche, welcher dort leicht oxidablen Bestandteile stetig aus dem Gleichgewicht unter Oxidbildung entfernt, solange diese eine dichte, protektiv wirkende Außenschicht nicht bilden können.

Insbesondere bei Cobaltlegierungen, vermutlich aufgrund des höheren Fehlordnungsgrades des Co-Gitters gegenüber z. B. Nickel, können die zugrunde liegenden Diffusionsvorgänge besonders rasch ablaufen: eine wenig cohärente Zunderschicht, welche die Präzision einer Aufgußpassung mindert, resultiert. Diese Schadensart erster Ordnung ist offen erkennbar, stark geschädigte Passungsteile können verworfen werden. Kritischer, weil zunächst unbemerkt, sind Mängel zweiter Ordnung, die dadurch entstehen, daß sich neben der äußerlichen Zunderschicht auch eine unter der Oberfläche liegende, innere Oxidationszone mit destabilisiertem Gefüge ausbilden kann, die letztendlich zu einem vorzeitigen Korrosionsschaden führt.

Damit kann der Zusatz eines leicht oxidablen Metalls zu einer Aufgießlegierung, in vordergründiger praktischer Sicht für die Aufgußtechnik vorteilhaft erscheinen, jedoch zugleich schwerwiegende Folgeprobleme aufwerfen. Ein Nutzen ist nur dann gegeben, wenn dieses Metall einen auch in der Wärme protektiven, den weiteren Sauerstoffzugriff auf die Legierung blockierenden Oxidfilm bilden kann. Titan bildet zwar bei Raumtemperatur beständige und chemisch hochbeständige Passivschichten aus, in der Gluthitze des Vorwärmofens hat ein Titanoxidzunder solche Schutzfunktion nicht mehr, kann im Gegenteil sogar unter reversiblem Wertigkeitswechsel des Titans einen Elektronenabfluß aus dem unterliegenden Metall fördern.

Die Hartstofftrennschichten des Erfinders (OS: DE 39 04 430 A1) vermeiden dieses Hitzekorrosionsrisiko und lassen auch an parallelen Teleskopkronen Passungsspaltweiten verwirklichen, die selbst nach Fertigstellung noch in der Größenordnung einzelner Mikrometer liegen, und damit so gering sind, daß sie das für klinisch-praktische Belange Erforderliche an Präzision überschreiten, (PRÖBSTER, WALL, WEBER: Tagungsreferat auf der Jahrestagung der Dtsch. Ges. Zahnä. Prothetik und Werkstoffk. vom März 1990 in Ulm, Abdruck in: Dtsch. Zahnärztl. Zeitschr. 9/1990, pg. 596-599. Hinw. pg. 597 u./598 o.), nachteilig ist jedoch, daß diese Substanzen insbesondere in Cobaltlegierungen teils recht gut löslich sind. Dies augenscheinlich um so mehr, je größer die chemische Reinheit bzw. ihre Ähnlichkeit mit einer Metall-Metalloxidlegierung ist. Ihre praktische Nutzanwendung im Stand der Technik ist dadurch, von wenigen Ausnahmen abgesehen, auf die Kombination mit einer Sekundärlegierung beschränkt, die nicht auf Cobaltbasis aufgebaut ist. Auch für andere Isolationsmethoden gilt, daß die Häufigkeit von Fehlschlägen bei einer Sekundärlegierung auf Cobaltbasis weit größer, als bei der Verwendung einer analogen Nickellegierung ist.

Nach Einschätzung des Erfinders liegt dem zugrunde, daß Nickelbasislegierungen beim Guß einen dickeren Oxidschlauch auf dem Gußgut ausbilden, als dies Cobaltlegierungen in der Regel zu tun vermögen.

Die Erfindung geht daher von dem Gedanken aus, daß ein erfolgreiches Trennergebnis in der Aufgußtechnik zweckmäßig nicht allein einer primärteilseitig ausgebildeten, statischen Isolationsschicht überlassen werden darf, sondern daß auch die Sekundärteiloberfläche, und zwar in Gestalt des schmelzflüssigen Metalls, mit einer anhaftenden und bildsamen, trennend wirkenden Deckschicht versehen werden muß.

Lösung der technischen Aufgabe

Die bisherigen Gedankenansätze zur Verbesserung der Aufgußtechnik gehen größtenteils von Maßnahmen am Primärteil aus. Technische Lehren, die eine Erzeugung einer Trennschicht auf dem schmelzflüssigen Metall des Sekundärteils zum Gegenstand haben, gehören bisher nicht zum Stand der Technik.

Die technische Aufgabe, auf dem Sekundärmetall, und zwar während des Vergießens selbst, eine gegen den Primärteil isolierende Deckschicht zu bilden, wird dadurch gelöst, daß man den Gußweg für das Sekundärmetall zumindest teilweise mit einer Masse auskleidet, welche bei Berührung durch das Gußmetall mit ihm oberflächlich in Reaktion tritt und dieses dabei mit einer, isolierenden Deckschicht aus einem Reaktionsprodukt überzieht. Diese Deckschicht hat zwar eine vielfach größere Mächtigkeit, als der spontan entstehende Oxidschlauch, ist aber bildsam genug, dem Relief des Primärteils zu folgen und sich zwischen Primär- und Sekundärteil räumlich trennend einzulagern.

Der Gußweg ist von seiner Raumform her dabei so angelegt, daß er in seinem Endabschnitt vorzugsweise ein niedriges und breites Strömungsprofil hat und damit zum einen einen weitgehend laminaren Metallstrom erzeugt, zum anderen einen innigen Kontakt des Metalls mit der Wandauskleidung ermöglicht.

Zur Wandauskleidung des Gußwegs werden zwei chemisch unterschiedlich arbeitende Lösungswege angegeben:
Beim Lösungsweg 1) enthält die Gußwegauskleidung ein Schwermetalloxid, welches nicht in einem einzigen Schritt, sondern über darstellbare Zwischenstufen zum Basismetall reduzierbar ist. Die heiße Metallschmelze entwickelt im Kontakt mit der erfindungsgemäßen Wandauskleidung des Gußweges eine äußerliche Deckschicht aus dem autogenen Oxid des Sekundärmetalls, ohne daß ein mechanisch störender übermäßiger Oxidauftrag entstünde. Maßgebliche Reduktionsmittel sind hierbei wohl die Legierungsmetalloxide Bor oder Silizium. Ihr Entzug stabilisiert die Deckschicht. Die Auswahl des Oxides für die Wandauskleidung erfolgt so, daß eine Reduktion zum Basismetall selbst nach Ermessen nicht wesentlich erfolgen kann, ein Fremdmetall also nicht in die Legierung eingeschleppt wird.

Der Lösungweg 2) benutzt zum Aufbau der Gußwegauskleidung ebenfalls ein Metalloxid, oder eine Mischung verschiedener Metalloxide, insbesondere die Oxide der beiden schweren Elemente der Titanmetallgruppe, jedoch unter Zugabe eines Metallhalogenides.

Die Reaktion zwischen Gußmetall und Gußwegauskleidung nimmt bei Halogenanwesenheit einen anderen Weg als bei Lösung 1 und führt zunächst zur Freisetzung des dem Oxid zugrunde liegenden Metalls welches sich oberflächlich in die Gußlegierung einlegiert. Erfindungsgemäß wird jenes als besonders leicht autoxidables Metall gewählt, so daß sich im Falle des Lösungsweges 2 die flüssige Metallschmelze letztendlich mit einer Deckschicht einhüllt, die aus Gründen der thermodynamischen Beständigkeit hier größerenteils aus legierungsfremdem Oxid besteht.

Erreichbare Vorteile

Bei entsprechend geeigneten Legierungen kann allein die Verwendung des erfindungsgemäßen Gußweges nach Lösung 1), wie auch 2) ausreichend für eine Zerlegbarkeit der Aufgußstruktur sein.

• a) Präparative Schritte am Primärteil, die wie eine gezielte Eigenoxidzüchtung mit Wärmebehandlungen und dem zugehörigen hitzekorrosiven Angriff auch in der Legierungstiefe verbunden sind, können damit eingeschränkt werden, oder ganz entfallen.
• b) Ferner entfallen die zum Stand der Technik berichteten festkörperchemischen Zunderungsprobleme bei der Nutzung von leicht oxidablen Metallen zur Trennschichtbildung, weil diese erfindungsgemäß nicht als "pool" in der Legierung vorhanden sind, sondern nur spurenweise oberflächlich auf den Metallstrom aufgebracht und dort sogleich spontan zum Oxid umgesetzt werden.
• c) Weiterhin wird die physikalische Agressivität von Cobaltlegierungen durch die erfindungsgemäße Deckschichtbildung so weit abgestumpft, daß auch sie zusammen mit solchen auf Primärteile aufgebrachten Trennschichten verarbeitet werden können, die dies bislang nicht zugelassen haben.
• d) das erfindungsgemäße Vorgehen ist besonders beim Vakuumguß angezeigt, da bei diesem Gußlegierungen ihren natürlichen Oxidschlauch nicht ausbilden können.
• e) klinisch-praktisch ist der Wegfall des Raumformerfordernisses fehlender Kantenbildungen wichtig - auch wenn hierzu das erfindungsgemäße Verfahren in der Regel mit Isolationsmaßnahmen am Primärteil verbunden werden muß.
• f) Kombination mit bekannten Trennschichten am Primärteil erhöht die Routinesicherheit der Anwendung dieser technischen Lehren beträchtlich.

Die Frage nach dem Vorteil zweier verschiedener Methoden zur Deckschichtbildung auf dem Sekundärmetall ist so zu beantworten: die thermochemische Stabilität von Legierungs-Oxiden ist sehr unterschiedlich, reicht von einer extremen Widerstandsfähigkeit des Berylliumoxids bis hin zu den schon allein thermisch weniger gut beständigen und chemisch sehr stark reduktionsanfälligen Oxiden von Cobalt und Nickel. Cobalt und Nickel stellen jedoch neben Chrom den vorwiegenden Masseanteil an den bevorzugt im Aufgußverfahren verarbeiteten Dentallegierungen.

Die Fremdoxidmethode eröffnet hier die Möglichkeit, unabhängig von der Zusammensetzung der Sekundärlegierung eine oxidische Deckschicht zu erzeugen die bevorzugt solche Oxide mit besonders guter Trenneigenschaft enthält.

Die Eigenoxidmethode ist immer dann nutzbar, wenn bereits günstig wirkende Legierungsbestandteile in ausreichender Menge vorhanden sind, bzw. die Legierungszusammensetzung auch im Spurenbereich nicht verändert werden darf.

Kennzeichen

Es wird auf der Oberfläche eines gußflüssigen Sekundärmetallstroms während des Gießvorganges durch den Kontakt mit einer chemisch reaktiven Gußwegauskleidung eine Deckschicht vom Mehrfachen der Wandstärke eines spontan entstehenden Oxidschlauches gebildet, so, daß jene beim Abformen des Primärteils zu einer räumlichen Trennung von Primär- und Sekundärteil führt.

Spezielle Beschreibung

Die erfindungsgemäße Gußwegauskleidung wird über ein Modell des Gußweges in die Gußform eingebracht. Das Modell hat einen Kern (Fig. 1a) aus einer vollständig verbrennbaren Masse und eine Ummantelung (b) aus einer der offenbarten Reaktionsmischungen und wird zusammen mit dem anhängenden Gußobjekt in die Gußform zum Sekundärguß eingebettet. Beim Ausbrennen während des Vorwärmvorganges hinterläßt es als Hohlsystem den eigentlichen Gußweg mit der erfindungsgemäßen Wandbeschichtung in der feuerfesten Formmasse. Der verbrennbare Kern des Gußkanalmodells hat in seinem gußobjektnahen Abschnitt (c) von etwa 20 bis 40% der gesamten Gußweglänge bevorzugt einen niedrigen und breiten Strömungsquerschnitt um einerseits den Metallfluß weitmöglich zu beruhigen und zu laminiarisieren, und anderseits einen möglichst großflächigen Kontakt des Gußmetalls mit der wandständigen, reaktiven Masse zu ermöglichen. Ferner ist der Gußweg in Stromrichtung vor seinem laminarisierenden, flachquerschnittigen Endabschnitt mindestens zweimal bevorzugt unter rechtem Winkel abgeknickt (d, e). Zweckmäßig erfolgt der Auftrag der wandauskleidenden Masse auf den Kanalkern erst unmittelbar vor der Einbettung.

Damit bestehen ganz offensichtliche Handhabungsähnlichkeiten mit vielen bekannten Verfahren einer Kern- oder Feineinbettung, wie auch einem beschichteten Gußweg desselben Erfinders (G 90 12 046. 9) zu einer Angußtechnik. Die Ähnlichkeit ist dennoch nur oberflächlich und betrifft den erfinderischen Gedanken nicht, denn Anguß- und Aufgußtechnik sind als ein Füge-, bzw. Trennverfahren in ihren Aufgabenstellungen einander diametral entgegengerichtet. Auch die bekannten Verfahren einer Feineinbettung verfolgen grundsätzlich andere technische Aufgabenstellungen: die Auskleidung des Gußweges mit einer Masse besonders feinkörniger Mahlung kann eine besonders geringe Rauhtiefe des Gußobjektes erzeugen; durch Verschleppen von Kristallisationskeimen, wie bei Cobaltsilikatmassen kann ein besonders feinkörniges Gußgefüge ausgebildet werden; durch Verwendung besonders reaktionsträger Stoffe in der Einbettmasse (G 88 01 574. 2) wird eine Interaktion zwischen Gußmetall, oder Gußkeramikmasse und Einbettmasse im Sinne einer Gußhautbildung unmöglich gemacht; oder durch Reaktion des Gußmetalls mit einem aufgebrachten starken Reduktionsmittel die Herstellung einer metallisch dichten Angußfuge ermöglicht. So ist auch das Zirconiumdioxid, wie das Chromoxid als solch ein weitgehend inerter Füllkörper von Feineinbettmassen bekannt, Zirconiumdioxid insbesondere als inerter Hilfsstoff beim Vergießen des äußerst reaktionsfähigen Metalls Titan.

Die erfindungsgemäße Gußwegauskleidung verfolgt jedoch einen grundsätzlich anderen, dem Gedanken der vorbenannten Methoden zuwider laufenden Zweck und führt gerade zu demjenigen Ergebnis, das diese selbst, wie auch eine umfangreiche Desoxidationstechnologie im Metallguß zu verhindern trachten: nämlich zur Ausbildung einer kräftigen Oxiddeckschicht auf der Sekundärmetallschmelze.

Die Bildung dieser Deckschicht auf dem flüssigen Sekundärmetall während des Gießvorganges und ihre Nutzung zu einer Trennung von Sekundär- und Primärteil in der Aufgußtechnik ist Kern des erfinderischen Gedankens. Der beschriebene Gußweg ist dabei ein Hilfsmittel zu seiner technischen Umsetzung.

Damit die erfindungsgemäße Deckschicht oberflächlich erhalten bleibt, wird der Gußweg in seinem objektnahen Abschnitt so gestaltet, daß nach Möglichkeit Turbulenzen vermieden werden. Zu Beginn der Gußstrecke ist ein Verwirbeln der Oxidhaut mit dem Gußmetall unschädlich, da das Oxid von den Legierungsmetalloxiden wieder reduziert wird, dabei deren Gehalt herabsetzt und so am Ende der Gußstrecke die Beständigkeit der Oxidbedeckung verbessert. Daher kann der Gußweg am Beginn einen beliebigen Querschnitt haben, in seinem Endabschnitt jedoch ist er als ein breites Strombett von niedrigem Querschnitt mit einem Verhältnis der beiden Durchmesser von 1:5 bis 1:20, bevorzugt um 1:8 gestaltet. Mehrfache Umlenkung des Metallstroms ist notwendig, um die im Verlauf einer geradlinigen Gußwegstrecke aufgenommene kinetische Energie aus dem Zentrifugal- oder Druckgußgerät durch mehrfachen senkrechten Stoß vor die Kanalwand abzubauen, so daß im Idealfall die Form des Gußobjektes nur mit Hilfe des hydrostatischen Druckpotentials der ruhenden Metallsäule abgeformt wird.

Die erfindungsgemäße Masse für die Gußwegauskleidung besteht beim Lösungsweg 1 bevorzugt aus solchen Schwermetalloxiden, die eine hohe Reaktionsbereitschaft haben, und die vor ihrer definitiven Reduktion zum freien Metall zu einer nur teilweisen Sauerstoffabgabe befähigt sind, also vor ihrer Reduktion zum freien Metall Oxide niederer Oxidationsstufe bilden können.

Es wird damit die Aufnahme legierungsfremden Metalls aus der Gußwegauskleidung in die Schmelze vermieden; die sich ausbildende Deckschicht besteht aus den autogenen Oxiden der Gußlegierung selbst. Ferner sind die den Oxiden zugrunde liegenden Metalle so gewählt, daß sie auch bei spurenweiser Einschleppung in dentale edelmetallfreie Legierungen nicht stören, sondern teils sehr wünschenswerte Legierungspartner darstellen. Für diesen Lösungsweg geeigneten Oxide sind rotes Eisenoxid, die Pentoxide von Vanadium, Niob und Tantal oder das Trioxid des Wolframs.

Bevorzugt wird Eisen- und Wolframoxid verwendet, jedes für sich oder auch in Mischungen. Das Oxidationsvermögen der einzelnen Oxide ist sehr unterschiedlich: Vanadiumpentoxid, allein für sich angewandt, kann durch sehr starke Sauerstoffentwicklung zu Blasenbildung im Metall führen, weniger reaktionsbereit sind die Pentoxide von Niob und Tantal. Durch Versuch lassen sich aber leicht die für bestimmte Sekundärmetalle geeigneten Rezepturen zusammensetzen, insbesondere dann, wenn man Mischungen mit weitgehend inerten Füllstoffen, wie bspw. Chrom-III-Oxid, Siliziumdioxid, Zirkoniumdioxid, Zirconiumsilikat, bzw. Bor-, oder Aluminiumphosphat herstellt. Die feuerfeste Bindung des Oxidpulvers erfolgt über Kieselsäure, Phosphor- oder Borsäure, bzw. die entsprechenden Heteropolysäuren, die auch die gewünschten Oxidbildner bereits enthalten können, wie z. B. Molybdatophosphor-, oder Wolframatokieselsäure. So sieht die Zusammensetzung einer für das Vergießen von Stellit 21 geeigneten Auskleidungsmasse beispielsweise folgendermaßen aus:

Wolframoxid oder Wolframsäure pur in Kieselsol mit
0,1% Netzmittel schlickerartig suspendiert oder

rotes Eisenoxid 10-30%
Chrom-III-oxid ad 100%

suspendiert in Kieselsol oder
Wolframatokieselsäure mit 0,1% Netzmittel

Der Lösungsweg 2 geht ebenfalls von einer schlickerartigen Masse aus, die entweder auf den Gußwegkern vor der Einbettung feucht aufgetragen wird, oder auch konfektioniert vorab aufgebracht sein kann. Auch dieses Vorgehen erinnert handhabungsmäßig an bekannte Feineinbettungsverfahren. Auch in diesem Falle handelt es sich jedoch im Gegensatz zu einer Feineinbettung um eine dem Gußmetall gegenüber chemisch hochgradig reaktive Masse. Zudem ist der essentiell wichtige und diskriminierende Faktor in der erfindungsgemäßen Masse ein Gehalt an Metallhalogenid, bevorzugt Magnesiumfluorid, Kalium-hexafluorozirconat, Natriumhexafluoroaluminat. Das in der Gußhitze vom zentralen Metallatom thermisch abgespaltene Fluor setzt nach einem im übrigen aus der Zementationstechnik der Oberflächenveredlung dem Fachmann bekannten Reaktionsmechanismus besonders in Gegenwart eines Reduktionsmittels in einer endothermen Reaktion das dem Basisoxid der Masse zugrunde liegende Metall frei. Auf dem Umweg über halogenhaltige Zwischenverbindungen gelingt dies in der zur Verfügung stehenden, sehr kurzen Reaktionszeit schneller, als eine direkte Umsetzung der ausgesprochen reaktionsträgen Ausgangsverbindungen. Als das vom Chemismus geforderte notwendige Reduktionsmittel tritt hier das Gußmetall selbst, bevorzugt seine teils als Desoxidantien obligat vorhandenen Metalloidbestandteile im wesentlichen Silizium und Bor, weniger auch Kohlenstoff auf. Damit werden insbesondere diese chemischen Elemente, die maßgeblich für ein Fehlergebnis durch Verschweißen von Aufgußstrukturen sind, aus dem Reaktionsbereich der Gußmetalloberfläche entfernt. Bei Verwendung von Magnesiumfluorid, wie auch der komplexen oligo-Fluorometallate als Halogenid wird in Spuren auch das diesen Verbindungen eigene Zentralatom-Metall frei. Sie werden, der Eignung dieser Metalle folgend ausgewählt. Besondere Eignung haben die Titan-, Aluminium-, Zirkon-, Hafniumverbindungen. Der Halogengehalt der Massen nach dem Lösungsweg 2) vermittelt ein wesentlich breiteres chemisches Umsetzungsspektrum, als beim halogenfrei arbeitenden Lösungsweg 1). Daher verhalten sich Substanzen, die bei Halogenabwesenheit als Füllstoff wirken, unter Halogenpräsenz keineswegs neutral, sondern können ungewollte Ergebnisse zeitigen. Aus diesem Grund wird auf Angabe von Füll- oder Gerüststoffen beim Lösungsweg 2) verzichtet.

Die aus der Auskleidung des Gußweges freigesetzten Metallspuren werden von dem über die Auskleidungsoberfläche hinwegströmenden Sekundärmetall oberflächlich aufgenommen, oxidieren sich ihrerseits aus thermodynamischen Gründen aber bevorzugt und augenblicklich, so daß sich im Lösungsweg 2 eine oxidische Deckschicht um das Sekundärmetall ausbildet, welche hier im Gegensatz zum Lösungsweg 1 aus einem der Legierung fremden, exogenen Oxid besteht. Das Fremdmetall ersetzt funktionell dabei der Legierung wieder das bei seiner Bildung verloren gegangene Metalloid-Desoxidationsmittel, bildet aber anders als dieses auf dem flüssigen Sekundärmetall einen zusammenhängenden und trennend wirkenden Oxidfilm aus.

Der Lösungsweg 2) macht damit genau den Reaktionsweg, welcher im Lösungsweg 1) durch Auswahl geeigneter, nur teilreduzierbarer Oxide vermieden wird, unter Einsatz von Verbindungen solcher Metalle, die für einen Trenneffekt in der Aufgußtechnik besondere Bedeutung haben, zum Verfahrensprinzip. Anstelle eines Metalloxids kann als Basis der erfindungsgemäßen Masse auch ein Nitrid oder ein Carbid eingesetzt werden.

Neben der Schichtdicke des aufgebrachten Oxides ist für eine gute Trennwirkung nach Einschätzung des Erfinders hauptsächlich das chemische Widerstandsvermögen dem reduzierenden Angriff der Legierungsmetalloxide Bor und Silizium entscheidend. Der Zusammenhang läßt sich thermodynamisch aus den negativen freien Bildungsenthalpien der Trennoxide, den umgesetzten Massen und den Umgebungsbedingungen annähernd berechnen. In guter Übereinstimmung mit dieser Theorie ist die Trennwirkung vom Hafniumoxid über Zirconiumdioxid zum Lanthanoxid hin in absteigender Reihenfolge als gut zu bezeichnen, in gleicher Weise, wie dies für ihren Auftrag als Trennschicht auf einem Primärteil gelten würde.

Nach demselben Reaktionsmechanismus kann je nach Legierungsanforderung auch eine Masse auf der Grundlage ebenfalls gut trennender Leichtmetalloxide vom Fachmann unschwer abgeleitet werden. Aus lediglich technischem Grund sei erwähnt, daß auch mit Berylliumverbindungen grundsätzlich sehr erfolgreich gearbeitet werden kann. Ihr praktischer Einsatz im klinischen Anwendungsfall verbietet sich jedoch genau so, wie die Anwendung Be-haltiger Legierungen.

Beispielhaft würde sich eine Masse, die auf der Sekundärlegierung eine isolierende Deckschicht aus Xenogenen, insbesondere Zr-/Hf-Al-Mischoxiden entwickelt, zusammensetzen aus

Zirconiumdioxid|70-80%
Hafniumdioxid	10-15%
Magnesiumfluorid	5-10%
Na-hexafluoroaluminat	5-10%

möglichst dickflüssig suspendiert in Kieselsol mit 0,1% Netzmittelzugabe.

Augenfällig läßt sich die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Beschichtung der Gußkanalwand an solchen Abschnitten des Gußstückes nachweisen, die innerhalb des beschichteten Gußwegabschnittes erstarrt und erkaltet sind, mit der chemisch aktiven Wandbeschichtung also relativ lange in Kontakt waren: Sie weisen eine äußerliche Gußhaut auf, die im polierten und geäzten Schliffpräparat eine Dicke von etwa 10-25 µ hat, reich an sauerstoffhaltigen Phasen ist, sich jedoch von der üblichen Gußhaut, die eine keramische Sintermasse darstellt, morphologisch klar unterscheidbar ist. Altmaterial aus solchen Gußobjekten soll dementsprechend gar nicht, oder nur nach entsprechend tiefgreifender Versäuberung und dann nur für den Sekundärteil wieder vergossen werden. Die erfindungsgemäß auf dem beweglichen Sekundärmetallstrom gebildete Deckschicht ist im Bereich der Passungsoberflächen zum Primärteil hin im Querschliff lichtmikroskopisch kaum zu erfassen, da ihre Dicke größenordnungsmäßig an der Auflösungsgrenze der Lichtoptik liegt. Bei Aufsicht auf die Aufgußseite des abgetrennten Sekundärteils ist die erfindungsgemäße Deckschicht jedoch an ihren Interferenzerscheinungen als dünnes, irisierendes Häutchen deutlich zu erkennen.

Schon mit geringer Erfahrung ist es dem Fachmann möglich, einerseits durch die Wahl eines entsprechend mehr oder weniger reaktionsbereiten Oxides, sowie durch entsprechend weit reichende Auskleidung der Laufstrecke des Gußmetalls über die Kontaktzeit in einer ersten Annäherung die notwendige Deckschichtdicke einzustellen.

Die gemeinsame Nutzung von einer primärteilseitigen Trennschicht in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Deckschicht auf dem Sekundärmetall kann die praktisch entscheidende routinemäßige Handhabungssicherheit einer Aufgußtechnik auch im Falle des Zusammentreffens mehrerer ungünstiger Umstände an ein und demselben Aufgußobjekt deutlich erhöhen und erlaubt so z. B. auf das bisherige strenge Raumformerfordernis einer Kantenvermeidung am Primärteil weitgehend zu verzichten.

Claims (9)

1. Verfahren zur Isolation von Primär- und Sekundärteil in der zahntechnisch-prothetischen Aufgußtechnik, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche eines gußflüssigen Sekundärmetallstroms während des Gießvorganges durch den Kontakt mit einer chemisch reaktiven Gußwegauskleidung eine Deckschicht vom Mehrfachen der Wandstärke eines spontan entstehenden Oxidschlauches gebildet wird, so, daß jene beim Abformen des Primärteils zu einer räumlichen Trennung von Primär- und Sekundärteil führt.

2. Verfahren nach Anspr. 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht bevorzugt

• a) aus einem Eigenoxid des Sekundärmetalls, oder
• b) aus einem Oxid mindestens eines dem Sekundärmetall nicht ursprünglich zugehörigen Metalls als Fremdoxid

besteht, wobei das legierungsfremde Metall zunächst in einer chemischen Reaktion zwischen der Wandauskleidung des Gußkanals und dem Sekundärmetall in situ freigesetzt, oberflächlich in dieses einlegiert, sowie nachfolgend unter Einwirkung der Gußformatmosphäre oxidiert wird.

3. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Wandauskleidung des Gußkanals zur Bildung einer Deckschicht aus Eigenoxid nach Anspr. 2a) mindestens ein Schwermetalloxid enthält, wobei die Oxide der höchsten Wertigkeitsstufe solcher Schwermetalle erfindungsgemäß sind, die im Temperaturbereich von etwa 500°C bis etwa 1400°C wenigstens zwei, nicht notwendigerweise stöchiometrische, feste Oxide mit unterschiedlicher Wertigkeitsstufe des Metallatoms bilden, wie bspw. Vanadium, Niob, Tantal, Wolfram, Mangan und Eisen.

4. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Wandauskleidung des Gußkanals zur Bildung einer Deckschicht aus Fremdoxid nach Anspruch 2b) ein Metalloxid enthält, welches im Temperaturbereich von etwa 500°C bis etwa 1400°C das einzige, feste und gegen Feuchtigkeit, wie auch Atmosphäre beständige Oxid des betreffenden Metalls ist, z. B. Aluminiumoxid, Lanthanoxid, Titandioxid, Zirconiumdioxid, Hafniumdioxid - auch in Mischungen mehrerer solcher Oxide untereinander.

5. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Wandauskleidung des Gußkanals zur Ausbildung einer Deckschicht aus Fremdoxid nach Anspr. 2b) und 4) zusätzlich ein Metallhalogenid, bevorzugt ein einfaches oder komplexes Fluorid, z. B. Magnesiumfluorid, Na-Hexafluoroaluminat, K-Hexafluorozirconat enthält.

6. Verfahren nach Anspr. 1) bis 5), dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile der erfindungsgemäßen Auskleidung mit einer wässerigen Kiesel-, Bor-, oder Phosphorsäure und einem Netzmittel, im Falle einer ein Eigenoxid als Deckschicht bildenden Auskleidung nach den Ansprüchen 2a) und 3) auch zusammen mit einem zusätzlichen Füllstoff, wie beispielsweise Chrom-III-Oxid, Aluminumphosphat, Borphosphat, Zirconiumsilikat zu einer schlickerartigen Masse vermischt auf das verbrennbare Modell des Gußweges aufgetragen und nach kurzem Antrocknen zusammen mit diese in feuerfeste Masse eingebettet werden.

7. Gußweg zu einem zahntechnisch-prothetischen Aufgußverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß er als vollständig verbrennbares Modell mit einer Masse nach den Ansprüchen 2a), 3) und 6), oder 2b), 4) bis 6) beschichtet und dabei zumindest an seinem dem Aufgußobjekt zugewandten Endabschnitt von etwa 20-40 Prozent seiner Gesamtlänge mit einem Strombahnquerschnitt hergestellt ist, dessen Höhe und Breite sich etwa wie 1:5 bis 1:20, bevorzugt um 1:8, verhalten, so daß ein für einen intensiven Kontakt zwischen Gußmetall und Gußwegwandung günstiges Oberflächen-Volumenverhältnis bei vertretbarem Wärmeverlust aus dem Gußmetall, sowie eine Laminarisierung der Metallströmung erreicht wird.

8. Gußweg nach Anspr. 7), dadurch gekennzeichnet, daß sein Strömungsweg mehrfach, bevorzugt zweimal in etwa rechtwinkelig abgeknickt ist, wobei die Knickbildungen der flachquerschnittigen Gußwegstrecke in Strömungsrichtung vorgeschaltet liegen.