NO760337L - - Google Patents

Description

Dentalkonstruksjoner og -legeringer.

Oppfinnelsen angår dentalkonstruksjoner og dentallegeringer.

Tannarbeider som broer, kroner, fyllinger, halvfyl-linger, overfyllinger og lignende har vært utført i gull-legering i mange år. På grunn av den høye pris har man gjort mange forsøk på å benytte uedle metall-legeringer i stedet for gull. Slike uedle metall-legeringer beskrives f.eks. i U.S. patenter nr. 1.736.053, 2.089.587, 2.156.757, 2.134.423, 2.162.252, 2.631.095, 3.121.629, 3.464.817 og 3.544.315. Gull-legeringer har imidlertid mange fordeler som dentallegering og mange av de tidligere fremstilte uedle metall-legeringer har vist seg å være utilfredsstil-lende på forskjellige måter, sammenlignet med vanlig gull-legering.

Et av de problemer man støter på ved bruk av uedle metall-legeringer i dentalarbeider i stedet for gull, er at mange av legeringene er vanskelige å støpe på grunn av for høyt smelteområde. For å være generelt brukbare for en tanntekniker, bør smeltetemperaturen for legeringen ikke være særlig meget høyere enn 1320°C. Fortrinnsvis er temperaturen mellom 1100 og 1290°C og helst i nærheten av den nedre grense. En praktisk grunn for dette er at mange tannlabora-torier bruker brennere av gass/oksygentypen, som ikke vil oppvarme materialer særlig meget høyere enn 1370°C, slik at hvis man bruker høyere -smeltende legeringer må spesialbren-nerutstyr som oksygen-acetylen-brennere benyttes for bearbeiding av metallet. Selv om det har vært gjort forsøk på å tilpasse disse legeringer ved å modifisere støpemetodene f.eks. ved å forandre form, dimensjoner, antall og plaseringssteder for innløpskanalene, ved å bruke spesielle støpeformmateria-ler (investeringsmaterialer), eller ved å benytte spesielle etterstøp-behandlinger, har fordelene ved de hittil kjente uedle metall-legeringer ikke vært store nok til at de er an-sett som en foretrukket erstatning for gull-legering til dentalarbeider.

Et annet problem som er forbundet med de hittil kjente uedle metall-legeringer for dentalformål, er korrosjon. Uedle metall-legeringer er generelt ikke så resistente som gull overfor korrosjon fra munn-syrer. Ikke bare vil korrosjonen gi et tap av byggemetall, men når det gjelder tannarbeider som porselenskapper", kroner, broer etc, som er belagt med porselen , på forsiden, kan korrosjon gi opphav til fargede ioner som misfarger porselenet. For eksempel vil kobolt, kopper eller jern i vesentlige mengder i metall-legeringen ha tendens til å misfarge porselenet som er pålagt.

Et annet alvorlig problem som man støter på ved oppbygging av en metallramme eller kjerne, er vanskeligheten med å sveise de uedle metall-legeringsrrdeler til seg selv eller , til gull ved bruk av vanlige og lett tilgjengelige tannsveise-legeringer. Når vanlige sveiselegeringer som gull-legerings-blandinger brukes sammen med uedle metall-legeringer, fore-kommer galvanisk korrosjon ved kontaktflaten. Siden uedle metall-legeringer for dentalformål hittil også har vært vesentlig hårdere enn gull får man en øket ulempe ved den lang-varige bearbeiding og sliping av metallkjernen for presis til-passing etter støping.

I tillegg til problemer som er knyttet til egenskapene for de tidligere kjente uedle metall-legeringer som generell dentallegering, eksisterer også visse krav med hensyn på bruk av dentallegeringen som.et materiale som skal belegges med tannemaljeerstatning, som porselen. Således må utvidelseskoeffisienten være temmelig nær koeffisienten for porselen. Når det ikke er noen slik forenlighet mellom utvidelseskoeffisienten for metall og porselen, vil det kunne oppstå sprekker i porselenet under brenning og påfølgende avkjøling. Det foretrukne forhold mellom porselen og metall er slik at ved romtemperatur eksisterer et trykk (kompresjon) i porselen- eller glass-sjiktet og et strekk i metallet. Videre må legeringens smeltetemperatur, samtidig som den ikke må være så høy at den blir vanskelig å støpe, ligge tilstrekkelig høyt over porselenets brennetemperatur, slik at det ikke finner sted noen deformering av metallkjernen under brenningen. Videre må metall-legeringene binde tilstrekkelig til porselenet slik at når de utsettes for mekaniske påkjenninger vil det ikke forekomme noen separasjon ved kontaktflaten, hverken helt eller delvis.

Det er således oppfinnelsens hensikt å tilveiebringe dentalkonstruksjoner som broer, kroner etc. med en metall-

kjerne av uedel metall-legering og et utvendig belegg som simulerer tannemalje bundet til legeringen, hvor denne uedle metall-legering er fri for de ovennevnte ulemper og hvor forholdet mellom de fysikalske egenskaper for metallkjernen og belegget er slik at de ovennevnte problemer unngås. Fremstilling av en slik dentallegering av uedelt metall som er særlig egnet for dentalkonstruksjoner men som kan brukes for andre formål innen tannteknikken, er en annen hensikt med oppfinnelsen. Ennå en hensikt er å tilveiebringe en dental-konstruks jon som benytter uedel metall-legering og derved ikke bare er billigere enn gull, men har fordeler som dental-materiale i forhold til gull. Et annet trekk ved oppfinnelsen er at dentallegeringen kan benyttes uten vesentlig forandring av eksisterende teknikker eller utstyr.

Man har funnet at det kan fremstilles en dentalkonstruksjon som består av en metallkjerne med egnet form av en uedel metall-legering med et porselenbelegg sammenføyet med metallkjernen, hvilken enhet oppfyller de hensikter som er nevnt ovenfor ved at det til metallkjernen benyttes en metall-leger-

ing som har en smeltetemperatur i området fra ca. 13,5 x 10 — 6cm/cm pr. °C til ca. 13,8 x 10~<6>cm/cm/°C.

Betegnelsen "dental konstruksjon" uttrykker en metallkjerne av uedel metall-legering som er gitt ønsket ytre form samt minst et lag av porselen sammenføyet med kjernen. "Porselen" betegner dentalporselen som kjent på området og som skal beskrives nøyere senere. Normalt påføres porselen som flere belegg som brennes ved flere brenninger. Ved alle belegg etter det første belegget, vil derfor porselen føyes sammen med porselen. Ved det første belegg vil porselen føyes sammen med metall og problemene som skal løses angår særlig sammen-føyningen porselen/metall. Ifølge nåværende praksis er det porselen som føyes sammen med metallet av en type som kalles opak porselen, hvilket omtales nøyere senere, men foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til bruk av denne type porselen. Uttrykket "kjerne" betegner en metall-ramme eller underlag hvorav minst en del skal belegges med porselen. Denne kjerne kan ha en hvilken som helst form som avhenger av tann-arbeidet som utføres, bare med den forutsetning at en del av kjernen skal belegges med porselen. "Utvidelseskoeffisienten" for metall-legeringen uttrykker den lineære varmeutvidelseskoeffisient som måles på kjent måte fra data som bestemmes ved oppvarming fra romtemperatur og opp til 600°C i en hastighet på 15°C/minutt.

Metall-legeringene i kjernen, som i seg selv danner en del av oppfinnelsen, fremstilles fra nikkel, krom og silisium sammen med andre grunnstoffer i slike mengdeforhold og på en slik måte som beskrives mer nøyaktig senere. De foretrukne legeringer for bruk som byggemetaller for frémstilling av broer, kroner, dekklag etc. eller for bruk som innlegg eller over-trekk inneholder i tillegg til nikkel, krom og silisium mindre mengder molybden og bor. Legeringen i henhold til oppfinnelsen inneholder ca. 65 til 75 % nikkel, ca. 15 til 23,5 %, fortrinnsvis 15 til 21 % krom, og ca. 3,5 til 6 % silisium, samt 3 til 5 % molybden og 0,2 til 2 % bor. Legeringenes egenskaper i tillegg til smeltetemperaturen og utvidelseskoeffisienten nevnt ovenfor, er god korrosjonsmotstand, god oksydasjonsbestandighet, en strekkfasthet på minst 6300 kg/cm 2, prosentvis bruddforlengelse på ca. 0,5 til 5,0, en hårdhet Rockwell C i området 2 5 til 33. Legeringene hefter godt til porselen og man kan oppnå skjærbestandighet ved kontaktflaten, betegnet som porselen-bindingsstyrke, på over 500 kg/cm 2.

Disse egenskaper er særlig gunstige for fremstilling

av dentalkonstruksjoner og videre ved å gi ønskede egenskaper til de dannede tannarbeider som forklart nøyere i det følgende.

Dentalkonstruksjoner i henhold til foreliggende oppfin- neise omfatter en kjerne av den foreliggende nye uedle metall-legering, med egnet form og kontur, med et belegg av porselen sammenføyet med kjernen. De nye metall-legeringer som er en side av foreliggende oppfinnelse har en smeltetemperatur i området 1120°C til 1290°C og en varmeutvidelseskoeffisient i området 13,5 x 10 — 6 cm/cm/ oC til ca. 13,8 x 10 ^ cm/cm/°C og består i det vesentlige av nikkela krom og silisium, tilsatt mindre mengder molybden og bor.

De nye legeringer inneholder fra ca. 65 til 75 % nikkel, ca. 15 til 23,5 %, fortrinnsvis 15-21 % krom, ca. 3,5

til 6 % silisium, ca. 3 til 5 % molybden og ca.0,2 til 2 %

bor. Mangan i mengder opp til 1 % kan erstatte bor i en-

kelte blandinger, men foretrekkes ikke. I foreliggende be-skrivelse og de tilhørende krav, er prosentangivelser på vektbasis.

Disse legeringer har egenskaper som gjør dem egnet for bruk som byggemetall i dentalkonstruksjoner, hvor de skal belegges med et materiale som etterligner tannemalje, og en dentalkonstruksjon av den foreliggende legering belagt med tannemalje-erstatning, særlig når dette materiale er porselen, utgjør en del av oppfinnelsen. Metallkjernen kan også belegges med plastmateriale som akrylplast og kan dessuten være egnet som dentalmetall uten belegg. Legeringer med borinnhold i det nedre område er også egnet for innlegg, overlegg og delvise tanninnsetninger. I tillegg til ovennevnte smelte-temperaturer og utvidelseskoeffisient, er andre egenskaper for den aktuelle legering god korrosjonsmotstand, god oksydasjonsmotstand, bruddfasthet i området 6300 til 10.500 kg/cm 2, bruddforlengelse ca. 0,5 til 5,0, hårdhet Rockwell C ca. 25 til 33.

En foretrukket legeringsblanding inneholder på vektbasis: ca. 69 til 72 % nikkel, 18 til 20 % krom, 4 til 5,5% silisium, ca. 4 til 4,5 % molybden og ca. 1 til 1,5 % bor. Smeltetemperaturen for legeringer med foretrukket sammensetning er i området ca. 1120°C til 1185°C.

Smeltetemperaturområdet på 1120 - 1290°C for de aktuelle legeringer ligger innenfor det område hvor tannlaboratoriene vanligvis arbeider, slik at legeringen kan støpes til metall-kjerner og andre byggematerialer, uten forandring av utstyr og teknikk. Imidlertid er smeltetemperaturen tilstrekkelig høy slik at når metallkjernen skal belegges med porselen, kan den motstå deformering under brenning av porselene. Således er legeringenes smelteegenskaper ideelt egnet for dentalarbeider som skal belegges med emaljeetterlignende porselenbelegg.

Varmeutvidelseskoeffisienten på 13,6 x 10 _ g til ca. 13,8x10 cm/cm/°C er egnet for sammensetning med mange typer dentalporselen. Når egnet porselen, som beskrives nøyere senere, skal påføres på overflatene av de nye legeringene,

er de motstandsdyktige overfor krakkellering og andre brudd-dannelser som har hatt tendens til å opptre ved oppvarming til brennetemperatur, fulgt av langsom avkjøling til romtemperatur. Når legeringene benyttes sammen med porselen som har slike utvidelses- og sammentreknings-egenskaper at porselenet etter avkjøling står under kompresjon ved romtemperatur, får man særlig gode resultater. Ved sammenføyning med porselen oppnås en god heftekraft mellom porselen og metall. Skjær-fastheten ved kontaktflaten, med betegnelsen porselen-binde-styrke, vil kunne gå opp i over 500 kg/cm 2.

I tillegg til ovenstående er en annen viktig egenskap som metallkjerne for belegning med porselen, fravær av metaller som danner fargede metall-ioner. Mange metall-legeringer som er gunstige ut fra styrke og andre egenskaper inneholder ofte kobolt, kopper eller jern og er derfor uegnet for byggemateriale som skal belegges med porselen. De foreliggende legeringer har de'ønskede egenskaper uten innhold av slike metaller og en metallkjerne av foreliggende legeringer kan belegges med porselen eller plast uten misfarging eller flekkdannelse.

I tillegg til ovenstående gjør andre egenskaper at legeringene er overlegne som dental-byggemateriale, selv om de ikke skal belegges med porselen. Legeringene har god styrke, hårdhet, korrosjonsmotstand og oksydasjonsbestandighet, samtidig som de er lettere, sterkére og hårdere enn gull. Natur-ligvis er betegnelsen "god" relativ, men benyttet i foreliggende sammenheng mener man god for bruk som konstruksjonsmateriale av den angitte type. Således mener man med god styrke og hårdhet, en strekkfasthet og hårdhet som ligger høyere enn hos de vanlig brukte og foreliggende gull-legeringer. En god korrosjonsfasthet betegner en motstand mot etsing av saltsyre og melkesyre som er større enn motstanden hos de markeds-førte og kjente uedle metall-legeringer for dentalformål og en etsemotstand overfor vandig natriumkloridoppløsning som er omtrent som for vanlige dentallegeringer. God oksydasjonsmotstand betyr at metalloverflaten ikke vil oksydere under forming og bearbeiding i en slik grad at bindingen eller sammenføyningen med porselen vanskeliggjøres.

2 Bruddfastheten på ca. 6300 til 10500 kg/cm er gunstig

i forhold til gullets 4500 - 4900 kg/cm 2. Hårdheten på under ca. 35 Rockwell C (under ca. 120 Rockwell B) er gunstig sammenlignet med Rockwell B hårdhet ca. 86 for gull. Således har legeringene styrke og hårdhet som er bedre enn gull, samtidig som de ikke er så harde at de hindrer sliping og polering av tannarbeidene til ønsket form og glatthet. (Rockwell C hårdheten for de foreliggende legeringer kan overføres til Rockwell B hårdhet for å sammenligne med gull, ved hjelp av standard tabeller og formler).

Den gode korrosjonsbestandighet som de foreliggende legeringer oppviser, kan bestemmes ved etsefastheten som måles som vekttap etter nedsenkning ved romtemperatur, i 20 dager i 0,05 % saltsyre, 0,1 % melkesyre eller 1 % natriumklorid. Etsegraden ved nedsenkning i slik saltsyreoppløsning er i området 0,1 til 0,2 mg/cm 2 pr. dag, og i slik melkesyreoppløs-ning 0,01 til 0,03 mg/cm 2pr. dag, som er vesentlig mindre enn etsegraden for de kjente typer uedle metall-legeringer. Etsegraden i 1 % natriumkloridoppløsning er i området ca.

2 0,0015 til 0,009 mg/cm pr. dag, som er bedre eller like god

2

som 0,002 til 0,01 mg/cm pr. dag for vanlige dental-gull-legeringer.

Den gode oksydasjonsfasthet som de foreliggende legeringer oppviser fremgår av den lave oksyd-dannelse som kan måles ved vektøkning under oppvarmning ved 9 80°C i 5 minutter. Oksydasjonen under slike forhold er vanligvis ikke over ca. 0,7 x 10 —2 mg/cm 2 -minutt, hvilket er for litet til å vanske-liggjøre bindingen til porselen.

I tillegg til ovenstående kan legeringene omsmeltes og støpes uten tap av de fremragende fysikalske egenskaper, kan brukes sammen med dental-loddemetall (sveisemetall) som vanligvis benyttes for arbeidet med gull eller andre uedle metall-loddematerialer og kan belegges med tann-plastbelegg som akrylbelegg.

I forbindelse med oppfinnelsens metall-legeringer er ikke bare mengden metall-bestanddeler av betydning,, men også det relative forhold mellom bestanddélene. Et viktig inn-byrdes forhold er krom/nikkel-forholdet. Når innholdet av krom i forhold til nikkel blir for høyt, finner man at utvidelseskoeffisienten for legeringen blir for lav til at den stemmer godt overens med porselenets. Når krominnholdet blir for lavt, vil legeringen generelt få vesentlig dårligere oksydasjons- og korrosjonsmotstand enn man ønsker. Et krom/ nikkel-forhold på ca. 0,24 til 0,30 har vist seg å gi gunstige egenskaper. Et foretrukket forhold er 0,26 til 0,27. Disse forhold må da tas i betraktning ved siden av legeringens to-tale nikkelinnhold.

Som tidligere nevnt bør silisiuminnholdet fortrinnsvis være i området 4 til 5,5 vektprosent. Når silisium benyttes i mengder på særlig mye under 4 %, vil legeringens smeltetemperatur ligge høyere enn 1320°C, som er uønsket.

Når silisiuminnholdet er mye høyere enn 5,5 %, får legeringen en tendens til å bli sprø og miste en del av den mekaniske styrke. For de angitte formål er det avgjørende at silisiuminnholdet for legeringen ikke ligger høyere enn ca. 6 %.

Tilsetning av molybden til blandingen av nikkel, krom og silisium stabiliserer legeringens varmeutvidelsesegenskaper mot forandringer som vil forekomme under den nødvendige gjen-tatte brenning når porselen smeltes til metallkjernen under fremstilling av kappekroner, kroner, broer og lignende. Videre har molybden den egenskap at den forbedrer korrosjonsfastheten.

Tilsetning av bor eller mangan forbedrer heftfast-heten eller bindestyrken mellom legeringen og porselen. Imidlertid vil manganet ha en tendens til å nedsette korrosjonsfastheten og tendens til å misfarge porselenet. Av denne grunn foretrekker man å benytte bor til foreliggende legeringer. Imidlertid er det avgjørende at bor ikke brukes i

mengder på over ca. 2 vektprosent siden bor øker sprøheten.

I tillegg til den kritisk maksimale mengde bor som bør brukes, finnes et kritisk.forhold mellom mengdene silisium og bor i legeringen. Når således mengden bor øker senkes mengden silisium. Innenfor de grenser for silisium-

og bormengden som kan finnes i legeringsblandingen ligger bor/silisiumforholdet fortrinnsvis på mellom ca. 0,4 og 0,15.

Dentallegeringen kan inneholde mindre mengder andre stoffer som kan finnes som forurensninger i de metaller som brukes. Ingen av disse forurensningsmetaller er avgjørende i dentallegeringer i henhold til oppfinnelsen. Følgelig består de foreliggende dentallegeringer i det vesentlige av nikkel, krom og silisium inneholdende mindre mengder molybden og bor eller mindre gunstig, mangan til erstatning for en del av boret.

Legeringene kan fremstilles på vanlig måte, f.eks. ved å påfylle bestanddelene i en smeltet aluminiumoksydbeholder og smelte ingrediensene sammen under egnet blanding. I smeltet tilstand kan legeringen helles opp i former som lager støpeblokker.

Dentallegeringer i henhold til foreliggende oppfinnelse beregnet som byggemetaller for tannarbeider, kan benyttes som erstatning for det tyngre og dyrere gull som har vært det vanlige byggemetall for dentalformål. Legeringene er ideelle når de skal belegges med porselen, dvs. ved fremstilling av kunstige tenner eller tannproteser av forskjellig art, kroner, broer og lignende.

Legeringen kan også brukes for fremstilling av skall-belegg, både med plastbelegg og porselensbelegg. De fysikalske egenskaper gjør også legeringene egnet for fremstilling av metallkroner, hvor metallet fullstendig dekker den fremstilte tann, og for fremstilling av innlegg eller overlegg. For slik bruk finner man at dentallegeringer i henhold til foreliggende oppfinnelse ikke bare er like gode som det tidligere be-nyttede gull, men i mange henseende overlegen overfor slike gull-legeringer.

Dentalkonstruksjoner i henhold til foreliggende opp finnelse, kan lages ved først å fremstille en egnet metallkjerne med ønsket form, laget av den foreliggende nye metall-legering, ved støping etter kjente metoder, og deretter maling av metallkjernen med porselen fulgt av brenning for å binde porselenet til metallet. Derpå påføres flere sjikt av porselen fulgt av brenning mellom hver påføring for fremstilling av en kunstig tann eller annen form for tannarbeider eller proteser.

Med"porselen" betegner man dentalporselen som kjent

på området, betegnelsen omfatter også dentalglass. Disse masser inneholder vanligvis silisiumdioksyd, aluminiumoksyd, natriumoksyd, kaliumoksyder og mindre mengder av andre oksyder. •Normalt er det porselenet som først påføres på metallet en opak porselenstype. Opak porselen reduserer metal-lets tendens til å sees gjennom sluttbelegget. Opak porselen får man på markedet, og denne massen inneholder enten sir-koniumoksyd, tinnoksyd, sinkoksyd, titanoksyd eller sirkonium-silikat som opakiserende middel. Det opake porselen blir normalt belagt med flere sjikt av hvit porselen og et lag av. tyggeporselen på kjent måte. Det hvite porselenet kan ha en liten mengde opakiserende middel og tyggeporselenet har ikke opakiserende middel.

Den nøyaktige sammensetning for porselenstypene er ikke avgjørende, selv om porselenet generelt sett må velges blant porselen med ortoklas-feltspat som råmateriale. Det er imidlertid viktig at visse egenskaper opprettholdes ved valg av porselen. Således bør porselenet ha en maksimal smeltetemperatur på ca. 1010°C og en varmeutvidelseskoeffisient på ca. 10 x 10~<6>cm/cm/°C til 21 x 10~<6>cm/cm/°C. Det er ikke mulig å angi en meningsfylt enkelt utvidelseskoeffisient for porselen som for metall over et større temperåturområde mellom ca. romtemperatur og opp til 600°C og utvidelseskoeffisientene vil derfor være gyldige bare for et snevrere temperåturområde. Porselenstyper som kan benyttes sammen med metall-legeringer

i henhold til foreliggende oppfinnelse vil ha utvidelses-koeffisienter som ligger innenfor det ovenfor angitte område målt ved forskjellige temperaturintervaller opptil ca. 575 - 600°C.

Typiske porselensammensetninger finnes i standard verker som Skinner andPhillips: "The Science of Dental Materials", side 518, W.B. Saunders Company, Philadelphia,

og London 1967. sammensetninger for forskjellige typer markedsført porselen finnes på side 60 i Jean-Marc Meyer: "Contributions ål'Etude de la Liaison Céramemetallique des Porcelaines cuites sur Alliages en Prosthése Dentaire", (bidrag til studiet av den keramisk-metalliske binding for porselen brent på metall-legeringer som tannprotese), Thesis, Universitetet i Geneve,1971. Egnede porselenstyper er slike som har sammensetning som beskrevet i U.S. patent 3.052.982, med følgende oksydinnhold: 61-67,8 % Si02, 11,7-17,1 %

A1203, 0,1 - 2,6 % CaO, 0,1 - 1,8 % MgO, 2,37 - 9,6 % Na20 og 6,7 - 19,3 % 1^0. Ovenstående blanding kan forandres

'ved å tilsette litiumoksyd i mengder på opptil 5 % med innholdet av de andre oksyder redusert eller modifisert. I tillegg kan porselenet forandres ved å tilsette ca. 0,05 til ca. 25 % opakiserende middel med innhold av andre oksyder redusert etter ønske, begrenset av de angitte grenser for smeltetemperatur og utvidelse. Egnede opake porselener kan ha oksydinnhold i følgende områder : Si02 47 - 63 %, A120310 til 14 %, CaO 0,6 til 1,3 %, K20 8,5 til 11%, Na20 1,5 til 5 %, MgO 0,4 til 0,8 %• og Sn029 til 25 %.

F oreliggende oppfinnelse er ikke rettet mot porselenets kjemiske sammensetning og således kan alle typer markedsførte dentalporselen eller porselensammensetninger som er fremstilt av fagfolk benyttes i forbindelse med de aktuelle den-talkonstruks joner , forutsatt at de nevnte egenskaper oppfylles.

Blant porselen av nevnte type, kan man velge sær-lige porselener for sammenføyning med legeringer i henhold til foreliggende oppfinnelse, med henblikk på å oppnå god heftekraft ved empiriske forsøk. Ved et slikt forsøk benyttes prøvestaver av legering og porselen, med samme dimensjoner, fortrinnsvis tynne staver med ca. 5 cm lengde. Stavene oppvarmes fra romtemperatur og til 600°C og lengden måles ved 575°CiDe porselensstaver hvis lengder varierer innenfor ca.

6 % av legeringsstavenes lengde, ansees å være velegnet som beleggblanding for legeringer av den aktuelle type, og gi

gode bindingsegenskaper.

Ved utførelse av dentalkonstruksjoner i henhold til oppfinnelsen ut fra nye legeringer som angitt formes metallkjernen ved støping i formemasser, i det følgende kalt investment, som er fremstilt på kjent måte. Perler eller spon av metall-legering i henhold til oppfinnelsen anbringes i et beger, oppvarmes på kjent måte til legeringen smelter.

Den smeltede legering støpes på kjent måte og i kjent appa-ratur, f.eks. i en slyngestøpemaskin til en støpegjenstand som omtrent svarer til den ønskede kjerneform. Støpegjenstanden opparbeides på kjent måte og blir derpå slipt til den ønskede sluttform, og tørket.

Etter slipingen blir de områder av metallkjernen som skal motta porselenet sandblåst med kvartspulver og de skulder-partier som ikke skal dekkes med porselen poleres. Kjernene plaseres derpå i saltsyre en kort tid (ca. 5 minutter), skylles i destillert vann og deretter renset pånytt, fortrinnsvis med ultralyd i destillert vann, og tørket. Kjernene er da klar for behandling med porselen.

Porselenet, fortrinnsvis en type opak porselen som tidligere beskrevet, påføres det sandblåste område av metallkjernen. Det således malte kjerneområde blir (a) lufttørket, (b) anbragt i en ovn forvarmet til 650°C og (c) brent først under vakuum (66-74 cm Hg) ved oppvarming til ca. 930°C under en hastighet på 50 - 55°C pr. minutt, og deretter i luft ved å bryte vakuumet og fortsette oppvarmingen til ca. 1004 - 1010°C for fremstilling av en dentalkonstruksjon bestående av en metallkjerne med egnet form, belagt med et heftende porselenbelegg, som derpå tas ut av ovnen og avkjøles ved romtemperatur.

Selv om god bindingskraft oppnås mellom metall-legeringen i henhold til foreliggende oppfinnelse og porselen med varmeutvidelseskoeffisient som angitt tidligere, kan man oppnå en bedre kjemisk binding som gir dentalkonstruk-sjonen en ennå større separasjonsfasthet under ytre på-kjenning ved å benytte et bindemiddel. Bindemidlets sammensetning er ikke avgjørende. En hvilken som helst type bindemiddel kan brukes. Et av de foretrukne bindemidler er på basis av aluminiumbor i et organisk bærestoff. En sammensetning består av 30 % aluminium/bor i forholdet .2:1 i vaselin, som beskrevet i parallell ansøkning nr.

Når man bruker et bindemiddel tilpasses fremgangsmåten etter sliping av støpegjenstanden, og metoden beskrives nøyere nedenfor eller i ovenstående søknad. Den slipte kjerne renses med ultralyd i destillert vann og tørkes. Bindemidlet blir derpå påført på den del av metallkjernen som skal belegges med porselen. Bindemidlet settes til tørking og brennes på kjernen ved å anbringe den behandlede metallkjerne i en ovn forvarmet til 650°C

og derpå øke. temperaturen i ovnen til 1010°C. Kjernen tas ut av ovnen og settes til kjøling ved romtemperatur. Etter avkjøling fjernes overskudd av bindemiddel mekanisk og kjernen renses og tørkes og man har da en dentalkonstruksjon som består av en kjerne med'egnet form belagt med porselen-bindemiddel. Andre egnede fremgangsmåter for påføring av bindemiddel kan også brukes.

Generelt brennes de ytterligere . porselenssjikt -på på nevnte dentalkonstruksjon til en dentalkonstruksjon som utgjør en estetisk tilfredsstillende kunstig tann eller annen protese. De ytterligere porselenssjikt består av en tann-kjøtt-porselen som danner hovedmassen av den kunstige tann og en tyggeporselen som gir ytterkantene av tannen eller tann-partiet en viss gjennomskinnelighet. Ved oppbygging av en dentalkonstruksjon som er en estetisk tilfredsstillende protese eller annet tannarbeide, påføres flere sjikt tannkjøtt-porselen og derpå sjikt av tyggeporselen på tannelementet, som er belagt med et sjikt av opak porselen og brent ved oppvarming fra 650 - 930°C under vakuum (66 - 74 cm Hg) og videre til 980°C i luft, og derpå avkjølt ved romtemperatur, i separate trinn. Mer enn en brenning kan være nødvendig.

Følgende eksempler vil illustrere oppfinnelsen, men skal ikke oppfattes begrensende :

E KSEMPEL 1

I en smeltet beholder av aluminiumoksyd fylte man

1,4 g borpulver, 4,1 g silisiumpartikler som små blokker, 4,2 g molybden og 19,0 g krom i plateform. Man tilsatte

71,3 g nikkelhaggel. Begeret ble oppvarmet ved induksjon i argonatmosfære for å hindre oksydasjon. Innholdet ble oppvarmet til ca. 1600 o C , derpå ble smeiten avkjølt til 500 oC og den faste legering tatt ut.

Prøvestaver av legeringen ble utstøpt og man fant

at de hadde en bruddfasthet på 9 300 kg/cm 2, flytegrense på

2 — 6 2

7700 kg/cm , elastisitetsmodul lik 3,9 x 10 pr. cm , prosentvis forlengelse lik 1,45 % og Rockwell B hårdhet lik

106 R_. Legeringen hadde en varmeutvidelseskoeffisient lik

.79 x 10 6 cm/cm/ oC, en smeltetemperatur i området på

12 30 til 1260°C og en støpetemperatur på 1315°C.

Deler av legeringen fremstilt ovenfor, ble undersøkt med hensyn på støpeegenskaper ved vanlig slyngestøpeteknikk med voksmodell. Legeringen var godt støpbar.

Med standardmetoder ble deler av legeringen brukt

for fremstilling av metallkronér og broer, og porselensbelagte kroner og broer hvor porselenet ble smeltet på metallet.

Man fikk ingen misfarging av porselenet og en god heftekraft.

Legeringen kan også brukes for plastbelagte kroner

og broer etter vanlige metoder.

Ved oppvarming av legeringen er det en fordel å bruke en oksygen-gassflamme for smelting i stedet for en oksygen-acetylenflamme, selv om sistnevnte kan benyttes om man er forsiktig.

EKSEMPEL 2

Etter samme metode som beskrevet i eksempel 1 fremstilles en dentallegering med følgende prosentvise sammensetning:

Denne legeringen har en bruddfasthet på 8330 kg/cm , slipeområde 13000/cm 2 , elastisitetsmodul lik 1,7 x 10 —6 kg/cm2 prosentvis forlengelse lik 3,5 % og Rockwell B hårdhet lik 98 RB.

Legeringen er godt støpbar etter slyngstøpmetoden og kan lett håndteres for fremstilling av metallkroner og broer, porselenbelagte kroner og broer, innlegg og overlegg, og som plastbelagte kroner og broer. Ingen flekkdannelse noteres i bindelse med porselenbelegg. Man får fremragende bindingskraft.

EKSEMPEL 3

Følgende tabell I og II gjengir tall som sammenligner korrosjonsmotstand og oksydasjonsbestandighet for legeringer ifølge eks. 1 og 2, med korrosjonsfasthet og oksydasjonsbestandighet for representative og kjente materialer.. For at jevne sammenligningsresultater skulle oppnås, ble alle prøvene benyttet til oksydasjons- og korrosjonsprøver fremstilt på samme måte. Prøvené er oppvarmet til støpetemperatur og utstøpt i luft ved vanlig slyngstøpeteknikk. Støpegjenstandene ble etter avkjøling til romtemperatur slipt med slipepapir, polert med bomull og 0,3 mm aluminiumoksyd-polerpulver.

For å finne korrosjonsmotstanden.som fremgår av tabell

I, ble de polerte prøver vasket i vann og derpå i aceton. Siden ble prøvene oppvarmet i luft til 540°C og anbragt i en eksika-

tor for kjøling. Prøvene ble veid og vekten oppskrevet. Derpå

ble prøvene anbragt i en vandig oppløsning med den angitte kon-sentrasjon og holdt nedsenket i disse oppløsninger ved romtemperatur i 20 dager. Prøvene ble tørket, veid og vekttapet beregnet.

I tabell I over korrosjonsfastheten finnes tall også for naturlig tannemalje, tannamalgam, og kopper-sinkdentallegering. Disse tall er oppgitt av Kazuo Nagai i "Journal of Nihon Univers-ity School of Dentistry", Tokyo, Japan, bind 11 nr.4,1969. Nagai beskriver at metoden for fremstilling av prøvene besto i utstøp-ning og polering i henhold til fabrikkens instruksjoner.

For å finne oksydasjonsbestandigheten ble de polerte prø-vene tabell II vasket i vann og derpås i aceton. Siden ble de oppvarmet i luft til 540°C og anbragt i eksikator. Etter avkjøling ble prøvene veid og vekten oppskrevet. Prøvene ble anbragt i en liten ovn 7,6x7,6x3,8 cm og oppvarmet ved 9 80°C i 5 min. Ovnen ble utjevnet til temperaturen = 980°C før prøvene ble innsatt. Etter 5 min. oppvarming tok man prøvene ut og anbragte dem i eksikator fulgt av kjøling. Deretter ble de veid og vekten oppskrevet, idet vektforskjellen angir oksydasjonsgraden.

Prøver av legeringen undersøkes for å finne kutte, slipe og poler-egenskaper som følger : (a) kutting ble fore-tatt på en hurtig-dreiebenk med en Dedco-kutteskive (karbo-rundum skive fremstilt av Dental Development&Manufacturing Corp, New York), (b) sliping med "Shofu Dura Green stone", (silikat, produkt fra Shofu Dental Corp., California), fulgt av sliping med Shofu Dura White Stone (aluminiumoksyd, for-handlet av Shofu Dental Corp., California, U.S.A.), (c) polering med (i) Shofa Dura White Stone, (ii)Dedco glasurhjul med 25yum aluminiumoksydpulver, (iii) 3,8 cm filthjul med 9,5^,um aluminiumoksyd og (iv) filthjul med. diamantpasta.

De nevnte egenskaper ville når de ble anvendt på gull-legeringer beskrives som Lett og kan karakteriseres som Middels for legering C og D og Hård for legering A og B, sistnevnte krever diamantpasta for polering.

Legering B viste seg ved forsøk med korrosjonsmotstand som beskrevet i eksempel 3, å ha et vekttap på 0,111 mg/cm 2 pr. dag i 0,0 5 % saltsyre, 0,02 39 mg/cm 2pr. dag i 1,0 % melkesyre og 0,0080 mg/cm 2 pr. dag i 1,0 % vandig natriumklorid. Legering B hadde en oksydasjonsmotstand prøvet som beskrevet i eksempel 3, som tilsvarte et vekttap på -2 2

0,4765 x 10 mg/cm -minutt.

Alle legeringene har varmeutvidelseskoeffisienter omtrent som gull-legeringer.

EKSEMPEL 5

I et beger fyller man i angitt rekkefølge:

(1) 47,5 kg nikkelhaggel, (2) 2,8 kg borblokker, 8,2 kg silisiumblokker og 8,2 kg molybdenplater, (3) 25,4 kg krom-plater og (4) 47,5 kg nikkelhaggel, og digelen oppvarmes til en temperatur på mellom 1400 og 1600°C for å smelte innholdet, under argonatmosfære for å hindre oksydasjon. Etter utsmelting av disse bestanddeler påfylles 12,8 kg krom og 47,6 kg nikkel, og man fortsetter oppvarmingen til 1480°C for å få en fullstendig utsmeltet legering. Smeiten helles opp i støpeformer som gir stenger med diameter 0,8 cm.

Legeringssammensetningen er angitt nedenfor i vektprosent. Den opprinnelige sammensetning er vekten av tilsatte råstoffer, sluttsammensetningen er grunnstoffvekten ved analyse av legeringen. Forskjellene mellom opprinnelig og sluttsammensetning skyldes delvis at sluttsammensetningen angir analyseverdier og delvis forandringer som skjer ved forhøyet temperatur.

LEGERINGSSAMMENSETNING

Støpeblokker (ca. 1 cm) fremstilles av de utstøpte stenger og støpeblokkene støpes om igjen til strekkprøve-staver, for å finne de mekaniske egenskaper som viser seg å være :

Noen av støpeblokkene brukes for fremstilling av dekklag og sistnevnte prøves for å finne hårdheten, Rockwell C

hårdheten er 31 R .

c

Separate smeltepunktbestemmelser gir følgende smelte-områder : 1177° - 1240°C, 1150° - 1205°C, 1130° - 1188°C.

Ved prøver for å finne porselen/metall-bindestyrken ble opak porselen markedsført av "CERAMCO" (New York, U.S.A.) belagt omkring en støpestav med diameter 14 "gauge" (U.S.) og brent ved ca. 1010°C til porselenskiver med tykkelse 0,14 - 0,21 cm. Skivene hadde et underlag av dentalstein og man påsatte en strekkbelastning med en hastighet på 0,05 cm/min. Man fant strekkspenninger ved å dividere strekkbelastningen med den målte bindingsflate som ga bindingskrefter på vesent-2

lig høyere enn 500 kg/cm .

Deler av legeringen ble bedømt av en tanntekniker som fant legeringen tilfredsstillende som dentallegering. Legeringen smeltet og lot seg godt utstøpe med gass/oksygen-brenner med et oksygentrykk på opptil 0,6 kg/cm 2 . Legeringen tåolte gjentatt påføring og brenning av porselen, uten misfarging av porselenet. Kroner utstøpt fra legeringen, etter fjerning av investment og støperør etc. passer på de opprinnelige former uten vanskelighet. Legeringen har også.gode egenskaper med hensyn på lodding, kutting, sliping og polering.

EKSEMPEL 6

Ved fremgangsmåten fra eksempel 1, fremstilles legeringer med sammensetning som fremgår av tabell IV nedenfor. Legeringene brukes for de formål som er angitt under denne kolonne. For hvert anvendelsesområde finner man at legeringen er utmerket i bruk, når man benytter vanlige tann-laboratorieteknikker.

EKSEMPEL 7

En perle av uedel metall-legering med sammensetning som beskrevet i eksempel. 5 og vekt ca. 8 g, anbringes i en digel over en investert støpering, som er ferdiglaget på vanlig måte, og oppvarmet. Metallet oppvarmes med gass/oksygen-brenner med ca. 0,6 kg/cm 2oksygentrykk til legeringen er smeltet. Den omgivende støperingen (som holder investeringsmassen ) anbringes i i slyngestøpemaskinens vugge og metallet støpes på kjent måte inn i investeringsmassen, hvorpå man har den ønskede utstøpning av uedel metall-legering. På vanlig måte blir derpå støpegjenstanden avkjølt, tatt ut av investeringsmassen, renset og slipt først med Shofu Dura Green Stone (et silikat), og derpå med Shofu Dura White Stone (aluminiumoksydpulver) til man har den riktig formede kjerne av uedelt metall.

Metallkjernen sandblåses med kvartsslipemiddel på

de områder som skal belegges med porselen og poleres til blank overflate på skulderpartiene og områder som ikke belegges med porselen. Metallkjernen anbringes derpå i saltsyre i ca. 5 min., skylles med destillert vann, ultralydrenses med destillert vann i 15 min., tas ut og tørkes.

På vanlig måte påføres en opak porselen med kjemisk sammensetning på vektbasis: 55 % Si02, 11,65 % A^O^, 9,6 % K20, 4,75 % Na20, 0,16 % Zr02, 15 % Sn02, 0,04 % Rb20,

0,26 % ZnO og 3,54 % B2°3'c<0>2ogH20'p^ de sandbl^ste om~råder, tørkes ved forhøyet temperatur ved å settes i ovns-døren. Den tørkede metallkjerne med et belegg av opak porselen innsettes i en ovn forvarmet til 650°C og derpå oppvarmet til 926°C under vakuum (66 - 74 cm/Hg). Ved 926°C, avbrytes vakuumet og man fortsetter oppvarmingen i luft til en temperatur på 1010°C er nådd, for fremstilling av den ønskede dentalkonstruksjon som består av en metallkjerne med ønsket form belagt med porselenbelegg.

Den fremstilte dentalkonstruksjon ble satt til kjøling og ble derpå malt med flere lag av massiv porselen eller tann-kjøttporselen med kjemisk sammensetning : 62,2 % Si02, 13,4 % A1203, 0,98 % CaO, 11,3 % K20, 5,37 % Na20, 0,34 % Zr02,

0,5 % Sn02, 0,06 % Rk>20 og 5,85 % B203, C02 og H20 og derpå

med tyggeporselen med lignende sammensetning/men uten tinnoksyd, med brenrfing mellom hver påføring ved oppvarming i temperaturområdet 650 til 926°C under 66 - 7 4 cm Hg vakuum, fulgt av oppvarming til 980°C i luft, og avkjøling, for fremstilling av en dentalkonstruksjon i form av en kunstig tann. Det foretas rettelser av tannformen om nødvendig, og en slutt-glansing foretas ved oppvarming i luft ved 650 - 980°C, fulgt av avkjøling. Tannen ferdigbehandles og poleres til en estetisk godtagbar kunstig tann, med en metallkjerne påført porselenbelegg.

EKSEMPEL 8

På lignende måte som beskrevet i eksempel 7, fremstilles en kjerne av uedel metall-legering med riktig form.

Derpå påføres et bindemiddel på aluminium/borbasis

i henhold til tidligere nevnte parallelle ansøkning og den deri angitte sammensetning ved bestrykning på de områder av metalloverflaten som skal dekkes med porselen. Bindemidlet anbringes i ovnen ved 6 50°C og temperaturen økes til 1010°C i luft, hvorpå kjernen tas ut av ovnen og avkjøles. Etter avkjøling børstes metallkjernen med tannbørste og vann, anbringes i destillert vann i ultralydrenser i 5 min., tas ut og tørkes.

Den dannede metallkjernen males med opak porselen og brennes som beskrevet i eksempel 7 for fremstilling av en tannkonstruksjon i form av en egnet metallkjerne med porselen-bindemiddel. Denne enhet males og brennes flere ganger med masse-porselen og tyggeporselen og avsluttes og poleres som beskrevet i eksempel 7, til en kunstig tann med metallkjerne påført porselenbelegg, og med godt utseende.

Claims (14)

1. Dentalkonstruksjon bestående av en metallkjerne av uedel metall-legering med ønsket form og et porselenbelegg sammenføyet med kjernen, hvor metallkjernen består av en legering med en smeltetemperatur innenfor området 1120 - 12 90°C, og varmeutvidelseskoeffisient innenfor området 13,5 x 10 ^ til 13,8 x 10~ <6> cm/cm/°C.

2. Dentalkonstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at legeringen er på basis av nikkel, krom og silisium inneholdende høyst 7 % av andre grunnstoffer som essensielle bestanddeler.

3. Dentalkonstruksjon som angitt i krav 2, karakterisert ved at legeringen på vektbasis i det vesentlige består av 65 til 75 % nikkel, 15 til 23,5 % krom,

3,5 til 6 % silisium, 3 til 5 % molybden og ca. 0,2 til 2 % bor.

4. Dentalkonstruksjon som angitt i krav 2, karakterisert ved at krom/nikkel-forholdet i legeringen er fra ca. 0,24 til 0,30 og at legeringen har en strekkfasthet 2 på minst 6 300 kg/cm .

5. Dentalkonstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at legeringen består av 69 til 72 vektprosent nikkel, ca. 18 til 20 % krom, ca. 4 til 5,5 % silisium, ca. 4 til 4,5 % molybden og ca. 1 til 1,5 % bor.

6. Dentalkonstruksjon som angitt i krav 5, karakterisert ved at legeringen har et krom/nikkel-forhold på fra ca. 0,25 til 0,26 og en strekkfasthet på minst 2

6 300 kg/cm .

7. Dentalkonstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at porselenet har varmeutvidelses-koef f isienter i området ca. 10,33 til 20,25 x 10~ <6> cm/cm/°C.

8. Dentalkonstruksjon som angitt i krav 7, karakterisert ved at porselenet står under kompresjons-spenning.

9. Dentalkonstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at metallkjernen er bundet til porse-lenbelegget ved hjelp av et bindemiddel.

10. Fremgangsmåte for fremstilling av en dentalkonstruksjon karakterisert ved at man : (a) fremstiller en metallkjerne ved å utstøpe en uedel metall-legering med smeltetemperatur innenfor 1120 - 1290°C, og varmeutvidelseskoeffisient mellom 13,5 og 13,8 x 10 <6> cm/cm/°C, (b) påfører overflaten av nevnte metallkjerne et porselen med utvidelseskoeffisient i området ca. 10 til — 6 o

21 x 10 cm/cm/ C, og (c) brenner porselenet på metallkjernen.

11. Dentallegering bestående av, på vektbasis, 65 til 75 % nikkel, 15 til 23,5 %.krom, 3,5 til 6 % silisium, 3 til 5 % molybden, og 0,2 til 2 % bor, hvilken legering har en smeltetemperatur i området 1120 til 1290°C, en strekkfasthet på minst 6300 kg/cm 2 og en utvidelséskoeffisient på 13,5 til 13,8 x 10~ <6> cm/cm/°C.

12. Legering som angitt i krav 11, karakterisert ved at krom/nikkel-forholdet er fra ca. 0,24 til 0,30.

13. Dentallegering egnet for bruk som byggemetall i tannarbeider, i det vesentlige bestående av, på vektbasis : 69 til 72 % nikkel, 18 til 20 % krom, 4 til 5,5 % silisium, 4 til 4,5 % molybden og 1 til 1,5 % bor, hvilken legering har en smeltetemperatur innenfor 112 0 til 1185°C, og en strekkfasthet på minst 6 300 kg/cm 2, samt en varmeutvidelses-koef f isient på ca. 13,6 til 13,8 x 10~ <6> cm/cm/°C.

14. Legering som angitt i krav 13, karakterisert ved at krom/nikkel-forholdet er fra ca. 0,25 til 0,26.