FR2580530A1

FR2580530A1 - Method for producing alloy powders for dental silver amalgams, and alloy powders obtained

Info

Publication number: FR2580530A1
Application number: FR8606358A
Authority: FR
Inventors: Treheux Daniel Maurice; Blanc-Benon Jean
Original assignee: BLANC BENON JEAN
Current assignee: BLANC BENON JEAN
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1986-10-24
Also published as: FR2580530B3

Abstract

The mixture of Ag, Sn and Cu in appropriate proportions is melted and blended in the liquid form and is cast in water in order to obtain a grit (shot) which, after drying and heat treatment, is subjected to premilling, then to a series of millings by means of blade beaters of the annular sieve type.

Description

La présente invention a trait à l'élaboration des poudres d'alliage destinées, moyennant trituration avec du mercure, à l'obtention des amalgames à l'argent pour obturation dentaire. The present invention relates to the production of alloy powders intended, by means of trituration with mercury, for obtaining silver amalgams for dental filling.

On sait que l'alliage considéré est constitué principalement d'argent, d'étain et de cuivre auxquels on incorpore eventuellement d'autres éléments métalliques mineurs, tels que le zinc, l'indium, l'ors etc... Les proportions des trois éléments métalliques principaux varient dans une mesure assez large, en ce sens que l'argent peut représenter de 50 à 72%, le cuivre de 5 à 30% et l'étain de 20 à 28X, ces pourcentages étant donnés en poids. It is known that the alloy considered consists mainly of silver, tin and copper in which one optionally incorporates other minor metallic elements, such as zinc, indium, gold, etc. The proportions of the three main metallic elements vary to a fairly large extent, in that silver can represent from 50 to 72%, copper from 5 to 30% and tin from 20 to 28X, these percentages being given by weight.

Le procédé classique pour l'élaboration d'une poudre d'alliage consiste à faire fondre les éléments métalliques, à les homogéniser à ltétat liquide, à couler l'alliage en lingotière, à opérer éventuellement un traitement thermique du lingot obtenu et à réduire enfin celui-ci en poudre à l'aide de moyens mécaniques. L'expérience démontre qu'un tel processus conduit à des hétérogénéités de composition liées à la solidification du lingot ; de plus la réduction en poudre donne lieu à un rendement assez faible. The conventional process for the development of an alloy powder consists in melting the metal elements, in homogenizing them in the liquid state, in casting the alloy in an ingot mold, in possibly operating a heat treatment of the ingot obtained and finally reducing this powdered using mechanical means. Experience shows that such a process leads to heterogeneities in composition linked to the solidification of the ingot; moreover the reduction into powder gives rise to a rather low yield.

Aussi a-t-on proposé plus récemment d'assurer la solidification de l'alliage liquide homogénisé par projection de celui-ci dans un jet de gaz ou d'eau donnant directement naissance à une poudre formée de grains sphériques et susceptible à ce titre d'être utilisée telle quelle, sans réduction mécanique. Toutefois la technologie est coûteuse et il arrive fr & uemment qu'on obtienne des poudres trop ou pas assez réactives avec le mercure. It has therefore been more recently proposed to solidify the homogenized liquid alloy by spraying it into a jet of gas or water giving direct birth to a powder formed of spherical grains and capable as such to be used as is, without mechanical reduction. However, the technology is expensive and it often happens that powders which are too reactive or not reactive enough with mercury are obtained.

On observera que dans les deux procédés connus il est indispensable de faire subir à la poudre une opération de tamisage propre à permettre l'obtention de la granulométrie recherchée, ce qui conduit en pratique à des rebuts qu'il est nécessaire de recycler. It will be observed that in the two known methods it is essential to subject the powder to a sieving operation capable of obtaining the desired particle size, which in practice leads to scrap which it is necessary to recycle.

Les propribtés exigées des amalgames dentaires sont multiples et l'on citera en premier lieu les propriétés mécaniques, notamment en ce qui concerne la dureté. I1 faut par ailleurs que l'amalgame présente une bonne tenue à la corrosion en bouche, ce qui tient compte aussi bien de la résistance de l'amalgame lui-même (pas de dissolution, pas de noircissement) que de l'absence de création de couplages galvaniques entre l'amalgame considéré et d'autres matériaux dentaires (alliages d'or, nickel-chrome, base cobalt ou autre amalgame). Enfin il est indispensable pour la mise en oeuvre par le praticien que l'amalgame comporte un temps de prise suffisant, en ce sens qu'il doit rester plastique et non cassant le laps de temps nécessaire à sa mise en place dans la cavité dentaire et à sa sculpture subséquente. The properties required of dental amalgams are multiple and we will first mention the mechanical properties, especially with regard to hardness. It is also necessary that the amalgam has good resistance to corrosion in the mouth, which takes into account both the resistance of the amalgam itself (no dissolution, no darkening) and the absence of creation galvanic couplings between the amalgam considered and other dental materials (gold alloys, nickel-chromium, cobalt base or other amalgam). Finally, it is essential for the implementation by the practitioner that the amalgam comprises a sufficient setting time, in the sense that it must remain plastic and not breaking the time necessary for its establishment in the dental cavity and to his subsequent sculpture.

A l'heure actuelle on peut distinguer deux catégories principales de poudres d'alliage pour amalgames dentaires, à savoir
- les poudres riches en argent et pauvres en cuivre (classiquement environ 70% d'argent et moins de 6% en cuivre). La structure cristallographique de ces poudres correspond à la phase r43sn ; après amalgation elles donnent naissance à une phase rl (Ag2Hg3) et à une phase t2 (HgSn78) avec conservation d'une partie de la phase initiale.Currently, two main categories of alloy powders for dental amalgams can be distinguished, namely
- powders rich in silver and poor in copper (conventionally around 70% silver and less than 6% copper). The crystallographic structure of these powders corresponds to the r43sn phase; after amalgation they give rise to a rl phase (Ag2Hg3) and a t2 phase (HgSn78) with conservation of part of the initial phase.

- les poudres pour amalgame non t 2 r2 qui sont riches en cuivre (10 à 30%) et qui donnent naissance à des amalgames où la phase t2 est remplacée par une phase de type Cu6Sn5 plus dure et moins corrodable. - powders for a non-t 2 r2 amalgam which are rich in copper (10 to 30%) and which give rise to amalgams where the t2 phase is replaced by a harder and less corrodible Cu6Sn5 type phase.

Cette seconde catégorie présente en conséquence une tenue supérieure en bouche. Malheureusement le temps de prise de l'amalgame correspondant est court, ce qui rend son emploi difficile dans le cas de reconstitutions dentaires complexes. This second category therefore has a superior hold in the mouth. Unfortunately, the setting time for the corresponding amalgam is short, which makes its use difficult in the case of complex dental reconstructions.

On notera encore que toutes les caractéristiques des poudres d'alliage, c'est-à-dire leur composition chimique, les phases présentes, la granulométrie et la forme des grains, ont une influence déterminante sur les propriétés de l'amalgame final, de telle sorte qu'il est nécessaire de mattriser et de contrôler ces caractéristiques lors de l'élaboration de ces poudres. It will also be noted that all the characteristics of the alloy powders, that is to say their chemical composition, the phases present, the particle size and the shape of the grains, have a determining influence on the properties of the final amalgam, so that it is necessary to control and control these characteristics during the preparation of these powders.

C'est à ce problème que s'est principalement attachée la présente invention. It is to this problem that the present invention has mainly focused.

Conformément à l'invention; on procède en premier lieu, à l'intérieur d'un four chauffé à 900 ou 1000"C, de préférence sous atmosphère neutre ou sous vide, à la fusion et à I'homogénéisation d'un mélange renfermant préférablement 50% d'argent, 30% d'étain et 20% de cuivre. Cet alliage liquide est alors coulé dans l'eau afin d'obtenir une grenaille dont les grains sont de l'ordre de 5 mm, étant observé que cette taille n'est pas critique. In accordance with the invention; first, inside an oven heated to 900 or 1000 "C, preferably under a neutral atmosphere or under vacuum, the melting and homogenization of a mixture containing preferably 50% silver , 30% tin and 20% copper. This liquid alloy is then poured into water in order to obtain a shot with grains of the order of 5 mm, it being observed that this size is not critical .

Après sÉchage, la grenaille ainsi obtenue est traitée à une tempErature comprise entre 100 et 4000C pendant un laps de temps qui peut varier de 1 à 24 heures, ici encore préféremment sous atmosphère neutre ou sous vide. After drying, the shot thus obtained is treated at a temperature between 100 and 4000C for a period of time which can vary from 1 to 24 hours, here again preferably under a neutral atmosphere or under vacuum.

Cette opération lui confère la structure Ag3Sn (r) + Cu3Sn. This operation gives it the Ag3Sn (r) + Cu3Sn structure.

L'opération suivante consiste en un prébroyage dans des broyeurs classiques à boulet, à marteau ou autre, conduisant à une grenaille dont les grains sont inférieurs à 1,5 ou 2 mm de diamètre. The following operation consists of pre-grinding in conventional ball, hammer or other mills, leading to a shot whose grains are less than 1.5 or 2 mm in diameter.

L'opération finale réside dans la réduction en poudre, laquelle est effectuée dans des broyeurs continus du type de ceux commercialisés sous la Marque "FRITSCH", type pulvérisette 14". On rappellera que dans les broyeurs de ce genre la grenaille est envoyée sur un batteur formé par un disque comportant sur l'une au moins de ses faces, au voisinage immédiat de la périphérie, un certain nombre de pales longitudinales, lequel disque est entraîné en rotation à grande vitesse afin que les pales sectionnent les grains de la grenaille introduite ; les particules ainsi obtenues sont projetées contre une passoire annulaire fixe dont les trous présentent un profil circulaire ou trapézoIdal. The final operation lies in powder reduction, which is carried out in continuous grinders of the type sold under the brand "FRITSCH", type sprayer 14 ". It will be recalled that in grinders of this kind the shot is sent to a beater formed by a disc comprising on at least one of its faces, in the immediate vicinity of the periphery, a certain number of longitudinal blades, which disc is driven in rotation at high speed so that the blades cut the grains of the introduced shot the particles thus obtained are projected against a fixed annular colander, the holes of which have a circular or trapezoidal profile.

On comprend qu'on obtient de la sorte un abaissement de la granulométrie, étant observé que l'opération peut être répétée, avec modification des conditions de traitement (nombre des pales du batteur, calibre des trous de la passoire), jusqu'A obtenir par passes successives la granulométrie désirez. La poudre qui traverse la passoire est recueillie par aspiration dans un sac collecteur, ce qui présente l'avantage d'éviter l'échauffement de la poudre et son oxydation. It is understood that a reduction in the particle size is obtained in this way, it being observed that the operation can be repeated, with modification of the treatment conditions (number of blades of the mixer, size of the holes in the strainer), until obtaining by successive passes the desired particle size. The powder which passes through the colander is collected by suction in a collecting bag, which has the advantage of avoiding the heating of the powder and its oxidation.

On exposera ci-aprAs en détail le cycle de broyage qui au cours des essais a conduit aux résultats les plus favorables en temps et en qualité 1er broyage : partant d'une grenaille supérieure à 1 mm, le broyage est effectué avec un batteur à huit pales et une passoire à trous de 5 mm de diamètre. The grinding cycle which will give the most favorable results in terms of time and quality during the 1st grinding will be explained below in detail: 1st grinding: starting with a shot greater than 1 mm, the grinding is carried out with an eight beater blades and a colander with 5 mm diameter holes.

2me broyage : la poudre préalablement obtenue est soumise à un batteur à douze pales avec passoire à trous de 0,5 mm. 2nd grinding: the powder previously obtained is subjected to a twelve-blade beater with colander with 0.5 mm holes.

3ème broyage : effectué avec un batteur à douze pales et passoire à trous de 0,2 mm.3rd grinding: carried out with a mixer with twelve blades and colander with 0.2 mm holes.

4ème broyage : effectué à l'aide d'un batteur à vingt quatre pales et une passoire à trous de 0,12 mm. 4th grinding: carried out using a beater with twenty-four blades and a colander with 0.12 mm holes.

5eme broyage : opéré avec un batteur à vingt quatre pales et une passoire à trous de 0,8 mm. 5th grinding: operated with a beater with twenty-four blades and a colander with 0.8 mm holes.

Entre deux broyages successifs, la poudre obtenue a été soumise à une opération de tamisage à lOO m et à chaque fois la poudre qui a traver sé le tamis a été conservée séparément. On a ainsi réalisé une poudre finale inférieure à 100/Um dont les grains sont polyédriques. Between two successive grindings, the powder obtained was subjected to a sieving operation at 100 m and each time the powder which passed through the sieve was kept separately. A final powder of less than 100 μm was thus produced, the grains of which are polyhedral.

Dans tous les cas la poudre finale peut faire l'objet de tamisages différents en vue de l'obtention de mélanges présentant une granulométrie déterminée. D'excellents résultats ont été ainsi atteints avec un mélange contenant 50% en poids de poudres comprises entre 1 et 50 m, et 50t de poudres comprises entre 50 et 100j(m. In all cases, the final powder can be subject to different sieving in order to obtain mixtures having a determined particle size. Excellent results have thus been achieved with a mixture containing 50% by weight of powders of between 1 and 50 m, and 50 t of powders of between 50 and 100 d (m.

tes essais ont démontré que la poudre d'alliage élaborée conformément à l'invention pouvait être utilisée sans difficulté à la manière classique, par trituration avec du mercure selon tous les procédés employés par les praticiens. On obtient après trituration les phases γ résiduel, γ l et
CugSng, de telle sorte que l'amalgame est en conséquence non r 2. L'évolution de sa dureté (HV0,3) en fonction du temps au cours de la prise se place de manière tries favorable par rapport aux amalgames conventionnels et aux autres amalgames non t2 connus.On peut relever une très bonne dureté finale ( > 100HV0,3) et surtout un temps de prise comparable à celui d'un amalgame conventionnel ; on notera sur ce point que la dureté de (2011V0,3) qui correspond à la limite de sculpture est obtenue au bout de 15 minutes environ.your tests have demonstrated that the alloy powder produced in accordance with the invention can be used without difficulty in the conventional manner, by trituration with mercury according to all the methods employed by practitioners. After trituration, the γ residual, γ l and
CugSng, so that the amalgam is consequently not r 2. The evolution of its hardness (HV0.3) as a function of time during setting takes place in a sort of favorable manner compared to conventional amalgams and others amalgams not known t2. We can note a very good final hardness (> 100HV0.3) and especially a setting time comparable to that of a conventional amalgam; it will be noted on this point that the hardness of (2011V0.3) which corresponds to the tread limit is obtained after approximately 15 minutes.

Au niveau de la tenue en corrosion naturelle, l'évolution du potentiel, relevé par rapport à une électrode au calomel saturé, en fonction du temps dénote un excellent comportement. I1 en va de même pour le courant de couplage avec un or à 22 carats, ce courant étant de 2,6 A/cm contre 3,5 A/cm pour un amalgame conventionnel et 90 A/cm pour certains amalgames non γ 2 connus dans le commerce. La tenue in vivo de ces propriétés a été confirmée. In terms of the resistance to natural corrosion, the evolution of the potential, measured in relation to a saturated calomel electrode, as a function of time indicates excellent behavior. I1 is the same for the coupling current with 22 carat gold, this current being 2.6 A / cm against 3.5 A / cm for a conventional amalgam and 90 A / cm for some non & gamma amalgams; 2 known in the trade. The in vivo behavior of these properties has been confirmed.

En tout gtat de cause il convient finalement d'observer que le procédé d'élaboration suivant l'invention permet d'éviter le passage par le lingot et l'atomisation directe en courant de gaz et d'eau. Le mode de broyage conduit à l'absence de pertes puisque les particules les plus grosses sont recyclées au niveau du broyage et non pas de la fusion. Le processus est plus économique que les modes d'obtention connus, alors que les propriétés mécaniques et en corrosion sont excellentes. In any event, it should finally be observed that the preparation process according to the invention makes it possible to avoid passage through the ingot and direct atomization in the stream of gas and water. The mode of grinding leads to the absence of losses since the coarsest particles are recycled at the level of grinding and not of melting. The process is more economical than the known production methods, while the mechanical and corrosion properties are excellent.

I1 va de soi que le mode d'élaboration suivant l'invention peut s'appliquer à des compositions différentes ; il est ainsi possible d'obtenir un alliage pour amalgame conventionnel (71Z Ag, 26XSn et 3%Cu en poids), ou un alliage tries riche en cuivre. D'autres éléments métalliques tels que aluminium, zinc, indium ou fluorures peuvent être ajoutés lors de la fusion ou en mélange dans la poudre. It goes without saying that the method of preparation according to the invention can be applied to different compositions; it is thus possible to obtain an alloy for conventional amalgam (71Z Ag, 26XSn and 3% Cu by weight), or a sorted alloy rich in copper. Other metallic elements such as aluminum, zinc, indium or fluorides can be added during melting or as a mixture in the powder.

I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'A titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'éxécution durits par tous autres équivalents. It should moreover be understood that the above description has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention from which one would not depart by replacing the execution details of the lines by all other equivalents.

Claims

1. Process for the preparation of alloy powders for dental amalgams, of the kind in which appropriate proportions of silver, copper and tin are introduced into an oven to obtain a liquid alloy which is then homogenized before to be solidified and to be reduced to powder, characterized in that the liquid alloy is poured into water to produce a shot> this is subjected to pre-grinding to obtain grains of the order of 1, 5 to 2 mm in diameter, and these grains are finally subjected to final grinding using rotary beaters with longitudinal blades and a fixed annular colander, this operation being repeated with beaters and colanders of different characteristics until obtained of the particle size sought.

2. Method according to claim 1, characterized in that after pouring it in water, the alloy shot is dried, then heat treated to give it the structure Ag3Sn (t) + Cu3Sn.

3. Method according to claim 2, characterized in that the melting in the oven and the heat treatment are carried out under a neutral atmosphere or under vacuum.

4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a sieving is carried out at the end of each grinding, in order to directly set aside the powders smaller than the desired final size.

5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the mixture introduced into the oven contains, by weight, 50% silver, 30% tin and 20% copper.

6. Alloy powders for dental silver amalgams, characterized in that they are produced by implementing the method according to any one of claims 1 to 5.