NL8602779A

NL8602779A - Werkwijze voor de bereiding van een amalgameerbare legering en op die wijze bereide legering.

Info

Publication number: NL8602779A
Application number: NL8602779A
Authority: NL
Original assignee: Special Metals Corp
Priority date: 1985-11-12
Filing date: 1986-11-03
Publication date: 1987-06-01
Also published as: JPS62112708A; US4664855A; EP0225700A1; AU6382086A

Description

rr*f

: vdS/PB

(1)

Werkwijze voor de bereiding van een amalgameer^ bare legering en op die wijze bereide legering.

De uitvinding heeft betrekking op een werk-5 wijze voor de bereiding van een amalgameerbare legering en op de daarmee bereide, legeringen.

Er worden tegenwoordig twee basismethoden toegepast voor de bereiding van amalgameerbare legeringen voor gebruik in de tandheelkunde. Een van de methoden staat bekend 10 als "lathe cutting" (door verspanend bewerken vormen van fijne deeltjes). De andere methode staat bekend als atomiseren.

Door verspanend bewerken in deze vorm gebrachte legeringen voor tandheelkundige doeleinden worden in het algemeen bereid door een smelt te vormen van een amalgameer-15 bare legering, de legering tot een gietblok te gieten, het gietblok bij verhoogde temperatuur te homogeniseren, het gietblok tot deeltjes te snijden, de deeltjes in een kogelmolen te malen om hun afmetingen verder te verminderen en de deeltjes te onderwerpen aan een warmte-behandeling om een gewenste ver-20 werkingstijd en fysiche eigenschappen te verkrijgen. De deeltjes worden in het algemeen geklassificeerd als fijner dan 90 um.

Geatomiseerde legeringen voor tandheelkundige doeleinden worden bereid door een smelt te vormen van een amalgameerbare legering in een kroes, een stroom van het ge-25 smolten metaal uit de kroes te laten komen en de stroom te verstuiven met een onder hoge druk staand verstuivings of atomiseermedium en zo deeltjes van de legering te vormen, de deeltjes te drogen en de deeltjes te onderwerpen aan een warmte behandeling om een gewenste verwerkingstijd en fysische 30 eigenschappen te verkrijgen. Het verstuivings of atomiseer medium kan een gas of een vloeistof zijn of een combinatie van beide. De deeltjes kunnen bolvormig zijn of enigszins onregelmatig in vorm. De vorm van de deeltjes hangt af van ** "» ,··> » w v i- .·' J 9 t k - 2 - de chemische samenstelling van de legering, het atomiseermedium en de druk van het atomiseermedium. De deeltjes worden in het algemeen geklassificeerd als fijner dan 44 urn.

5 Zoals valt te verwachten hebben door verspanend bewerken in de vorm van fijne deeltjes gebrachte en door atomiseren in de vorm van fijne deeltjes gebrachte legeringen voor tandheelkundige doeleinden bepaalde voordelen en nadelen ten opzichte van elkaar. Een beter begrip van de respectieve voor-, 10 delen en nadelen volgt uit een beschrijving van wat plaats vindt tijdens het amalgameren.

Amalgameerbare legeringen voor tandheelkundige doeleinden zijn in principe legeringen van zilver en tin met in het algemeen toevoegingen van koper en eventueel toevoeging 15 van andere elementen zoals indium, zink en palladium. Deze legeringen worden in de vorm van fijne deeltjes geleverd aan tandartsen. De tandarts voegt kwik toe aan de legeringsdeeltjes en wrijft het mengsel in een amalgamator onder vorming van een geamalgameerde massa die zij in op te vullen holten brengen en 20 daar stevig aandrukken (verdichten). Kwik reageert met zilver en tin onder vorming van zilver-kwik en tin-kwik verbindingen. De hoeveelheid kwik die door de tandarts wordt toegevoegd is echter niet voldoende om de reaktie volledig te doen verlopen. Het gevolg is dat kwik slechts reageert met het oppervlak van de legerings-25 deeltjes. De kern van de deeltjes blijft in de onomgezette toestand. De geamalgameerde massa die door een tandarts in een tandholte wordt gebracht is, na uitharding, derhalve een heterogeen-materiaal dat uit tenminste drie te onderscheiden fasen bestaat: zilver-kwik, tin-kwik en zilver-tin. Deze fasen worden gemakshalve 30 respectievelijk genoemd gamma éën, gamma twee en gamma. Als de eigenschappen van deze drie fasen worden vergeleken blijkt dat de sterkte en bestandheid tegen corrosie het grootst is voor de gammafase en het geringst is voor de gamma twee fase. De relatieve verhoudingen van deze drie fasen en ook de vorm en de afmetingen 35 van de oorspronkelijke legeringsdeeltjes die in het eindprodukt -Λ ? ”7 »*.' V A, j / 4

* X

- 3 - overblijven, bepalen de fysische eigenschappen van geamalgameerde legeringen voor tandheelkundige doeleinden en het gemak waarmee deze kunnen worden gebruikt of gehanteerd.

5 De respectieve voordelen en nadelen van on regelmatig gevormde deeltjes zoals worden verkregen bij verspanend bewerken en van de sferisch gevormde deeltjes van geatomiseerde legeringen voor tandheelkundige doeleinden zijn als volgt: 10 O Onregelmatig gevormde deeltjes kunnen beter geschikt zijn voor het vullen van de ruimten nabij de wanden van de tandholten dan het geval is bij sferische deeltjes en leveren bijgevolg met amalgaam verkregen herstelprodukten op die minder gevoelig zijn voor lekken van mondvloeistof in de 15 tandholte. Lekken van mondvloeistof in de tandholte draagt bij tot gevoeligheid na de behandeling en mogelijkheid tot het opnieuw optreden van aandoeningen (rotten) van tanden of kiezen.

De mogelijkheid van aanpassing van de onregelmatig gevormde deeltjes valt toe te schrijven aan hun vorm en de grotere 20 kracht die nodig is voor het aanbrengen (verdichten) van het amalgaam die daardoor nodig is.

2) Er zijn meer tandartsen die werken met door verspanend bewerken gevormde onregelmatige deeltjes dan met door atomiseren gevormde sferische deeltjes omdat door 25 verspanen in deeltjes verdeelde legeringen al veel langer in de handel zijn, in feite zelfs meer dan honderd jaar.

3) In het algemeen geven voor elke gegeven chemische samenstelling door atomiseren gevormde sferische deeltjes sterkere amalgaam herstellingen dan het geval is met door ver- 30 spanend bewerken gevormde onregelmatig gevormde deeltjes. On regelmatig gevormde deeltjes hebben een grotere verhouding van oppervlak tot volume en vereisen bijgevolg meer kwik tijdens het samenwrijven. Ze vormen dientengevolge ook meer van de zwakkere zilver-kwik en tin-kwik fasen ten koste van de sterkere zilver- 35 tin fase.

^ *» t -* Λ

. - A .» V

r , , \ - 4 - 4) Herstellingen met amalgaam gevormd uit door atomiseren verkregen sferische deeltjes zijn gewoonlijk-gladder dan die welke worden gevormd uit door verspanend bewerken ge- 5 vormde onregelmatige deeltjes omdat de afmetingen van de sferische deeltjes in het algemeen kleiner zijn dan de afmetingen van de onregelmatige deeltjes.

5) Door atomiseren gevormde deeltjes zijn gewoonlijk schoner dan door verspanend bewerken gevormde deeltjes.

10 Door verspanend bewerken gevormde deeltjes bevatten dikwijls een hoger percentage aan oxyden en andere ongewenste elementen.

6) Door verspanend bewerken van legeringen gevormde deeltjes geven minimaal kleine scheurtjes te zien. Kwik kan tijdens het samenwrijven in enkele van die scheurtjes binnen- 15 dringen en reageren met de legering en zo het scheurtje herstellen. Vuile oppervlakken kunnen echter een dergelijke reaktie verhinderen. Het gevolg is dat kwik in de scheurtjes kan worden opgesloten, wat leidt tot een lagere reaktiesnelheid en tot minder goede fysische eigenschappen in het begin.

20 7) Geatomiseerde sferische deeltjes vereisen minder kracht om in een tandholte te worden gebracht en daar te worden verdicht dan onregelmatig gevormde deeltjes. De verminderde kracht is gunstig voor zowel de tandarts als de patiënt.

8) In het algemeen krimpen amalgamen die zijn 25 gevormd uit door verspanend bewerken in deeltjesvorm gebrachte legeringen in mindere mate dan amalgamen die zijn gevormd uit sferische deeltjes van legeringen met dezelfde samenstelling.

De uitvinding voorziet in een werkwijze voor 30 het bereiden van een geatomiseerde amalgameerbare legering met betere eigenschappen voor aanpassing aan de vorm van de holte waarin het amalgaam moet worden gebracht dan andere geatomiseerde legeringen, welke eigenschappen vergelijkbaar of beter zijn dan die van "ad-mixed" legeringen (legeringen die bestaat uit mengsels 35 van sferische en onregelmatig gevormde deeltjes) en met fysische 0 ü v i. / 7 4 / -i - 5 - eigenschappen die vergelijkbaar zijn met (die van) "ad-mixed" legeringen. Hoe beter de mogelijkheden (eigenschappen) voor aanpassing aan de vorm van de holte die moet worden gevuld zijn, 5 hoe minder gevoelig de met amalgaam tot stand gebrachte herstellingen van tanden en kiezen zijn voor lekkage van mond-vloeistof in een holte. Lekkage van mondvloeistof draagt bij tot de gevoeligheid van de tanden of kiezen na de behandeling en eventueel tot het opnieuw optreden van een aantasting van de 10 tand of kies.

Het vormt derhalve een doelstelling van de uitvinding te voorzien in een werkwij ze voor de bereiding van een amalgameerbare legering.

De werkwijze volgens de uitvinding omvat 15 de volgende stappen: bereiding van een smelt van een amalgameerbare legering, atomiseren van de legering onder vorming van deeltjes die in hoofdzaak onregelmatig van vorm zijn, verzamelen van de deeltjes, drogen van de deeltjes, mechanisch bewerken van de deeltjes zodat ze breken en hun vorm wordt gewijzigd, klassi-20 ficeren van de deeltjes en verzamelen van een fractie die fijner . is dan 53 pm, aan een warmte-behandeling onderwerpen van de deeltjes en reduceren van oxyden aan het oppervlak van de deeltjes.

De vakmensen weten hoe onregelmatig gevormde geatomiseerde deeltjes moeten worden bereid. De deeltjesvorm 25 hangt af van factoren zoals het verschil in oppervlakte energie tussen gesmolten metaal en het atomiseermedium en van de druk van het atomiseermedium. De tegenwoordig bij voorkeur toegepaste middelen voor het maken van onregelmatig gevormde deeltjes volgens de uitvinding zijn atomiseren met water bij een druk van 30 4800 tot 16000 kPa (gewoonlijk 6900-13800 kPa). De deeltjes grootte is groter dan bij lagere drukken. Geatomiseerde deeltjes volgens de uitvinding hebben in het algemeen een grootste afmeting van meer dan 150 pm.

De onregelmatig gevormde geatomiseerde deeltjes 35 worden aan een mechanische bewerking onderworpen om ze te breken 1 <t .-6- en hun vorm te wijzigen. Nagenoeg alle deeltjes worden verkleind tot een deeltjesgrootte van minder dan 53 μιη (voor de grootste afmeting na het bewerken). Verschillende middelen voor het be-5 werken van de deeltjes zullen aan de vakmensen zonder meer duidelijk zijn. Een van de middelen maakt gebruik van een met hoge snelheid werkende multiple hamermolen die algemeen wordt gebruikt voor het verminderen van de deeltjesgrootte van ertsen ' en/of mineralen. Tijdens het mechanisch bewerken kan een be-10 schermende atmosfeer worden gebruikt.

De mechanisch bewerkte deeltjes worden aan een warmtebehandeling onderworpen om een gewenste verwerkingstijd en fysische eigenschappen te verkrijgen en aan een behandeling onderworpen om oxyde aan het oppervlak te reduceren, in overeen-15 stemming met wat commercieel gangbaar is. De deeltjes worden in het algemeen onderworpen aan een warmtebehandeling bij een temperatuur van meer dan 150°C gedurende een vooraf vastgestelde tijd in een beschermende atmosfeer.

Hoewel gemeend wordt dat de uitvinding toege-20 past kan worden op alle amalgameerbare legeringen voor tandheelkundige doeleinden, wordt gemeend dat de uitvinding in het bijzonder gunstig is voor die legeringen die tenminste 30% zilver en 15% tin bevatten. Typische amalgameerbare legeringen voor tandheelkundige doeleinden worden beschreven in de Amerikaanse 25 octrooisehriften no. 3871876 en 4374085. De legeringen volgens deze octrooisehriften bevatten gewoonlijk tenminste 40% zilver, tenminste 20% tin en tenminste 10% koper.

De amalgameerbare legeringen voor tandheelkundige doeleinden die volgens de uitvinding zijn bereid kunnen 30 als zodanig worden gebruikt of gemengd met additieven voor het bereiken van gewenste gebruiks of hanteringseigenschappen en fysische eigenschappen. Bijvoorbeeld wordt wel 3 tot 10% zilver toegevoegd aan de bewerkte deeltjes om hun aanpassings eigenschappen aan de vorm van de tandholte te verbeteren.

35 De volgende voorbeelden zijn illustratief voor Λ ·*% 7¾ a- £ j 7 y - 7 - verschillende aspecten van de uitvinding.

Deeltjes van legeringen A, B en C werden volgens de uitvinding bereid. Ze werden met water geatomiseerd 5 bij een druk van circa 10350 kPa om onregelmatig gevormde deeltjes met een deeltjesgrootte van meer dan 150 ym te vormen die mechanisch werden bewerkt in een met grote snelheid werkende multiple hamer-molen om de deeltjes te breken en hun vorm te wijzigen en ze werden vervolgens geklassificeerd waarbij de deeltjes fijner dan 10 53 ym werden verzameld en gedurende twee uur in een argonatmosfeer werden onderworpen aan een warmtebehandeling bij een temperatuur van circa 200°C. De nominale chemische samenstelling van de deeltjes is vermeld in tabel A.

15 Tabel A

Samenstelling (gew. %) legering Ag Cu Sn Pd Zn A 49,5 20,0 30,0 0,5 B 58,75 13,0 28,0 — 0,25 20 C 43,4 25,2 31,4

Er werden verschillende lekproeven uitgevoerd met de legering A, B en. C. De legeringen A en B werden beproefd zonder toevoegingen aan deze legeringen. Legering B werd ook be-25 proefd met een toevoeging van 6% zilver. Legering C werd gemengd met een sferische legering (35% zilver, 32% koper, 32,5% tin en 0,5% palladium) met een deeltjesgrootte kleiner dan 44 ym, in een verhouding van twee delen legering C en een deel sferische legering en beproefd met toevoegingen van 4 en 8% zilver.

30 De beproevingsmethode is beschreven in een artikel getiteld "Marginal Leakage of Dental Amalgam". Dit artikel is verschenen in het nummer van 11 augustus 1983 van "Operative Dentistry". Het werd geschreven door F. Fanian, F. Hadavi en K. Asgar. Kort gezegd omvat de proef het aanbrengen en verdichten van amalgaam 35 in een holte van vaste afmetingen en vorm, doorpersen van argongas

: 0 lJ i J 7 J

- 8 - door het amalgaam en verzamelen van de hoeveelheid gas die door de vulling is gegaan. De resultaten van deze proef zijn vermeld in tabel B.

5

Tabel B

legering lekkage in 10 minuten (milliliter)_ A 5 10 B 7 B + 6% Ag 4 C + sferische legering + 4% Ag minder dan 1 C + sferische legering + 8% Ag minder dan 1 15 Er werden ook lekproeven uitgevoerd met 5 commerciële legeringen van het ad-mixed type (legeringen D, E, F, G en H) en een geatomiseerde legering met deeltjes van onregelmatige vorm (legering I). De resultaten van de proeven zijn vermeld in tabel C.

20

Tabel C

legering lekkage in 10 minuten (milliliter)_ D ' 13 25 E 10 F 12 G 5 Η 1 I 11 30

Vergelijking van de tabellen B en C leert dat de leksnelheid voor de legeringen die zijn bereid volgens de uitvinding kleiner is dan die voor de beproefde in de handel verkrijgbare geatomiseerde legering met deeltjes van onregel-35 matige vorm en vergelijkbaar is met of kleiner is dan die voor •D 3 .^07·? Λ y y L 3 / -j Λ - 9 - de "ad-mixed" legeringen. Tabel B laat ook zien het voordeel van toevoegen van zuiver zilver aan de legering.

Het belangrijke punt dat in gedachte moet 5 worden gehouden bij het beoordelen van cijfers uit de tabellen B en C zijn niet de waarden als zodanig maar hoe ze zich verhouden tot cijfers die werden verkregen met andere legeringen onder soortgelijke proefomstandigheden. Beproeving van zeven in de handel verkrijgbare geatomiseerde legeringen met sferische 10 deeltjes onder soortgelijke omstandigheden gaf waarden van 16 tot 70.

De fysische eigenschappen van amalgamen gevormd uit legeringen A, B, B met zijn 6% zilver, C met sferische legering en 4% zilver en C met sferische legering en 8% zilver 15 werden vergeleken met de fysische eigenschappen van drie legeringen van het ad-mixed type. De nominale chemische samenstelling van de drie "ad-mixed" legeringen (legeringen J, K en L) is vermeld in tabel D. '

20 Tabel D

legering Samenstelling (gew. %)

Ag Cu Sn Pd Zn J 65,0 13,0 21,3 -- 0,7 K 52,5 17,5 29,7 0,3 — 25 L 58,7 19,3 21,3 — 0,7

De proefresultaten zijn vermeld in tabel E.

·- ^ M £ / j ij Λ ν’ - 10 -

Tabel E

_Eigens chappèn_______ druksterkte treksterkte Dimensionaal gedrag * 5 __(MPa)_(MPa)_kruip verandering_corrosie legering 1 h 24 h 15 min. 24 h % Mah- Mar- _(ym/cm) Ier ek_ A 156,75 431,3 6,7 46,5 0,01 -4,4 22 4,6 B 179,6 430 7,9 53,7 0,05 -4,3 27 29 10 B+6%Ag 151,6 412 5,9 52,7 0,04 +3,6 28 21 C+4%Ag * 167,4 503 10,0 57,9 0,02 -2,9 13 43 C+8%Ag* 169,5 457,8 8,8 55,1 0,03 +5,5 14 29 J 155 416,8 6,2 56,5 0,5 -4,0 8 10 15 K 212,2 457,5 10,1 57,9 0,2 -7,5 7,5 7 L 86,1 383,8 3,9 56,5 0,7 -6,7 10 13 * met sferische legering ** de corrosiewaarden voor de legeringen A, B en C zouden lager zijn 20 als deze legeringen zouden zijn onderworpen aan een behandeling voor het reduceren van oppervlakte-oxyden.

Tabel E laat duidelijk zien dat legeringen die zijn bereid volgens de uitvinding fysische eigenschappen bezitten ' die vergelijkbaar zijn met legeringen van het ad-mixed type. De 25 corrosieproeven van Mahler en Marek zijn respectievelijk beschreven in de volgende publicaties:"Creep and Corrosion of Amalgam," door D.B. Mahler, J.E. Adey en M. Marek, Journal of Dental Research, 61:33, Januari, 1982; en "Corrosion Test for Dental Amalgam," door M. Marek, Journal of Dental Research, 59:63, Januari, 1980.

30 Het zal aan de vakmensen duidelijk zijn dat de nieuwe principes volgens de uitvinding die hiervoor zijn beschreven aan de hand van specifieke voorbeelden ook allerlei andere modificaties en toepassingen inhouden. De hiervoor gegeven beschrijving houdt dan ook geen enkele beperking van de omvang van 35 de uitvinding in.

A Λ Λ "η =7 Λ J J \t £ ƒ J cj

Claims

1. Werkwijze voor de bereiding van een amalgameerbare legering, omvattende het vormen van een smelt van een 5 amalgameerbare legering, atomiseren van de legering onder vorming van deeltjes daaruit, verzamelen van de deeltjes, drogen van de deeltjes, klassificeren van de deeltjes en onderwerpen aan een warmtebehandeling van de deeltjes, met het kenmerk dat de legering wordt geatomiseerd zodanig dat deeltjes worden gevormd die in 10 hoofdzaak onregelmatig van vorm zijn, de deeltjes mechanisch worden bewerkt om ze te breken en de vorm ervan te veranderen en de deeltjes worden onderworpen aan een behandeling om oxyden aan het oppervlak ervan te reduceren,

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het ken-15 merk dat de geatomiseerde deeltjes in het algemeen een grootste afmeting hebben van meer dan 150 urn.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat nagenoeg alle aan de mechanische bewerking onderworpen deeltjes een grootste deeltjesafmeting hebben van minder dan 53 ym.

4. Werkwijze volgens éën der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de legering wordt geatomiseerd met water onder een druk van 4800-16000 kPa.

5. Werkwijze volgens conclusie 4 met het kenmerk dat de legering wordt geatomiseerd met water onder een druk van 25 6900-13800 kPa.

6. Werkwijze volgens ëën der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de amalgameerbare legering tenminste 30% zilver en tenminste 15% tin bevat.

7. Werkwijze volgens conclusie 1-6 met het 30 kenmerk dat de amalgameerbare legering tenminste 40% zilver, tenminste 20% tin en tenminste 10% koper bevat, - ' λ ^ n · .· -y « j £ -I * -12 -

8. Werkwijze volgens éën der voorgaande conclusies met het kenmerk dat men 3 tot 10% zilver mengt met de bewerkte deeltjes.

9. Geatomiseerde amalgameerbare legering voor tandheelkundige doeleinden, gekenmerkt door deeltjes met een onregelmatige vorm met een deeltjesgrootte van minder 53 μια, zoals worden verkregen met de werkwijze volgens ëën der voorgaande conclusies.

10 -o-o-o-o-o-o-o-o- * 3302773