NL8503284A

NL8503284A - Palladium-kobaltlegeringen; vervaardiging van een wortelkap.

Info

Publication number: NL8503284A
Application number: NL8503284A
Authority: NL
Original assignee: Elephant Edelmetaal Bv
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1985-11-27
Publication date: 1987-06-16
Also published as: GR3000278T3; ATE47429T1; US4735772A; EP0225668B1; ES2012047B3; DE3666463D1; EP0225668A1

Description

«r VO 7368

Titel: Palladium-kobaltlegeringen; vervaarding van een wortelkap

De uitvinding heeft betrekking op palladium-kobaltlegeringen welke 40-60 gew.% Pd, 20-59 gew.% Co en 0-40 gew.% Ni bevatten. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van 5 een wortelkap uit een gegoten palladium-kobalt legering.

Uit Kinouchi et al., J. Dent.Res. (60) 1,50-58 (1981) zijn palladium-kobalt legeringen bekend welke in kombinatie met samarium-kobalt magneten kunnen worden gebruikt in de tandheelkunde voor het magnetisch vasthou-10 den van dentaal protheses. Sm-Co magneetjes, of in het algemeen zeldzame aarde-kobalt magneetjes, zijn reeds met afmetingen in het milimeterbereik bruikbaar gebleken voor gebruik in protheses; zie bijvoorbeeld het Nederlandse octrooi 163.713. Omdat het materiaal 15 echter niet gegoten kan worden, zijn de vormen in het algemeen beperkt tot schijfjes, kolommetjes of prismaatjes. Bijgevolg is het zelden mogelijk om de magneet in een voor individuele gevallen geschikte vorm te maken.

Om deze problemen te overkomen, heeft men gezocht 20 naar ferromagnetische legéringen die de magneet in het levende weefsel zouden kunnen vervangen. Ferromagnetische legeringen vertonen magnetische eigenschappen, zoals die van zacht ijzer. Belangrijk is dat de legeringen te gieten zijn. Ferro-magnetische eigenschappen 25 en gietbaarheid kunnen de bovengenoemde problemen oplossen.

De magneet in de wortel kan dan worden vervangen door een gegoten wortelkap. In dit geval wordt de magnetische aantrekking tussen de samarium-cobalt magneet in de prothese en de legering in de wortel gebruikt voor 30 retentie van de prothese, bijvoorbeeld een gebit. De legering moet naast ferro-magnetisme en gietbaarheid - - v ; " * -2- ook fysische en chemische eigenschappen bezitten, waardoor hij geschikt is voor gebruik in de mond. De bekende legeringen hebben echter een slechte gietbaarheid en bezitten een lage korrosiebestendigheid, zodat ze niet 5 gebruikt kunnen worden als dentaal gietmetaal.

Hoewel bijna alle conventionele dentaallegeringen-niet-ferromagnetisch zijn, zijn roestvast staal met 13 of 18 procent chroom en cobalt-chroom en nikkel-chroom legeringen, ferro-magnetisch. Het roestvast staal heeft 10 echter een slechte gietbaarheid, en het ferro-magnetisme van de andere twee legeringssoorten is te zwak om ze te gebruiken voor magnetische retentie van dentale protheses.

In bovengenoemde publikatie van K.inouchi et 15 al worden voor dit doel palladium-kobalt legeringen voorgesteld. Beschreven worden een drietal legeringen, te weten 43Pd-57Co; 41 Pd-54Co-5Cr; en 43Pd-27 Co-30Ni (de getallen stellen gewichtspercentages voor). Deze legeringen hebben de volgende magnetische eigenschappen: 20 Maximum permeabiliteit ^um : 150-280

Verzadigingsfluxdichtheid B]_qo» kG : 6,7-10,2 Rest fluxdichtheid Br, kG : 1,9-2,8

Coërcief kracht Hc, Oersted : 5,3-6,6

Het smeltpunt van deze legeringen ligt tussen 1185 25 en 1212°C. Ze kunnen met normale smelttemperatuur, in een keramische kroes, worden gesmolten en gegoten in fosfaat gebonden inbedmassa. Korrosietesten in Na2S-op-lossing hebben aangetoond, dat de gevoeligheid voor sulfide-aantasting gelijk is aan die van de gebruikelijke 30 goud-zilver-palladium-legeringen, die in de tandheelkunde worden gebruikt, en zelfs minder is dan bij nikkel-chroom-legeringen. Deze legeringen vertonen echter bij het gieten de volgende nadelen; -door de tijdens de stolling en afkoeling optredende 35 contractie van de legering oefent de boven 650°C niet krimpende inbedmassa een kracht uit, waartegen deze legeringen niet bestand zijn. Het gevolg zijn scheuren : ~: 3 3 4 -3- ____ in het gietstuk.

- tijdens het gieten absorberen de legeringen gas, dat tijdens het stollen weer wordt afgegeven. Dit leidt tot gasholtes en porositeiten in het metaal, hetgeen 5 een slechte invloed heeft op sterkte, esthetiek en korrosiebestendigheid.

In de Japanse octrooipublikatie 82-201035 worden magnetische pa11adium-kobalt-nikkel dentaallegeringen voorgesteld, die bij het gieten niet zouden scheuren, lo Deze legeringen bevatten 20-40 gew.% kobalt, 20-40 gew.% nikkel, 25-60 gew.% palladium, alsmede kleine hoeveelheden molybdeen, iridium, chroom, indium en zink. Hierin worden molybdeen, chroom en indium gebruikt vanwege hun korrelverfijnende en desoxyderende werking.

15 Iridium wordt eveneens gebruikt om een fijnkorrelige struktuur te verkrijgen. Zink wordt gebruikt om de gietbaarheid te verbeteren.

Deze bekende legeringen blijken echter in de praktijk, vooral wanneer ze bij wat hogere temperaturen 20 worden gegoten, toch scheuren na het gieten te vertonen.

Ook worden veel gasholtes en aanmerkelijke porositeit aangetroffen, en is de koudvervormbaarheid slecht.

Doel van de uitvinding is om gietbare ferromagne-tische legeringen te verschaffen die voor gebruik in 25 de tandheelkunde geschikt zijn en de bovenstaand vermelde nadelen van de bekende legeringen missen.

Dit doel wordt volgens de uitvinding gerealiseerd met palladium-kobalt legeringen welke 40-60 gew.% Pd, 20-59 gew.% Co en 0-40 gew.% Ni bevatten, die gekenmerkt 30 worden doordat de legeringen 0,1-5 gew.% chroom, 0,05-0,2 gew.% rhenium, 0,01-0,5 gew.% ijzer, 0,5-3 gew.% gallium, 35 0-0,1 gew.% borium,0-5 gew.% platina alsmede eventueel andere elementen, als verontreiniging -4- aanwezig of bewust toegevoegd, in zodanig kleine hoeveelheden dat ze de eigenschappen van de legeringen niet wezenlijk nadelig beïnvloeden, bevatten.

Rhenium blijkt in palladium-kobalt legeringen 5 een veel effektievere korrelverfijner te zijn dan iridium, dat kennelijk in het palladium oplost. Een rhenium percentage van 0,05-0,2 gew.% is zeer geschikt gebleken. Bij voorkeur wordt ongeveer 0,1 gew.% rhenium toegepast.

Om een goede koudvervormbaarheid van de legeringen 10 te realiseren moet naast rhenium ook ijzer aanwezig zijn. Indien de legeringen 0,01-0,5 gew.%, ijzer bevatten, leidt de kombinatie van rhenium en ijzer verrassenderwijze tot een dermate gepaste fijnkorrelige struktuur, dat een goede koudvervorming mogelijk is. Bij voorkeur 15 bevatten de legeringen 0,05-0,3 gew.% ijzer. In dat geval kan door koud walsen een doorsnedevermindering van 90% worden bereikt zonder dat scheuren optreden.

Bij de bekende legeringen treden reeds scheuren op indien de doorsnedevermindering bij koudvervorming 20 een waarde van 45% overschrijdt.

De aanwezigheid van 0,5-3 gew.%, gallium leidt tot een lagere smelttemperatuur, tot een betere gietbaar-heid zonder vorming van porositeit en tot een grotere sterkte bij hoge temperaturen. De in bekende legeringen 25 aanwezige elementen zink en indium leiden weliswaar eveneens tot een lagere smelttemperatuur, maar leiden tot een onvoldoende sterkte bij hoge temperaturen.

De legeringen volgens de uitvinding bevatten chroom en eventueel borium vanwege hun desoxyderende 30 werking. Deze elementen neutraliseren door hun hoge affiniteit voor zuurstof de vorming van gasvormige produkten in de smelt, waardoor porositeit volledig wordt voorkomen. De hoeveelheid borium kan 0-0,1 gew.% bedragen, doch is bij voorkeur 0,005-0,1 gew.%, liefst 35 0,01-0,03 gew.%. De hoeveelheid chroom kan 0,1-5 gew.%, bedragen. Wanneer het chroomgehalte echter relatief hoog is, dan neigt zich op de smelt een chroomoxydeslak te vormen, waardoor .het juiste moment van gieten moei- ‘ * ·'-· ✓ ’j •i;' -------«iS- .

-5- lijker is in te schatten en de kans op oxyde-insluitsels in de legering wordt vergroot. Bij relatief lage chroom-gehaltes neemt daarentegen de kans op porositeit toe.

Bijgevolg bedraagt het chroomgehalte bij voorkeur 0,1-1,0 5 gew.%, liefst 0,2-0,7 gew.70. Een bij uitstek geschikt chroomgehalte is circa 0,4 gew.%.

De legeringen kunnen 0-40 gew.% nikkel bevatten, maar in de praktijk hebben legeringen die geen nikkel bevatten de voorkeur. Het kan voor het verbeteren van 10 de corrosiebestendigheid aantrekkelijk zijn om 0-5% van het palladium te vervangen door platina, waardoor de legering echter wel duurder wordt.

De legeringen volgens de uitvinding kunnen in de tandheelkunde worden toegepast om in samenwerking 15 met een of meer permanente magneetjes, zoals Sm-Co magneetjes, protheses, zoals een gebit, op hun plaats te houden. Dankzij hun gietbaarheid kunnen ze in een voor elk individueel geval geschikte vorm worden gebracht, bijvoorbeeld in de vorm van een wortelkap. Hiervoor 20 wordt verwezen naar het eerder genoemde artikel van Kinouchi et al.

Voorbeeld

De zuivere metalen zoals palladium van 99,9%, electrolytisch cobalt, rhenium van 99,9%, ijzer van 2599%, gallium van 99,99% en boron werden in een Zirkonia kroes bij elkaar gesmolten in een induktie-oven onder vacuum. De samenstelling was:

Palladium 50 procent Kobalt 47,2 procent 30 Chroom 0,4 procent

Rhenium 0,1 procent

Gallium 2,2 procent

Ijzer 0,08 procent

Borium 0,02 procent 35 Na het gieten bleek het gietstuk vrij te zijn van haar- t scheuren en porositeiten. De magnetische eigenschappen

’ T

» -6- waren als volgt:

Maximum permeabiliteit /m 240

Verzadigings flux dichtheid Βχοο·^ 10,0

Rest flux dichtheid B]_o0.kG 2,5 5 Coercief kracht Hc, Oersted

De physische eigenschappen waren:

Smeltinterval, °C 1195-1210

Vickers hardheid (na gieten) kg/mm^ 305

Treksterkte (na gieten) daN/mm^ 80 10 Vloeigrens (na gieten), daN/mm^ 70

Breek rek (na gieten), % 15

In onderstaande tabel worden een aantal legeringen volgens de uitvinding (nrs.5-8) vergeleken met enkele bekende legeringen.

.' · » / ♦ -.i . * -7- I I-) i“4 <·^ · +* <U _ 41 ¢) •rt οι (jj O' (j) 4)

<3) 3 .—i ^ *rt ^ S

ΌΗ 11 +ί*·ΰ'«·*«β» >i w 'll 7enj!S(ö<UicSc)

* 5 & g -r-1 -n C -Π G C

0 *H 5* ^ xj t*

. S m QJ

n a XJ Tj

P® CC<D<UQ1<U

oS <a-H<a-HmoiQ)c η uj n—j ε ό ξ c c c s 1 C* 3 01 c -a <u οι <u <u J= c Ο ® o c a ffl ffl « ο ω τητ-ί-η-rtcccc:

to U S

IQ) i m m ij lH ο O i-Π CN ^ O ' 1 HOt-iO \OUlfflNNN« E<-*UOg»“^",:· qj m o u a,

u Ό U

CM 04 CM CN

ο ο α o £□ I I I 1 a a a ° CO 03 03 ® a a a o · “ I I I < a a a o' ^ κι a <n f< d % 2 <3 , l I < IN ¢- r- fJ 2 S ^ ^

Clr « I - · O a* a ο Λ g u ^ o a

□ f-l "—.III T—i IP

ς« i—i I I I O i < 1 I o- , a _ <N r- 01 o jj c * οι —, JZ ΓΊ liiCMilll O q

U CO

•H ^ 0 w

3 C * -H

OM liir-llil +J.

hfl Φ tti

a m . S

c ε £ 5 ^ ai ^ ^ -° ca < ip I ^ a an a a a. £ ί-Η I l o ιΠ I I 03 I 0(¾

£ 2 cn CM CM 0 Q

S cn a <N -u ‘

Is · . . ' o ^ co ΓΜο-^^ίΟίΝΓ'.ς; o mu ipuncNManuicM^- ffl I -a flrn22i2S c

cn a. «τ'τν-ν-ν-'Τ'Τ1^ OQJ

_ <3. Ή

f-l I Ό (0 PM

QJ h r-t I—) JD O QJ * * * . * £ > jj i-^n«runcarMCO * * *

Claims

1. Palladium-kobalt legeringen welke 40-60 gew.% Pd, 20-59 gew.% Co en 0-40 gew.% Ni bevatten, met het kenmerk, dat de legeringen 0,1-5 gew.% chroom, 5 0,05-0,2 gew.% rhenium, 0,01-0,5 gew.% ijzer, 0,5-3 gew.% gallium, 0-0,1 gew.% borium, 0-5 gew.% platina, alsmedé eventueel andere elementen, als verontreiniging 10 aanwezig of bewust toegevoegd, in zodanig kleine hoeveelheden, dat ze de eigenschappen van de legeringen niet wezenlijk nadelig beïnvloeden, bevatten.

2. Palladium-kobalt legeringen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ze geen nikkel bevatten.

3. Palladium-kobalt legeringen volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat ze 0,1-1,0 gew.%· chroom, liefst 0,2-0,7 gew.% chroom bevatten.

4. Palladium-kobalt legeringen volgens een of meer van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat ze 0,05-0,3 20 gew.% ijzer bevatten.

5. Palladium-kobalt legeringen volgens een of meer van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat ze 0,005-0,1 gew.%. borium, liefst 0,01-0,03 gew.% borium bevatten.

6. Werkwijze voor het vervaardigen van een wortelkap 25 uit een gegoten palladium-kobalt legering, met het kenmerk, dat men op een op zichzelf bekende wijze een wortelkap vervaardigt uit een legering volgens een of meer van de conclusies 1-5. ·· -r -·. __ t