EP0073228A1 - Legierung auf kobalt- oder nickelbasis; insbesondere zur herstellung von zahnprotesen - Google Patents
Legierung auf kobalt- oder nickelbasis; insbesondere zur herstellung von zahnprotesenInfo
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- EP0073228A1 EP0073228A1 EP82900823A EP82900823A EP0073228A1 EP 0073228 A1 EP0073228 A1 EP 0073228A1 EP 82900823 A EP82900823 A EP 82900823A EP 82900823 A EP82900823 A EP 82900823A EP 0073228 A1 EP0073228 A1 EP 0073228A1
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
- A61K6/84—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising metals or alloys
- A61K6/842—Rare earth metals
Definitions
- the invention relates to an alloy based on cobalt or nickel, in particular for the production of dental prostheses, which is resistant to corrosion and wear, chewable, polishable, colourfast and weldable.
- Dental prostheses are known to be produced in two versions, namely as fixed dentures attached to existing teeth or as removable, loose dentures.
- the dental technicians manufacture the crowns from prefabricated sleeves made of corrosion-resistant steel using the so-called "pulling" process.
- the bridges are made by soldering together crowns attached to the supporting teeth in the above manner, with bridges cast according to separate modeling.
- the number of dental prostheses manufactured according to the "one-piece casting process” shows an increasing trend on a global scale. In Budapest e.g. in 1979, compared to 1971, about a hundred times more dentures were manufactured using the "one-piece casting process". However, this corresponds to only about 37% of the total number of prostheses manufactured in 1979, because the applicability of the "one-piece casting process" is limited by the strict requirements for the alloys that can be used, as well as by their high price and difficulties in purchasing.
- the alloy used should not only be sufficiently strong, wear-resistant and corrosion-resistant, but it should also have other properties, such as good castability, for precise adaptation, good cold deformability, polishability, color fastness and elasticity. It should also be a corresponding one ensure mechanical adhesion of the plastic covers required for aesthetic reasons.
- the mostly cobalt-chromium alloys (e.g. Vitallium) used to manufacture bridges have the following properties:
- the alloys used to manufacture removable dentures should meet similarly stringent requirements, their castability, ductility and elasticity are supposed to be even better.
- the castability of an alloy suitable for this purpose is said to fully fill molds for 0.3-0.4 mo thick base plates with a relatively large surface area, as well as that of anchoring clips.
- the cast plates and brackets should withstand the fatigue load that occurs during use, or they should allow play-free adjustment without damage and with the least permanent deformation.
- the alloys suitable for this purpose should have a strength of min. 30 daN / mm 2 , an elongation of min. 5% and a hardness of 140-450 HV5 / 30.
- the object of the invention is to create an alloy based on cobalt or nickel, in particular for use in dentistry, which has the most important technical characteristics for dental prostheses of the precious metal alloys used today, the production of fixed dentures and of base plates, brackets and clip systems for removable dentures allowed, does not contain any precious metal, so that their manufacturing costs are a fraction of the manufacturing costs of precious metal alloys and their components are easy to obtain.
- This object is achieved according to the invention with an alloy based on cobalt or nickel, which, apart from the base metal, contains 10-50% by weight of chromium and 0.2-4.5% by weight of gallium as main components.
- Such an alloy is resistant to corrosion and wear, can be deformed, polished, colourfast, and easy to cast.
- Their strength values correspond to the demands placed on the application of the "one-piece casting process", but their weight is only half as high as the weight of the precious metal alloys, which represents a significant advantage in dental application.
- gallium 0.2-1.0% by weight gallium
- gallium 0.4-1.2% by weight gallium
- the alloy in addition to the Sasismetal 13-18% by weight chromium, 0.4-1.0% by weight gallium, 0.05-0.08% by weight lanthanum, 0.03-0.06% by weight neodymium, 1, Contains 0-2.0% by weight of molybdenum.
- gallium 0.2-1.0% by weight gallium
- the alloy according to the invention has the following strength values:
- the alloy according to the invention has an exceptionally good mold-filling ability and castability: one can cast 0.3-0.4 mm thick base plates and clamp systems from this alloy (which has a cross section of 0.07-0.09 mm and a length of 10-25 mm corresponds). For comparison, it should be noted at this point that the currently known cobalt-chromium alloys do not fill molds for plates and clamps less than 0.8-1.0 mm thick.
- the corrosion resistance of the alloys according to the invention is very good. They are easy to polish and show an aesthetically corresponding lasting shine. They can be welded with their own material and soldered using silver alloys without causing a change in the joining of the alloy.
- the noble oxide - especially galliura oxide - that forms on the metal frame of the denture after polishing ensures exceptionally good adhesion of the aesthetic plastic coatings without disturbing the aesthetic appearance of the denture.
- the material supply can be reduced because not every dental laboratory has to keep large amounts of prefabricated tooth sleeves in different sizes and shapes in stock.
- the rapid increase in the E-delmet used in dentistry is prevented in large quantities by the use of the alloys according to the invention, because these alloys are well suited for use in the "one-piece casting process" which is in widespread use.
- the removable dentures made from the two lots were also observed, as already mentioned in Example 1, during the double prescribed test period.
- the base plates, anchor clamps and clamp systems showed a good fit and no damage at all during use.
- the dentures have largely met the requirements.
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Description
LEGIERUNG AUF KOBALT- oder NICKELBASIS, INSBESONDERE ZUR HERSTELLUNG VON ZAHNP ROTES EN
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Legierung auf Kobalt- oder Nickelbasis, insbesondere zur Herstellung von Zahnprothesen, die korrosions- und versahleissfest, kaüverformbar, aufpolierbar, farbecht und schweissbar ist.
Stand der Technik
Zahnprot hesen werden bekanntlich in zweierlei Ausführungen hergestellt, und zwar als an vorh and en en Zähnen befestigte Festprothesen oder als herausnehmbare, lose Prothesen.
Die Festprothesen werden in der Zahnheilkunde seit mehreren Jahrzehnten gemäss einem aus mehreren Teilschritten bestehenden Verfahren hergestellt.
Die Zahntechniker verfertigten die Kronen aus vorgefertigten Hülsen aus korrosionsfestem Stahl nach dem sogenannten "Zieh-"Verfahren.
Die Brücken werden durch Zusammenlöten von auf obige Weise an den Stützzähnen angebrachten Kronen mit nach getrennter Modellierung gegossenen Brück enkärpern hergestellt.
Diese Technologie ist sowohl in der Festlegung und der HerStellung der Weite und der Länge der Kronen, als auch im Zusammenlöten der Kronen mit den Brückenkörpern mit zahlreichen Fehlermöglienkeiten behaftet. Die Anpassung ist deshalb nicht immer perfekt, was die Lebensdauer der Stützzähne beeinträchtigt. An den Lötstellen neigt die Brücke zur interkristallinen Spannυngskorrosion und zur
Versprödung, was zum vorzeitigen Bruch führt. Ausserdem
ist stets die Anfertigung einer Probekrone erforderlich, was die Her Stellungsdauer der Zahnprothesen bedeutend verlängert, für den Zahnarzt eine Mehrarbeit Bedeutet, und den Pat ienten doppelt belastet.
Im Interesse einer besseren Patient enversorgung wurde unlängst zur Herstellung von Kronen- und Brückenprothesen das sogenannte "Einstückgiessv rfahren" ausgearbeitet. Hierbei wixd die ganze Prothese aus einem nach einem einzigen Modell abgegossenen Gussteil hergestellt.
Hier gibt es weniger Fehlermöglichkeiten, die Randabschli essung der Kronen ist vollkommen und da kein gesonderter Prabekörper erforderlich ist, ist die Prothese rascher fertig, und der gesarate Prσzess nimmt dem Zahnarzt sowie dem Patienten weniger Zeit in Anspruch.
Die Zahl der nach dem "Einstückgiessverfahren" hergestellten Zahnprothesen zeigt im Weltmassstab eine ansteigende Tendenz. In Ungarn wurden z.B. im Jahr 1979 im Vergleich zu 1971 etwa hundertmal mehr Zahnprothesen nach dem "Einstückgiessverfahren" hergestellt. Dies entspricht jedoch nur etwc 37% der in 1979 hergestellten gesamten Prothesenzahl, weil die Anwendbarkeit des "Einstückgiessverfahrens" durch die strengen Anforderungen an die verwendbaren Legierungen, sowie durch deren infolgedessen hohen Preis und Anschaffungsschwierigkeiten begrenzt ist.
Zur Herstellung von Zahnprothesen nach dem "Einstückgiessverfahren" soll die verwendete Legierung nicht nur hinreichen fest, verschleiss- und korrosionsfest sein, sondern sie soll weitere Ei genschaften wie gute Giessbarkeit, zur genauen Anpassung gute Kaltverformbarkeit, Polierbarkeit, Farbechtheit und Elastizität aufweisen. Sie soll auch ein entsprechendes
mechanisches Haften der aus ästhetischen Gründen erforderlichen Kunststoffüberzüge sichern. Im allgemeinen werden von den geeigneten Legierungen folgende Festigkeitseigenschaften gefordert: Reissfestigkeit min. 40 daN/mm2 Dehnung min. 10 % Härte HV5/30 125-300
Diese Anforderungen werden von den zur Verfügung stehenden und in der Zahntechnik gebräuchlichen Metall-Legierungen nur durch die Edelmetall-Legierungen (Gold-, Silber-, Platin-, Palladiura-Legiexuigen) erfüllt. Diese besitzen folgende zusammenfasende Kennwerte: Reissfestigkeit 25-56 doN/mm2 Dehnung 25-40 %
Härte HV5/30 125-200
Wichte 10-19 g/cm3
Die zur Herstellung von Brücken gliedern verwendeten, meist Kobalt-Chrom-Legierungen (z.B.Vitallium) haben folgende
Kennwerte: Reissfestigkeit 60-80 daN/mm2
Dehnung 1-3%
Härte HV5/30 300-500
Diese Legierungen sind nur begrenzt giessbar, sie sind spröd und allzu hart. Infolge dieser letzteren Eigenschaften sind die daraus hergestellten Prothesen von kleinem Querschnitt sehr zerbrechlich und zum Zerspringen geneigt, beim Gebrauch schädigen sie die in ihrer Umgebung befindlichen gesunden Zähne und sie sind deshalb zur Herstellung von einstückgegossenen Zahnprothesen nicht brauchbar. Die zur Herstellung von herausnehmbaren Zahnprothesen verwendeten Legierungen sollen ähnlich strengen Anforderungen entsp.echm.n, ihre Giessbarkeit, Duktilität und Elastizität
sollen sogar noch besser sein. Die Giessbarkeit einer zu diesem Zweck geeigneten Legierung soll das volJs tändige Ausfüllen von Giessformen für 0,3-0,4 mo dicke Basisplatten von relativ grosser Oberfläche, und auch dasjenige von Verankerungsklammern bestatten. Die gegossenen Platten und Klammern sollen die beim Gebrauch auftretende Ermüdungsbelastung aushalten bzw. sie sollen ohne Schaden, mit geringster bleibender Verformung eine Spielfreie Anpassung gestatten. Die zu diesem Zweck geeigneten Legierungen sollen eine Festigkeit von min. 30 daN/mm2, eine Dehnung von min. 5 % und eine Härte von 140-450 HV5/30 aufweisen.
Die Anforderungen zur Herstellung herausnehmbarer Zahnprothesen van geeigneter Güte werden ebenfalls nur durch Edelraetall-Legierungen restlos erfüllt. Die allgemeinen Kennwerte der zu diesem Zweck geeigneten Edelmetall-Legierungen sind: Reissfestigkeit 50-40 daN/mm2
Dehnung 5-40 % Härte 140-350 HV5/30
Wichte 16-19 g/cm3
Darlegung des Wesens der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Legierung auf Kobalt- oder Nickelbasis, insbesondere für Verwendung in der Zahnheilkunde, welche über die für Zahnprothesen wichtigsten technischen Kennwerte der heutzutage verwendeten EdelmetallLegierungen verfügt, die Herstellung von Fest Zahnprothesen und von Basisplatten, Klammern und Klamraersystemen für herausnehrabare Zahnprothesen gestattet, dabei kein Edelmetal enthält, so dass ihre Herstellungskosten einen Bruchteil der Herstellungskosten von Edelmetall-Legierungen betragen und ihre Komponenten leicht zu beschaffen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer Legierung auf Kobalt- oder Nickelbasis erfülit, die ausser dem Basismetall als Hauptkomponenten 10-50 Gew.-% Chrom und 0,2-4,5 Gew.-% Gallium enthält. Eine solche Legierung ist korrosions- und verschleissfest, kaJfVerfσrmbar, aufpolierbar, farbecht, dabei gut giessbar. Ihre Festigkeitskennwerte entsprechenden an die Anwendung des "Einstückgiessverfahrens" gestellten Anforderungen, ihre Wichte ist jedoch nur halb so hoch, wie die Wichte der Edelmetall-Legierungen, was in der zahnärztlichen Anwendung einen bedeutenden Vorteil darstellt.
Die günstigen Eigenschaften daz erfind ungsgemässen Legierung können noch weiter verbessert werden, wenn sie innerhalb der oben festgelegten Grenzwerte
13-20 Gefrim-% Chrom,
0,2-1,0 Gew.-% Gallium,
0,05-0,08 Gew.-% Lanthan, 0,03-0,06 Gew.-% Neodym,
0,3-0,6 Gew.-% Siliciura enthält.
Es kann ferner von Vorteil sein, wenn die Legierung ausser dem Basismetall
25-32 Gew.-% Chrom,
0,4-1,2 Gew.-% Gallium,
0,05-0,08 Gew.-% Lanthan,
0,03-0,06 Oew.-% Neodym, 0,3-1,6 Gew.-% Siliciura enhält.
Gegebenenfalls ist es auch vorteilhaft, wenn die Legierung ausser dem Sasismetall
13-18 Gew.-% Chrom, 0,4-1,0 Gew.-% Gallium, 0,05-0,08 Gew.-% Lanthan, 0,03-0,06 Gew.-% Neodym, 1,0-2,0 Gew.-% Molybdän enthält.
Günstig hat sich schliesslich erwiesen, wenn die Legierung ausser dem Sasismetall 35-45 Gew.-% Chrom,
0,2-1,0 Gew.-% Gallium,
0,05-0,08 Gew.-% Lanthan,
0,03-0,06 Gew.-% Neodym,
1,5-5,5 Gew.-% Molybdän enthält.
Die erfindungsgemässe Legierung hat folgende Festigkeitswerte:
Heissfestigkeit 50-70 daN/mm Dehnung 10-40 %
Kontraktion 10-30 %
Härte 150-400 HV5/30
Wichte 8-8,3 g/cm3
Liquidustemperatur 1360-1380 °C Solidustemperatur 1350 °C
Die erfindungsgemässe Legierung besitzt eine ausserordentlich gute Formausfüllungsfähigkeit und Giessbarkeit: man kann aus dieser Legierung 0,3-0,4 mm dicke Basisplatten und Klamm ersysteme giessen ( was einem Querschnitt von 0,07- 0,09 mm und einer Länge von 10-25 mm entspricht ). Zum Vergleich sei an dieser Stelle bemerkt, dass die zur Zeit bekannten Kobalt-Chromlegierungen Giessformen von Platten und Klammern von weniger als 0,8-1,0 mm Dicke nicht ausfüllen.
Die Korrosionsfestigkeit der erfindungsgemässen Legierungen ist sehr gut. Sie sind gut polierbar, zeigen einen ästhetisch entsprechend bleibenden Glanz. Sie sind mit dem eigenen Werkstoff verschweissbar und mittels Silberlegierungen lötbar, ohne dass dies eine §efügeänderung dex Legierung verursachte.
Die Kaltverformbarkeit ist gut und ermöglicht die notwendige Korrektion und Anpassung des Metallrahmens der Zahnprothesen.
Das sich am Metallrahmen der Zahnprothesen nach dem Aufpolieren bildende edle Oxyd - besonders Galliuraoxyd - sichert ein auss erordentlich gutes Haften der ästhetischen Kunststoff-Überzüge ohne die ästhetische Erscheinung der Zahnprothese zu stören.
Es ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgeraässen Legierungen, dass sie kein Edelmetall enthalten; deshalb beträgt ihr Herstellungspreis lediglich 5-10 % des Herstellungspreises der Edelmetall-Legierungen von ähnlichen Eigenschaften.
Ausserordentlich vorteilhaft ist ihre im Vergleich zu der der Edelmetall-Legierungen geringe Wichte; infolgedessen sind die Zahnprothesen leicht und zu ihrer Herstellung ein geringeres Gewicht an Legierung benötigt wird. Zu gleich grossen Zahnprothesen benötigt man z.B. an Edelmetall-Legierung das zweifache Gewicht wie aus der erfindungsgemässen Legierung.
Bei Anwendung der erfindungsgemässen Legierungen kann man den Materialvorrat verringern, weil nicht ein jedes zahntechnisches Laboratorium grosse Mengen von vorgefertigten Zahnhülsen in verschiedenen Grossen und Gestalt am Lager halten muss.
Durch die Anwendung der erfindungsgemässen Legierungen wird der rasche Anstieg der in der Zahnheilkunde eingesetzten E-delmet allmengen unterbunden, weil sich diese Legierungen zur Anwendung zu dem in Verbreitung befindlichen "Einstückgiessverfahren" gut eignen.
Bevorzugte Ausführunosbeispiele
Nachstehend werden einige vorteilhafte Zusammensetzungen und Anwendungsfälle der erfind ungsgemässen Legierung zusammen mit einer jeweils kurzen Schilderung der erzielten Ergebnisse anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Beispiel 1.
Aus zwei verschiedenen Zusammensetzungen der erfindungsge- mässen Legierung wurden befestigte, d.h. Festzahnprothesen - Brüde-Krone - hergestellt. Die verwendeten Legierungen hatten folgende Zusammensetzungen und Eigenschaften:
Zusammensetzung Poster "a" Posten "b"
Chrom 16,1 Gew.-% 30,3 Gew.-%
Gallium 0,31 Gew.-% 0,98 Gew.-%
Lanthan 0,07 Gew.-% 0,06 Gew.-%
Neodym 0,04 Gew. -% 0,05 Gew. -%
Nickel Rest Rest
Festigkeitskennwerte
Reissfestigkeit 65,7 68.5 daN/mm2
Dehnung 41,7 39,6 %
Härte 140 174 HV5/30
Kontraktion 33,0 10,9 %
Die fertigen Zahprothesen wurden den üblichen klinischen Prüfungen, jedoch von doppelter Dauer unterworfen. Im Laufe der verlängerten Prüfdauer zeigten die Zahnprothesen nicht die geringste Beschädigung und sie entsprachen völlig den Anforderungen.
Beispiel 2
Aus zwei Posten von erfindungsgemässen Legierungen wurden Basisplatten, Veronkerungsklommern und Klomm er Systeme von herausnehmbaren Zahnprothesen hergestellt. Die verwendeten Legierungen hatten folgende Zusammensetzungen und Eigenschaften:
Zusammensetzung Posten V Posten "b"
Chrom 41 ,4 Gew. -% 39, 9 Gev. -#
Gallium 0,27 Gew. -% 0,57 Gew.-£
Lanthan 0, 06 Gev.-% 0,08 Gew. -£
Neodym 0,04 Gew .-% 0,05 Gev.-%
Molybdän 4, 96 Gew.-% 2, 10 Ge*.-£
Nickel Rest Rest
Festigkeitskenn werte
Reissfestigkeit 67,3 74,1 daN/mm2
D ehnung 37,4 31 , 5 %
Härte 320 300 HV5/30
Die aus den beiden Posten hergestellten herausnehmbaren Zahnprothesen wurden ebenfalls, wie bereits im Beispiel 1 erwähnt , während der doppelten vorgeschriebenen Prüfdauer beobachtet. Die Basisplatten , Ver ankerυngsklammern und Klammer Systeme zeigten eine gute Anpassung und überhaupt keine Schädigungen im Gebrauch. Die Zahnprothesen haben den Ansprüchen weitgehend entsprochen.
Beispiel 3.
Aus drei Posten der erfindungsgemässen Legierung wurden Metallteile verschiedener Zahnprothesen gegossen. Die verwendeten Legierungen hatten folgende Zusammensetzungen und Eigenschaften:
Komponente Posten 1 . Posten 2. Posten 3.
Chrom 16,4 Gew.- % 25,3 Gew.-% Zό,7 Gev.%
Gallium 0,6β Gβw.-% 0,82 Gew.-% 0,75 Gew.- %
Silicium 0,32 Gew.-% 0,43 Gβw,-% 0,64 Gew.-%
Mangan 0,30 Gew.-% 0,32 Gey.-% 0,31 Gew.-%
Molybdän 1 ,92 Gev.-% - 4,63 Gew.- %
Kobalt Rest Rest Rest
Festigkeitskenn werte Posten 1 . Posten 2. Posten 3.
Reissfestigkeit 50,2 58, 1 63,4 doN/mm2
Dehnung 14,3 12,9 7,6 %
Härte 190 220 370 HV5 /30
Aus Posten 1 . wurden Brocken, Rundbrücken, aus Posten 2. Brücken mit grössexer Spannweite, Teleskop-Kronen und aus Posten 3. Platten hergestellt. Bei der klinischen Prüfung der fertigen Zahnprothesen zeigte sich nicht die geringste Schädigung, die Teile heben den Erwartungen vollkommen entsprachen.
Claims
1. Legierung auf Kobalt- oder Nickelbasis, insbesondere zur Herstellung von Zahnprothesen, welche hinreichend korrosions- und verschleissf est. kaltverforrabar, und polier bar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass sie ausser dem Basismetall als Hauptkomponenten
10-50 Gew.-% Chrom und 0,2-4,5 Gew.-% Gallium enthält.
2. Legierung auf Kobalt- oder Nickelbasis nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass sie ausser dem Basismetall 15-20 Gew.-% Chrom
0,2-0,6 Get.-% Gallium 0,05-0,08 Gew.-% Lanthan, und 0,03-0,06 Gew.-% Neodym enhölt.
3. Legierung auf Kobalt- oder Nickelbasis nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass sie ausser dem Basismetall
25-32 Gew.-% Chrora 0,4-1,2 Gew.-% Gallium
0,05-0,08 Gew.-% Lanthan und 0,03-0,06 Gew.-" Neodym enthält.
4. Legierung auf Kobalt- oder Nickelbasis nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass sie ausser dem Basismetall
13-18 Gew.-% Chrom 0,4-0,8 Gew.-% Gallium, 0,05-0,08 Gew.-% Lanthan
0,03-0,06 Gew.-% Neodym und 1 ,0-5,0 Gew.-% Molybdän enthält.
5. Legierung auf Kobalt- oder Nickelbasis nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass sie ausser dem Basismetall
35,45 Gew.-% Chrom 0,2-1,0 Gew.-% Gallium 0,05-0,08 Gew.-% Lanthan 0,03-0,06 Gew.-Neodym und
1,5-5,5 Gew.-% Molybdän enthält.
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