SE451601B - Dentallegering och tandprotes med denna legering - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 451 601 2_ krävérïdock en noggrann kontroll vid porslinsbränningssteget och vid valet av porslin som användes tillsammans därmed. De allmänt tillgängliga dentalporslinen bereddes för användning med Jegeringar med hög uuldhalt så att de uppvisade en värme- expansionskoefficient som normalt är 5-10% lägre än lege- ringarna med hög guldhalt. Detta medför att porslinsbelägg- ningen kommer under tryck efter svalning från bränningstempe- raturen, varigenom erhålles en starkare protes då den utsättes för dragbelastning.

Minskningen eller borttagningen av guldhalten i vissa av ersättningslegeringarna har gjort det svårt att bibehålla en _ti11ra=x11gt hög värmeexpansionsxoeffiaient, son lämpligen sxaii ilgga 1 omradet o,ss-0,72: via soo°c. slivar na: som tidigare nämnts använts för att ersätta guld i ett försök att ge en lämplig expansionskoefficient men det oxiderar lätt vid porslinsbränningstemperaturer. Silveroxiden diffunderar där- efter in i porslinet och undergär-jonbyte med natriet däri varvid åstadkommas en distinkt, icke kontrollerad missfärg- ning av porslinet som är estetiskt icke godtagbar.

Legeringar som skall användas som proteser av keramik- metall måste också uppvisa en önskvärd balans mellan fysika- liska och mekaniska egenskaper. Hârdheten måste överstiga 150 Vickers för att kunna stå emot nötningen av de motsatta tänderna. För att klara av den pakänning som överföres genom protesen måste legeringen ha en förskjuten flytgräns vid 0,l% över 276 MP3. En dragtöjning av minst 68 krävs för att'lége- ringens kanter skall kunna justeras efter införingen i patien- tens mun.

Vidare måste en tandgjutlegering kunna lödas före porslins- bränningscykeln. Eftersom porslin brännes vid ca l000°C, mäste legeringen ha en solidus vid minst ll00°C så att lodet kan flyta utan att_gjutstycket börjar smälta. För att legeringen skall kunna gjutas med den standardutrustning som finns i dentallaboratorier får likvidustemperaturen ej vara högre än l400°C. Slutligen måste legeringen också uppvisa god bind- ningsförmåga till tandporslin som kännetecknas av ett minsta värde på den maximala böjpäkänningen av 83 MPa och ett minsta värde på böjhållfasthetsförhällandet (maximal böjpåkänning/ legeringens elasticitetsmodul) av 0,7 x 10-3. se' 10 15 20 25 30 35 40 3 451 601 Ettïsyfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en ny palladium-dentallegering som uppvisar en mycket"önsk- värd balans mellan gjutegenskaper och fysikaliska egenskaper, samtidigt med biokompatibilitet och frihet från missfärgning av porslinsbeläggningar som brännes därpå och som ger god bindning till porslinsbeläggningar som brännes därpå.

Det är också ett syfte att åstadkomma en sådan legering sem är relativt billig 1 jämförelse mea gula- een platina- legeringar och som ger en balans av egenskaper som är jämför- bar därmed.

Ett annat syfte är att åstadkomma en sådan legering som kan gåutas och lödas relativt lätt och som ger en utmärkt bindning till därpå brända porslinsbeläggningar och icke miss- färgar dessa. a Ytterligare ett syfte är att åstadkomma tandproteser som omfattar gjutstycken av sådana legeringar och därpå brända porslinsbeläggningar, vari porslinsbeläggningarna är väsent- ligen fria från varje missfärgning och uppvisar en hög grad av bindningshållfasthet till gjutstycket.

Det har nu visat sig att ovanstående och besläktade syften lätt kan uppnås med en palladiumlegering som väsentligen, be- 9% räknat på vikten, består av 50-85% palladium; 5-40% av minst en metall som är vald ur gruppen koppar och koboltz 1-15% gallium; upp till 5% av ett modifierande element som är valt ur gruppen nickel, guld, indium, rutenium, tenn och bland- ningar därav; upp till 1% bor; och upp till 0,5% av en-koæn- förfinande tillsats som är vald ur gruppen renium och iridium.

Vidare kan legeringen eventuellt innehålla upp till 0,5 vikt-% av en kornförfinande komponent som är vald ur gruppen rhenhxn iridium och blandningar därav.

Legeringarna har lämpligen en borhalt av 0,1-0,5% och ut- nyttjar guld som modifierande element i en mängd av 1-3 vikt-%. i Koppar föredrages framför kobolt av ekonomiska skäl, och koppar och/eller kobolt användes lämpligen i en mängd av 5-15%.

Palladiumhalten ligger lämpligen i området H0-82 vikt-% av le- geringen. Rheniun och/eller iridium tillsättes som konmodi- fierande tillsats i en mängd av ca 0,05-0,2%.

En mycket fördelaktig legering innehåller 76-80% palla- dium, 9-12% koppar och/eller kobolt, 8-11% gallium, 0,2-0,35% bor, l-3% av det modifierande elementet som lämpligen är guld, och 0,05-0,2% rhenium. 10 15 20 25 30 35 40 451 601 4 Tandproteserna omfattar ett gjutstycke av den angivna legeringen och en porslinsbeläggning som bränts på en del av gjutstycket. Porslinsbeläggningarna är väsentligen fria från missfärgning och är íast bundna till gjutstycket.

Såsom angivits ovan använder legeringarna enligt före- liggande uppfinning palladium som huvudkomponent, och koppar och/eller kobolt, och gallium som andra väsentliga komponen- ter. De innehåller lämpligen en liten mängd bor och en liten mängd valda modifierande element. De kan vidare som kornför- finande komponenter innehålla rhnflxn och/eller iridium.

Legeringarna måste innehålla minst 50% palladium och kan innehålfa så mycket som 85% palladium. Lämpligen innehåller legeringen 70-82% palladium så att önskad grad av ädelhet och optimal balans av egenskaper erhålles.

Halten av koppar och/eller kobolt kan variera från 5-ttU.40 vikt-% av den totala kompositionen och ligger lämpligen i området 5-15 vikt-%. Denna komponent sänker smältpunkten för legeringen samtidigt som en mikrostruktur i form av ett en- fasområde i fast lösning bibehålles.

För att åstadkomma dels hårdhet av legeringen och dels den erforderliga oxidbildning som medför bindning till porslinsbe- läggningen, måste gallium användas i en mängd av 1-l5% och lämpligen i området 3-12%. Mängder över 15% har en tendens att ogynnsamt påverka andra egenskaper.

Bor tillsättes lämpligen i området 0,1-1,02 och företrädes- vis 1 Qmraaet 0,1-c,ss för att förbättra narahtttn och šöš att ta hand om de oxider som bildas i legeringen under gjutnings- förfarandet.

Gruppen av modifierande metaller som omfattar nickel, guld, indium, rutenium, tenn och blandningar därav användes i om- rådet upp till 5% för att förhindra missfärgning av porslinet under bränning samtidigt som de har en mindre fördelaktig verkan på den önskade värmeexpansionskoefficienten. Så små mängder som 0,3% har visat sig ge avsevärda fördelar. I all- mänhet ger mängder över 3,0% inga ytterligare fördelar, och mängder över 5% påverkar ogynnsamt balansen av egenskaper för legeringen och bör ej användas. Lämpligen användes guld i en mängd av 1-3%.

För de flesta ändamål är det lämpligt att införliva rhenium och/eller iridium i en mängd av upp till 0,5 vikt-% så att korn- J? 10 15 20 25 30 35 40 451 601 5 förfining uppnås. Då en sådan mmüörfümnde komponent ar-in- förlivad finns denna lämpligen närvarande i området 0,05-0,15%.

Lämpliga gjutegenskaper och andra egenskaper har emellertid erhållits utan att enlxunförfinande komponent införlivats.

De legeringar som framställts enligt föreliggande uppfin- ning uppvisar normalt en hårdhet över l50 Vickers, vilket är nödvändigt för att kunna stå emot nötningen. av de motsatta tänderna. Eftersom porslinsbeläggningen brännes vid ca l000°C är solidustemperaturen över ll00°C, och likvidustemperaturen för legeringen är väl under l400°C så att en enkel upparbet- ning 1 den utrustning som i allmänhet finns tillgänglig på dentàlfaboratorier blir möjlig. För att erhålla en legering som är väl kombinerbar med föreliggande kommersiella porsliner, har legeringen en värmeexpansionskoefficient i omrâdet 0,65- 0,72% vid SOOOC. Flytgränsen för legeringen vid 0,1! är över 345 MPa, och dragtöjningen för legeringen är över 6% så att gjutstyckets kanter kan inställas i munnen på patienten.

Vidare har legeringarna enligt uppfinningen både hög korro- sionsbeständighet och anlöpningsbeständighet och missfärgar ej porslinet.

Effektiviteten av legeringarna enligt uppfinningen belyses genom följande exempel, vari samtliga delar betecknar vikt- delar om ej annat anges. ggempgl l En legering framställes som innehåller 78,65% palladium, 10,02 koppar, 9,01: gauium, 2,os guld, 0,25% bor och 01162 rhenium.

Provstycken som gjutits därav visar sig ha en vickers- hårdhet av 440 och en förskjuten flytgräns vid 0,1! av 978 MPa.

Dragtöjningen är 14%.

Flera i handeln tillgängliga porsliner från olika till- verkare brännes mot gjutstycken av denna legering enligt till- verkarnas anvisningar. I samtliga fall är bindningshållfast- heten utmärkt och de brända proteserna visar sig vara fria från varje missfärgning av porslinet. Exponering av gjutpro- vet för korrosionsprövning visar på frihet från anlöpning.

Exempel 2 En andra legering framställes med samma sammansättning som i exempel 1 men med iridium i stället för rhenium.

Denna legering visar sig ha en solidustemperatur av ll70°C 10 15 20 25 30 4b1 601 e. ..._ »own och en_likvidustemperatur av ll90°C. Prov som gjutits därav uppvisar en vickershârdhet av 423 och en förskjuten filytgräns vid 0,l% av 1144 MPa. Dragtöjningen är 8% och värmeexpansions- koefficienten via soo°c o.eso.

Då i handeln tillgängliga porsliner gjutes däremot visar sig bindningsstyrkeförhållandet vara 1,48 x 10-3 och den maxi- mala böjpakänningen är 139 apa (1420 kg/cmz). ¿ Exemgel 3 För att undersöka effekten av användning av olika modi- fierande element framställes en serie legeringar vari an- vändes 2,0 vikt-% av det potentiella modifierande elementet, och gjutstycken därav undersökas. Legeringsberedningen och fysikaliska testdata anges i tabell I. - Niob har visat sig vara olämpligt på grund av en kraftig säflcfing av expansionskoefficienten.

TABELL I up, ..¿,_,,_..7,¿...-... . ..._ A Pd Co Cu Ga Ru B Sn In Nb Au . 78,0 78,0 78,0 80,0 80,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 ,0 Expan- sion 0,6S7 0,670 0,637 0,655 0,787 Hård- nefi (av) 128 ' 118 161 94 los Flyt- gräns MPa h] 310 434 138 10 15 20 25 30 35 , 451 601 Eíéínggl 4 __ _. _ För att undersöka effekten av en variation av gallium- halten framställes en serie legeringar och gjutna prov därav undersökas. Beredningarna och fysikaliska testdata anges 1 tabell II.

TABELL II A B C D Pa 75,0 18,0 84,0 77,0 Co - - - - cu “ ” 10,0 10,0 10,0 20,0 Ga 15,0 12,0 6,0 3,0 Ru - - - - 3 _ _ _ _ Sn - - - - In - - - - , Nb - - - - Au ~ - - - - - Expansion 0,695 0,673 0,659 0,652 ' W* Hårdhet(HV) 435 424 180 155 Flytgräns, MPa - 1061 - 475 Exempel 5 _ För att bestämma värdet av borkomponenten framställes en legering av 80,53 palladium, 10,02 koppar, 9,0% gallium och 0,5% bor, och försöksprov gjutes därav. Denna legering upp- visar ett värmeexpansionsvärde på 0,628, en vickershårdhet av 472 och en maximal flytgräns vid 0,18 av 1047 MPa.

En andra legeringsberedning innehållande 8l,0% palladium och sama mängd koppar och gallium men inget bor framställes och försöksprov gjutes därav. Denna legering uppvisar ett värmeexpansionsvärde av 0,651, en vickershårdhet av 424 och en flytgräns av 1061 MPa. ° De föredragna legeringarna balanserar den sänkande effek- ten på värmeexpansionen genom inställning av andra komponenter eftersom bor ger önskvärda fördelar vad gäller hårdhet och rening. 451 601 a _' “ För att undersöka effekten av en variation av gallium- halten i en legering som innehåller en hög halt koppar och 1 kobolt 1 kombination, framställes två legeringsberedningar, som var och en innehåller l0,0% koppar och l0,0% kobolt. I den första är palladiumhalten 68,0% och galliumhalten 12,08.

I den andra är palladiumhalten 74,0% och galliumhalten 6,0%.

Vid undersökning av gjutna prov av de två legeringsbe- redningarna erhölls följande resultat.

Försök Första legeringen Andra legeringen Värmeexpansion 0,707 0,729 Vickershårdhet 354 258 Förskjuten flytgräns, MPa - 469 Exemæl 7 För att undersöka effekten av att koppar och kobolt ute- lämnas framställes en legering som innehåller 85,0% palladium, ll,6% gallium, 3,0% guld, 0,3% bor och 0,l% iridium. Prov gjutna därav uppvisar en förskjuten flytgräns vid 0,l% av 827 MPa och en vickershárdhet av 340.

Av ovanstående detaljerade beskrivning och exempel framgår således att legeringarna enligt föreliggande uppfinning ger en höggradigt önskvärd balans mellan egenskaperna för användning med dentalporslin, omfattande goda gjutegenskaper, goda fysi- kaliska egenskaper, hög anlöpningsbeständighet, lödbarhet, och huvudsaklig eliminering av varje tendens till missfärgning av porslinsbeläggningar som bränts därpå. Legeringarna kan lätt upparbetas med hjälp av tillgänglig utrustning på dental- laboratorier och kan användas med i handeln vanligen förekom- nande porsliner. Som resultat erhålles mycket tilltalande, an- vändbara tandproteser med lång livslängd.

:U m*

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 9 451 601 PÅTENTKRAV

1. nentanegering, k ä n n e t e e k n a d av att àén väsentligen består av: a) 50-85 vikt-% palladium; b) 5-40 vikt-% av minst en metall vald ur gruppen kobolt och koppar; c) 1-15 vikt-% gallium; d) upp till 5 vikt-% av ett modifierande element valt ur gruppen av nickel, guld, indium, rutenium, tenn Och blandningar därav; e) upp till l vikt-S bor; få upp till 0,5 vikt-% av en kdflförfinande tillsats vald ur gruppen rhenhnu iridium och blandningar därav.

2. Dentallegering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att palladiumhalten är 70-82 vikt-%, kobolt- och/eller koppar- halten är 5-15 vikt-%, galliumhalten är 3-12 vikt-% och halten modifierande element är 1-3 vikt-%.

3. Dentallegering enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k - n a d av att borhalten är 0,1-0,5 vikt-%.

4. Dentallegering enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att det modifierande elementet är guld.

5. Dentallegering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att palladiumhalten är 76-80 vikt-%, kobolt- och/eller koppar- halten åstadkommes genom koppar i en mängd av 9-12 vikt-%, galliumhalten är 8-ll vikt-%, det modifierande elementet ut- göres av guld i en mängd av l-3 vikt-%, borhalten är 0f2 vikt-%; och den hmzförfinande tillsatsen utgör 0,05-0,15 vikt-% därav.

6. Tandprotes, k ä n n e t e c k-n a d av att den omfattar: a) Ett gjutstycke av en dentallegering som väsentligen består av (i) 50-85 vikt-% palladium, (ii) 5-40 vikt-% av minst 93 en metall som är vald ur gruppen kobolt och koppar, (iii) l-15 iš vikt-% gallium, (iv) upp till 5 vikt-% av ett modifierande ele- ment valt ur gruppen nickel, guld, indium, rutenium, tenn och blandningar därav, (v) upp till 1,0 vikt-% 'bor. och (vi) upp till 0,5 vikt-% av en hmxförfinande tillsats vald ur gruppen næmium, iridium och blandningar därav; och b) En porslinsbeläggning på en del av gjutstycket, vilken beläggning är fast bunden till gjutstycket och är väsentligen fri från missfärgning. 451 601 10

7. Tandprotes enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att legeringen mnenåner 10-82 vikt-z Palladium, 5-15 vikfiz* kobolt och/eller koppar, 3-12 vikt-% gallium, 1-3 vikt-% av det modifierande elementet, och 0,05-0,15 vikt-% av den korn- förfinande tillsatsen.

8. Tandprotes enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d av att borhalten i legeringen utgör 0,1-0,5 vikt-S därav.

9. Tandprotes enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att det modifierande elementet är guld. §usri <5?- Q Å