DEP0030119DA - Zahnstifte - Google Patents

Description

Künstliche Zähne, insbesondere aus Porzellan, werden für die Verankerung in der Kautschuk- oder Kunststoffplatte mit je 2 Knopfstiften versehen. Damit die Knopfstifte eingelötet werden können, werden beim Brennen der Zähne dünnwandige Hülsen aus hochschmelzenden Edelmetall-Legierungen (in der Regel Gold, Palladium, Platin enthaltend) bei Temperaturen von 1350° mit eingebrannt. In diese Hülsen werden die Knopfstifte unter Verwendung eines geeigneten Lotes bei einer Temperatur von etwa 800° eingelötet. Aus korrosionschemischen Gründen würde sich Gold als besonders gutes Stiftmaterial eignen. Stifte aus Feingold besitzen jedoch eine ungenügende Festigkeit. Man ist deshalb auf den Ausweg verfallen, die Stifte aus sog. Manteldrähten herzustellen, bei denen nur der Aussenmantel aus Gold besteht, der Kern jedoch aus einem Unedelmetall genügend hoher Festigkeit und Temperaturbeständigkeit. In der Regel besteht der Kern aus Nickel.

Der einfache Gold-Nickel-Metallstift hat nun den Nachteil, dass während der Einlötdauer von etwa 5 Min. die Nickelatome durch die Goldschicht nach Aussen diffundieren und sich oxydieren, wenn die Goldschicht nicht dick genug ist. Hierdurch tritt eine Dunkel- bzw. Schwarzfärbung des Goldmantels ein, die aus ästhetischen und korrosions-chemischen Gründen sehr unerwünscht ist.

Um die Diffusion der Nickelatome nach aussen hin zu verlangsamen, hat man Manteldrähte mit Zwischenschichten aus hochschmelzenden Platinmetallen verwendet. Auf diese Weise ist es zwar möglich, den Goldmantel etwas dünner zu halten, doch ist die erforderliche Schicht an hochwertigen Platin- metallen mindestens ebenso stark wie die Goldschicht.

Es wurde nun gefunden, dass durch Zwischenschichten, welche die Diffusion des Kernmantels nach aussen völlig verhindern, ein Verfärben der Goldauflage mit Sicherheit auch bei sehr geringer Auflagestärke vermieden wird.

Derartige Sperrschichten können metallischer oder nichtmetallischer Natur sein. Oxyde, insbesondere Nickel-Chrom-Oxyde, sind besonders wirksam. Sie werden auf der Oberfläche des entsprechenden Kernmaterials, das neben Unedelmetallen auch Edelmetalle enthalten kann, vor dem Aufbringen der Goldauflage durch einfaches Glühen in oxydierender Atmosphäre oder auch elektrochemisch erzeugt. Als Kernmaterial kommen in erster Linie Chromnickel-Legierungen in Frage. Die Zusammensetzung dieser Legierungen kann in ziemlich weiten Grenzen schwanken. Günstig sind folgende Gehalte an Legierungskomponenten:

Nickel bis zu 80% vorzugsw. 65 - 80%.

Nickel kann ganz oder teilweise durch Eisen oder Cobalt oder beide zusammen ersetzt werden. Es hat sich gezeigt, dass geringe Gehalte an Co glattere, gleichmäßige und haftfeste Oxydfilme ergeben.

Chrom bis zu 30% vorzugsw. 10 - 25%.

Chrom kann ganz oder teilweise durch Vanadium ersetzt sein

Mangan 0,5 - 4%

Silizium bis 2,5%

Thorium bis 1%.

Zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften können den Legierungen W oder Mo im einzelnen oder zusammen bis zu 5% zulegiert sein.

Besonders günstig verhält sich eine Kernlegierung folgender Zusammensetzung:

Nickel 74,5%

Chrom 20%

Mangan 3,5%

Silizium 1,5%

Thorium 0,5%.

Diese Legierung liefert beim Glühen eine Oxydhaut, die hin- sichtlich ihres thermischen Ausdehnens und ihres Volumens dem Grundmetall sehr ähnlich ist. Auch ohne oxydische Zwischenschicht ist die vorgenannte Legierung als Kernmaterial schon wesentlich günstiger als Nickel, da die Diffusion der Unedelmetall-Atome in das Gold viel langsamer erfolgt. Die Oxydschicht ermöglicht die Verwendung einer extrem dünnen Goldschicht von weniger als 1 my Stärke, ohne dass diese sich im geringsten verfärbt. Ebenfalls gut verwendbare Legierungen, bei denen das Nickel teilweise bzw. ganz durch Eisen ersetzt wurde, sind:

also sog. hitze- und zunderbeständige Legierungen, die beim Glühen ebenfalls eine zusammenhängende Oxydschicht auf der Oberfläche erhalten. Die Legierungen können auf schmelztechnischem Wege wie auch sinterkeramisch erzeugt sein.

Bei der Herstellung der Stifte geht man zweckmässig so vor, dass man zunächst aus der Unedelmetall-Legierung, ausgehend von der Drahtform, die Stifte herstellt, durch Glühen an der Luft oder in einer sonstigen Sauerstoffatmosphäre die Oxydschicht erzeugt und darauf das Gold in irgendeiner Weise niederschlägt, beispielsweise durch Kathoden-Zerstäubung, durch thermische Verdampfung im Vacuum oder durch Aufbrennen einer organischen Goldlösung. Notfalls können so erzeugte Goldschichten galvanisch verstärkt werden. Die Skizze zeigt in Figur 1) den Aufbau eines solchen Stiftes. Es ist a) der Kern, b) die oxydische Zwischenschicht und c) der Goldmantel. Die Figuren 2) und 3) enthalten Beispiele für metallische Sperrschichten. Zwischen dem Nickelkern d) und dem Goldmantel e) (Figur 2) ist eine sehr dünne Silberschicht f) eingeschaltet. Da Silber sich mit Nickel nicht legiert, verhindert es zunächst vollkommen das Wandern der Nickelatome nach aussen. Da aber andererseits Silber sich sehr leicht mit Gold legiert, würde die Goldfarbe während des Lötprozesses verblassen, wenn die Menge Silber zum Eindiffundieren in das Gold nicht begrenzt ist. Aus diesem Grunde darf die Silberschicht höchstens 1/4 so stark sein wie die Goldschicht. Die dünne Silberschicht reicht jedoch aus, um für die Dauer des Lötprozesses ein Durchschlagen des Nickels zu verhindern. Besonders bewährt hat sich der in Figur 3) gezeigte Stiftaufbau. Hier sind zwischen dem Nickelkern g) und dem Goldmantel h) 2 Sperrschichten eingelegt. Dem Nickel liegt eine Silberschicht i) auf, die wesentlich stärker sein darf als bei dem Stift nach Figur 2), da zwischen der Silberschicht und dem Goldmantel sich noch ein sehr dünne Rhodiumschicht k) befindet. Da Rhodium sich weder mit Gold noch mit Silber legiert, ist die Sperrwirkung vollkommen auch bei einer extrem dünnen Rhodiumschicht. Man benötigt demzufolge sehr wenig von dem sehr wertvollen Rhodium. Ohne die Silberschicht wäre die Sperrwirkung des Rhodiums nicht so vollkommen. Das Rhodium kann auch durch Iridium ersetzt sein.

Die Herstellung der Stifte mit metallischen Sperrschichten kann auf verschiedene Weise erfolgen. Man kann zunächst nach den üblichen Methoden den Mehrschichtdraht herstellen und daraus die Stifte schlagen, oder man kann zunächst die Stifte anfertigen aus einem Draht, der nur aus dem Kernmetall besteht und die weiteren Schichten später direkt auf den Stift aufbringen und zwar durch galvanische Abscheidung oder andere Methoden. Selbstverständlich lassen sich die beiden Wege kombinieren, dergestalt, dass entweder nur die Goldschicht oder auch Gold und Rhodium auf den fertigen Stiften niedergeschlagen werden.

Die Stifte aus dem fertigen Mehrschichtdraht zu schlagen bringt Vorteile in Bezug auf die Fertigung, hat aber den Nachteil, dass die Mantelschichten in der Mitte der Kopfoberfläche nur unvollkommen oder garnicht vorhanden sind, sodass während oder nach der Verformung zu Stiften zusätzliche Massnahmen zur Abdeckung dieser kleinen Kopffläche erforderlich sind.

Claims (8)

1. Knopfstifte für künstliche Zähne, bestehend aus einem Unedelmetallkern und einer Goldauflage, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kern und Auflage eine oder mehrere metallische oder nichtmetallisch die Diffusion des Unedelmetalls nach aussen verhindernde Sperrschichten eingelegt sind.

2. Knopfstifte für künstliche Zähne gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperrschicht eine Oxydschicht angeordnet ist.

3. Knopfstifte gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus hitze- und zunderbeständigen Legierungen besteht, auf denen vor dem Aufbringen des Goldmantels die Oxydschicht durch Glühen oder elektrolytisch erzeugt ist.

4. Knopfstifte gemäss Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus einer der Legierungen folgender Zusammensetzung besteht:

Nickel bis zu 80%, vorzugsweise 65 - 80%

Nickel kann ganz oder teilweise durch Eisen oder Kobalt oder beide zusammen ersetzt werden.

Chrom bis zu 30%, vorzugsweise 10 - 25%

Chrom kann ganz oder teilweise durch Vanadium ersetzt sein.

Mangan 0,5 - 4%

Silizium bis 2,5%

Thorium bis 1%.

5. Knopfstifte gemäss Anspruch 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus einer Legierung folgender Zusammensetzung besteht:

Nickel 74,5%

Chrom 20%

Mangan 3,5%

Silizium 1,5%

Thorium 0,5%.

6. Knopfstifte gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen Nickelkern und Goldmantel eine sehr dünne Silberschicht befindet.

7. Knopfstifte gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen Nickelkern und Goldmantel eine dem Nickel anliegende Silberschicht und eine dem Gold anliegende Rhodiumschicht befindet.

8. Knopfstifte gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rhodium durch Iridium ersetzt ist.