DE4439793C1 - Verfahren zur Herstellung von Gußformstücken aus Gold-Titan-Legierungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Gußformstücken aus Gold-Titan-LegierungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Gußformstücken aus Gold-Titan-Legierungen mit 0,1 bis 4
Gew.% Titan, insbesondere für Dental- und Schmuckteile,
durch Aufschmelzen von Portionsstücken der Legierung an der
Luft und anschließendes Vergießen.
Festsitzender und herausnehmbarer Zahnersatz wird
normalerweise aus korrosionsbeständigen, biokompatiblen
Edelmetallegierungen hergestellt, wobei das gegossene
Objekt anschließend oft mit Dentalkeramik verblendet wird,
um ein dem natürlichen Zahn entsprechendes Aussehen zu
erzielen. Die Eignung von Legierungen für diesen Zweck ist
an eine Reihe von Eigenschaften geknüpft, die auf die
Dentalkeramik abgestimmt sein müssen, wie thermischer
Ausdehnungskoeffizient, Schmelzintervall und Haftung
zwischen Keramik und Legierung. Grundvoraussetzung ist
auch eine gute Korrosionsbeständigkeit und eine
ausreichende Festigkeit, um die Belastungen beim Kauvorgang
zu ertragen. Nach ihrer mechanischen Belastbarkeit werden
Dentallegierungen in verschiedene Klassen von Typ 1 bis Typ
4 eingeteilt. Die höchste Festigkeit und damit die
breiteste Indikation besitzen
Typ-4-Legierungen.
Hochgoldhaltige Edelmetallegierungen sind die
traditionellen Legierungssysteme, die für diesen Zweck
eingesetzt werden. Sie haben sich seit vielen Jahren
klinisch bewährt. In der Korrosionsbeständigkeit und
Biokompatibilität sind diese Legierungen nach wie vor
unerreicht. Die zahlreichen Anforderungen, die an diese
Legierungen gestellt werden, konnten bisher nur mit in
aller Regel sehr kompliziert aufgebauten Legierungssystemen
erfüllt werden. Die hochgoldhaltigen Aufbrennlegierungen
sind charakterisiert durch einen Goldgehalt ab ca. 70
Gew.-%. Zur Steigerung der Hochtemperaturstabilität während
des Keramikbrandes ist in der Regel Palladium und Platin
zulegiert. Zur Erhöhung der Härte und der mechanischen
Festigkeit werden eine ganze Reihe verschiedener
Nichtedelmetalle zugesetzt. Weitere Elemente werden
zulegiert, um die Feinabstimmung weiterer zahntechnisch
relevanter Daten, wie thermischer Ausdehnungskoeffizient,
Keramikhaftung, Oxidfarbe oder ausreichende Duktilität bei
hoher Temperatur zu gewährleisten. Gebräuchliche weitere
Legierungselemente sind zum Beispiel Silber, Kupfer,
Indium, Zink, Zinn und Eisen. Bekannt ist, daß eine Reihe
dieser Elemente auch wieder unerwünschte Eigenschaften
haben kann, so daß versucht wird, diese zu vermeiden oder
nur in geringer Menge einzusetzen. Beispielsweise kann
Silber zu Grünverfärbung bei empfindlichen Keramiken führen
und Kupfer kann speziell beim Auftreten von
Spaltkorrosionseffekten zu Verfärbungen führen.
Im Zuge eines allgemein gestiegenen Gesundheitsbewußtseins
und einer generell zu beobachtenden höheren Anfälligkeit
gegenüber Allergien und Unverträglichkeiten bei den
Menschen der modernen Industriestaaten ist auch die
Biokompatibilität von Dental- und Schmucklegierungen
verstärkt in die Diskussion geraten. Bisherige
Untersuchungen zeigen, daß Art und Menge der durch
Korrosionsvorgange in Lösung gehenden Bestandteile einer
Legierung für die Biokompatibilität entscheidend sind.
Anzustreben ist generell ein möglichst hoher
Edelmetallanteil für gute Korrosionsbeständigkeit und eine
möglichst geringe Anzahl der Legierungskomponenten,
speziell der Nichtedelmetalle, um dadurch die
Wahrscheinlichkeit einer allergischen Reaktion auf eine
bestimmte Komponente so gering wie möglich zu halten.
Selbstverständlich sollten nur Elemente Verwendung finden,
die keinerlei toxische Wirkungen besitzen.
Aus Gründen der optimalen Biokompatibilität und der
Ästhetik wäre es wünschenswert, Dental-Aufbrennlegierungen
zur Verfügung zu haben, die lediglich aus Gold und einem
weiteren unbedenklichen Element bestehen und die bezüglich
der Farbe und der Korrosionsbeständigkeit sowie der
Verarbeitbarkeit möglichst nahe am reinen Gold liegen und
gleichzeitig die mechanische Festigkeit besitzen, die von
einer Typ-4-Legierung gefordert werden.
Aus der EP-A-0 190 648 sind Gold-Titan-Legierungen mit 0,1
bis 4 Gew.% Titan bekannt, die als Werkstoff für
Schmuckstücke oder Münzen eingesetzt werden. Diese
Legierungen sind härter und damit abriebfester als reines
Gold. Außerdem zeigen sie eine brillante Goldfarbe.
Solche Gold-Titanlegierungen sind auch schon für
Dentalteile vorgeschlagen worden (Dental Product Report,
November 1991).
Generell ist für Dentallegierungen sicherzustellen, daß zur
Erzeugung individueller Gußstücke der Feinguß über das
Wachsausschmelzverfahren problemlos funktioniert. Dies
bedeutet, daß die Legierung durch das Aufschmelzen und
Vergießen nicht gravierend in ihren Eigenschaften verändert
werden darf und daß der Guß in eine konventionelle
zahntechnische Einbettmasse möglich sein sollte. Außerdem
sollten solche Güsse an Luft durchgeführt werden können.
Titan hat als Legierungsbestandteil im schmelzflüssigen
Zustand ein großes Reaktionsvermögen mit den
Luftbestandteilen und den Tiegelmaterialien unter
Ausbildung von beispielsweise Oxiden, Nitriden oder
Carbiden. Dadurch bilden sich während des Aufschmelzens und
Vergießens störende Schlackenschichten, die außerdem auch
die Zusammensetzung der Legierung und damit deren
Eigenschaften verändern.
In der EP-A-0 190 648 erfolgt das Schmelzen und Vergießen
der Legierungsschmelze aus Gold und Titan daher im Vakuum
oder unter Schutzgas in Form von Argon. Das Schmelzen
erfolgt in einem Keramiktiegel, der Guß in eine
Graphitform. Beide Materialien sind allerdings nur
verwendbar unter Vakuum oder Argonatmosphäre, falls eine
Schlackenbildung vermieden werden soll. An Luft erfolgt
eine Schlackenbildung unter Abreicherung des Titangehaltes
der Legierung und Unbrauchbarwerden des Keramiktiegels.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur Herstellung von Gußstücken aus Gold-Titan-
Legierungen mit 0,1 bis 4 Gew.% Titan, insbesondere für
Dental- und Schmuckteile zu entwickeln, durch Aufschmelzen
von Portionsstücken der Legierung an der Luft und
anschließendes Vergießen, bei dem trotz Anwesenheit von
Luft möglichst wenig Schlackenbildung und Abreicherung von
Titan erfolgen sollte. Außerdem sollte der Schmelztiegel
mehrfach verwendbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein
Schmelztiegel verwendet wird, bei dem die mit der
Legierungsschmelze in Kontakt kommenden Flächen aus
Kohlenstoff bestehen.
Vorzugsweise verwendet man zum Aufschmelzen der Gold-Titan-
Legierung einen Graphittiegel. Dabei kann der Graphit
einige Prozent eines anderen Materials enthalten.
Überraschenderweise führt das Schmelzen von Gold-Titan-
Legierungen mit 0,1 bis 4 Gew.% Titan in Tiegeln aus
Kohlenstoff an der Luft nicht zur Bildung von Titancarbid
in störenden Mengen, sondern man erhält nach dem Abgießen
einwandfreie Gußformstücke mit vorgegebenem Titangehalt der
Goldlegierung. Der Schmelztiegel wird hierbei nicht
merklich angegriffen und kann daher vielfach
wiederverwendet werden.
Eine weitere Verbesserung beim Aufschmelzen der Gold-Titan-
Legierung ergibt sich, wenn die Legierung in möglichst
wenig Portionsstücken in den Schmelztiegel eingebracht
wird. Anzustreben ist ein möglichst kleines Verhältnis von
Oberfläche zu Volumen der einzelnen Portionsstücke. Man
setzt daher vorzugsweise Kugeln, Zylinderabschnitte oder
Quader als Formstücke ein, wobei die Schmelzenmenge mit
höchstens 5 Portionsstücken erreicht sein sollte.
Die Gußformstücke aus Gold-Titan-Legierungen mit 0,1 bis 4
Gew.% Titan lassen sich mit den handelsüblichen
Dentalkeramiken sehr gut verblenden. Durch Variation des
Titangehaltes läßt sich auch die Härte der Gußformstücke
variieren.
Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren
näher erläutern:
- 1. 80 g einer Gold-Titan-Legierung mit 1,7 Gew.% Titan werden in Form von handelsüblichen Plättchen in einen Keramiktiegel gegeben. Man benötigt hierzu etwa 50 Legierungsplättchen. Nach dem Aufschmelzen bei 1250°C an der Luft wird nach ca. 30 Sekunden in eine Graphitform abgegossen. Im Tiegel verblieb ein Schlackenrest von etwa 5 Gew.%, der den Ausguß verstopfte. Der Tiegel war stark angegriffen und nicht wiederverwendbar war. Der erstarrte Formkörper besitzt eine Gußhärte von 163 HV. Nach einem simulierten Keramikbrand sinkt die Härte weiter auf 144 HV ab, was auf eine nichtreproduzierbare Titanabreicherung schließen läßt.
- 2. 80 g einer Gold-Titan-Legierung mit 1,7 Gew.% Titan werden in Form von zwei Zylinderabschnitten von je ca. 4 cm Länge und je 40 g Gewicht in einen Graphit-Tiegel gegeben und analog Beispiel 1 aufgeschmolzen und abgegossen. Im Tiegel verblieb nur ein Schlackenrest von weniger als 1%, der sich leicht entfernen läßt.
Der Graphittiegel ist dann wiederverwendbar. Der
erstarrte Formkörper besitzt eine Gußhärte von 199 HV,
enthält also den vorgegebenen Titangehalt. Nach einem
simulierten Keramikbrand steigt die Härte auf 219 HV.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Gußformstücken aus Gold-
Titan-Legierungen mit 0,1 bis 4 Gew.% Titan,
insbesondere für Dental- und Schmuckteile, durch
Aufschmelzen von Portionsstücken der Legierung an der
Luft und anschließendes Vergießen,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Schmelztiegel verwendet wird, dessen mit der
Legierungsschmelze in Kontakt kommende Flächen aus
Kohlenstoff bestehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Schmelztiegel ein Graphit-Tiegel verwendet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Beschicken des Schmelztiegels Portionsstücke
mit einem möglichst kleinen Verhältnis Oberfläche zu
Volumen eingesetzt werden und die Zahl der
Portionsstücke zum Erreichen der Schmelzenmenge 1 bis 5
beträgt.
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8305 | Restricted maintenance of patent after opposition | ||
D3 | Patent maintained restricted (no unexamined application published) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEGUSSA AG, 40474 DUESSELDORF, DE |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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