ITTO960778A1

ITTO960778A1 - PROCEDURE FOR SURFACE TREATMENT IN PIECES OF CONTROLLED ATMOSPHERE OF PIECES OF IT AND ITS ALLOYS, OBTAINED BY MELTING WITH LOST WAX OR WITH

Info

Publication number: ITTO960778A1
Application number: IT96TO000778A
Authority: IT
Inventors: Italo Morena
Original assignee: Italo Morena
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-03-25
Also published as: IT1284818B1

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale avente per titolo: DESCRIPTION of the Industrial Invention entitled:

"Procedimento per il trattamento superficiale in atmosfera controllata di pezzi di Ti e sue leghe. ottenuti per fusione a cera persa o con altre lavorazioni relativa apparecchiatura per eseguirlo”, "Process for the surface treatment in a controlled atmosphere of pieces of Ti and its alloys. Obtained by lost wax casting or with other processing related equipment to perform it",

Descrizione Description

La presente invenzione si riferisce ad uri procedimento per il trattamento superficiale in atmosfera controllata di pezzi di Ti e sue leghe o metalli simili, ottenuti anche per fusione a cera persa, in particolare nel campo della odontoiatria protesica, ortodonzia e simili, e alla relativa apparecchiatura per eseguirlo. The present invention relates to a process for the surface treatment in a controlled atmosphere of pieces of Ti and its alloys or similar metals, also obtained by lost wax casting, in particular in the field of prosthetic dentistry, orthodontics and the like, and to the related equipment. to run it.

E’ noto come il Ti abbia caratteristich peculiari quali l'avidità di O2 ed H e la facilità di ossidarsi ad elevate temperature indipendentemente dalla pressione parziale di O2. It is known that Ti has peculiar characteristics such as the avidity of O2 and H and the ease of oxidation at high temperatures regardless of the partial pressure of O2.

Appare chiara quindi la necessità di operare in atmosfera neutra (di argon od altri gas nobili) onde poter effettuare fusioni con il metodo classico della cera persa. It therefore appears clear the need to operate in a neutral atmosphere (of argon or other noble gases) in order to be able to cast with the classic lost wax method.

Oggi esistono in commercio apparecchiature automatiche di fusione ad arco voltaico e di colata nel cilindro del Ti fuso in atmosfera neutra. Today, there are automatic electric arc melting and casting equipment in the cylinder of molten Ti in a neutral atmosphere on the market.

Esse danno risultati soddisfacenti pur essendone molto limitata la diffusione per gli alti costi di impianto e la attuale limitata richiesta, poiché attualmente i laboratori specializzati forniscono unicamente pezzi "passivati", cioè trattati con un trattamento superficiale di. passivazione del tutto inadeguato. They give satisfactory results even though their diffusion is very limited due to the high plant costs and the current limited demand, since at present the specialized laboratories supply only "passivated" pieces, that is treated with a surface treatment of. completely inadequate passivation.

La passivazione è decisamente antiestetica poiché dà al pezzo un aspetto grigiastro scuro opaco; si tratta in effetti di un'ossidazione profonda priva di pregi estetici. Passivation is decidedly unsightly as it gives the piece a dark gray opaque appearance; it is in fact a deep oxidation with no aesthetic qualities.

Si è molto criticata la scarsa biocompatibilità dell'Au e sue leghe, come pure delle leghe di Cr, Co, Ag, Ga, ed altri metalli usati attualmente nelle protesi e negli apparecchi correttivi di disgrazie dell'apparato stomatognatico. The poor biocompatibility of Au and its alloys, as well as alloys of Cr, Co, Ag, Ga, and other metals currently used in prostheses and in corrective devices of the stomatognathic apparatus has been much criticized.

Di qui la necessità di poter offrire alla classe medica valide alternative all'oro, al cromo-cobalto ed anche all'acciaio cosiddetto "chirurgico" che, fino ad oggi hanno rappresentato la quasi totalità del materiale impiegato nel. settore degli apparecchi di protesi e di correzione ortodontica ed in implantologia sottoperiostea. Hence the need to be able to offer the medical profession valid alternatives to gold, cobalt-chromium and also the so-called "surgical" steel which, up to now, have represented almost all of the material used in. sector of prosthetic and orthodontic correction devices and in subperiosteal implantology.

Come s.i. è detto, esistono discrete apparecchiature per la fusione in atmosfera neutra del Ti adoperando l'arco voltaico e l'ossido di zirconio quale rivestimento del cilindro di colata. I risultati sono buoni, però appare del tutto irrazionale il procedimento adottato attualmente dopo la fusione e a cilindro riempito di metallo fuso. Il cilindro è ad alta temperatura, 800°C circa", non è conveniente aprire la macchina per la fusione e rinunciare all'atmosfera controllata, quindi prelevare il cilindro ed immergerlo in acqua. How to. it is said, there are discrete apparatuses for the fusion of Ti in a neutral atmosphere using the voltaic arc and zirconium oxide as coating of the casting cylinder. The results are good, but the procedure currently adopted after casting and with the cylinder filled with molten metal appears completely irrational. The cylinder is at a high temperature, about 800 ° C ", it is not convenient to open the melting machine and give up the controlled atmosphere, then take the cylinder and immerse it in water.

Cosi facendo si attua un procedimento di tempera del metallo e la sua contemporanea ossidazione più o meno superficiale ed il profondo inquinamento da idrogeno, cosa che infragilisce il pezzo e determina la formazione di ossidi superficiali grigio scuro estremamente antiestetici (passivazione). In this way, a tempering process of the metal is carried out and its simultaneous more or less superficial oxidation and deep hydrogen pollution, which makes the piece brittle and determines the formation of extremely unsightly dark gray surface oxides (passivation).

Scopo della presente invenzione è ovviare agli inconvenienti succitati fornendo un procedimento che riunisca le operazioni necessarie in un unico apparecchio in modo da ottenere una pellicola aderente del colore che si vuole, ed avere un pezzo finito, protetto ed estetico prima di trasferirlo nell'atmosfera normale e nell'ambiente del cavo orale. The purpose of the present invention is to obviate the aforementioned drawbacks by providing a process that combines the necessary operations in a single apparatus in order to obtain an adherent film of the desired color, and to have a finished, protected and aesthetic piece before transferring it to the normal atmosphere. and in the oral cavity.

Caratteristica fondamentale della presente invenzione consiste nel fatto che tutte le operazioni necessarie all’ottenimento del pezzo finito sono eseguite in atmosfera neutra, controllata; dopo di chè il pezzo è sottoposto ad ossidazione anodica o nitrurazione in atmosfera d'ammoniaca, cosa che permette una corretta formazione della pellicola protettiva di ossido o di nitruro avente un'adesione al pezzo dell’ordine di grandezza di 1400 Kg/mm2. A fundamental feature of the present invention consists in the fact that all the operations necessary to obtain the finished piece are performed in a neutral, controlled atmosphere; after which the piece is subjected to anodic oxidation or nitriding in an ammonia atmosphere, which allows a correct formation of the protective oxide or nitride film having an adhesion to the piece of the order of magnitude of 1400 Kg / mm2.

Il procedimento in oggetto verrà ora dettagliatamente descritto con particolare riferimento al disegno allegato che raffigura uno schema a blocchi di un’apparecchiatura con la quale eseguire il procedimento. The procedure in question will now be described in detail with particular reference to the attached drawing which depicts a block diagram of an equipment with which to perform the procedure.

Detta apparecchiatura è sostanzialmente costituita da un involucro 1 stagno con coperchio trasparente per poter seguire tutte,le operazioni a vista e dotato di guanti di gomma introflessi per manipolazione dei pezzi. Said apparatus is substantially constituted by a watertight casing 1 with a transparent lid in order to be able to follow all the operations on sight and equipped with inverted rubber gloves for handling the pieces.

Essa è dotata di una bombola di gas inerte e relativo riduttore di pressione; è inoltre dotata di una pompa per il vuoto ε di un dispositivo tipo Getter 3, dispositivo che, provocando una violenta ossidazione del metallo contenuto, consuma ogni molecola di O2 residua nel contenitore. It is equipped with an inert gas cylinder and relative pressure reducer; it is also equipped with a vacuum pump ε of a Getter 3 type device, a device which, by causing a violent oxidation of the metal contained, consumes every residual O2 molecule in the container.

Nell'interno dell'involucro stagno 1 esistono una vasca per la tempera (ad es. in olio) del pezzo, con relativo braccio 6 che preleva il cilindro 5 ad alta temperatura, in cui è avvenuta la fusione, e lo Immerge nella vasca 7 dell'olio dove avviene la tempera senza inquinanti. Inside the watertight casing 1 there is a tank for tempering (e.g. in oil) of the piece, with relative arm 6 which picks up the cylinder 5 at high temperature, in which the melting took place, and dips it into the tank 7 oil where the tempering without pollutants takes place.

A questo punto il pericolo di inquinamento è già ridotto però è conveniente procedere alle successive operazioni di smuffolatura e finitura 9, sabbiatura 11 e decapaggio 13 ancora in ambiente neutro. At this point the danger of pollution is already reduced but it is convenient to proceed with the subsequent divesting and finishing operations 9, sandblasting 11 and pickling 13 still in a neutral environment.

Sempre in atmosfera neutra seguono le successive operazioni di lucidatura meccanica 15 (eventuale), la microsaldatura 17 e la puntatura (non indicata). Still in a neutral atmosphere, the subsequent mechanical polishing operations 15 (if any), micro-welding 17 and spot welding (not indicated) follow.

A questo punto viene effettuata l'ossidazione anodica 19 o la nitrurazione 21 in atmosfera di ammoniaca, operazioni con le quali si viene formare sul pezzo 23 o 25 una pellicola di ossidi o di nitruri avente un'adesione dell'ordine di grandezza di .1.400 Kg/mm2 , ragion per cui, dopo questo trattamento, i.l pezzo 23 o 25 può essere esposto all'atmosfera o alla presenza di inquinanti senza ulteriori indesiderate reazioni chimiche o chimico-fisiche superficiali o profonde ed il pezzo può mantenere indefinitamente le sue qualità estetiche per le quali è stato preferito ad altri, quali ad esempio la colorazione rosa, quando è richiesto il mimetismo con le mucose gengivali o la colorazione biinco latte quando il o i dispositivi ortodontici sono posizionati sullo smalto delle corone dentarie naturali. At this point, anodic oxidation 19 or nitriding 21 is carried out in an ammonia atmosphere, operations with which a film of oxides or nitrides is formed on the piece 23 or 25 having an adhesion of the order of magnitude of .1,400. Kg / mm2, which is why, after this treatment, the piece 23 or 25 can be exposed to the atmosphere or to the presence of pollutants without further unwanted surface or deep chemical or chemical-physical reactions and the piece can maintain its aesthetic qualities indefinitely. for which it has been preferred to others, such as for example the pink color, when mimicry with the gingival mucous membranes is required or the biinco latte coloring when the orthodontic device or devices are positioned on the enamel of natural dental crowns.

Claims

CLAIMS 1. Process for the surface treatment of T1 pieces and its alloys, obtained by lost wax casting or other processes, characterized by the fact that all the operations necessary to obtain the finished piece are performed in a neutral, controlled atmosphere; after which the piece is subjected to anodic oxidation or ammonia nitriding, which allows a correct formation of a protective oxide or nitride film that offers good resistance to atmospheric agents and / or to the oral environment in which the finished piece.

2. Process according to claim 1, characterized in that the protective oxide or nitride film obtained on the finished piece has a cohesive force of the order of magnitude of 1400 Kg / mm2.

3. Process according to the preceding claims, characterized in that the pieces obtained are biocompatible, pleasant to the appearance and have optimal metallurgical characteristics.

4. Process according to the preceding claims, characterized in that the castings of Ti and its alloys obtained with said method can be used in prostheses, in septoperiosteal implantology, in fixed orthodontics or in reconstructive ehiururgy.

5. Apparatus for carrying out the procedure. according to claims 1 and 2, characterized by the fact that it is substantially constituted by a watertight casing 11) with a transparent lid in order to be able to visually follow all the operations, said casing (1) being equipped with: - an inert gas cylinder and relative reducer pressure; - of inverted rubber gloves for handling the pieces; - a vacuum pump with relative pressure gauge; - a Getter device (3), which, by causing a violent oxidation of the metal contained, consumes in a stoichiometric way every residual O2 molecule in the container (1); - a vat (7) for tempering the piece with relative arm (6) which picks up the cylinder (5) at the high temperature in which the melting took place and immerses it in the vat (7) of the oil where the tempering takes place without pollutants ; a cooling zone (9), again with a neutral atmosphere, in which the tempered piece is further cooled; - areas (11 - 17) where smuffing (11), sandblasting (13) and any mechanical polishing (15), micro-welding (17) and any spot welding operations (not indicated) are carried out; - an area in which anodic oxidation (19) or nitriding (21) is carried out, operations with which a film of oxides or nitrides is formed on the finished piece (23) or (25) having an adhesion with cohesion force of the order of 1400 Kg / mm2.