Стоматологічний сплав на основі нікелю

Винахід відноситься до сплавів переважно медичного призначення, які застосовуються в ортопедичній стоматології для виготовлення зубних протезів з керамічним покриттям. Відомий сплав Wiron-88 на основі нікелю, який містить (у ваг. %): 24 Сr, 10 Мо, 1,5 Si, 0,5 Се, решта Ni (Katalog'90. Das Bego-System. - Bego, 1989-P.9). Недоліками цього сплаву є недостатня міцність і твердість, висока схильність до дендритної ліквації, обумовленою великим температурним інтервалом (60°С) кристалізації (tн-tк =1310-1250°С), використання для рафінування рідкоземельного елемента церію, що здорожує сплав. Відомий сплав Duseranium U на основі нікелю, що містить (у ваг. %): 21,5 Сr, 4,5 Мо, 5,0 W, 3,2 Nb, 0,5 Co, 3,5 Fe, 0,4 Mn, 0,8 Si, 1,5 Сu, 0,1 С, решта Ni (DUCERA, Dental GmbH & Co. KG). Недоліками цього сплаву є недостатня міцність і твердість. Найбільш близьким до запропонованого є сплав Supranium на основі нікелю, що містить (у ваг. %): 21,5 Сr, 9 Мо, 4 Nb, 2 Co, 1,5 Fe, 0,5 Mn, 0,5 Si, решта Ni (Lindigkeit J. Non-precious dental alloys from Krupp for fixed dentures // Technische Mitteilungen Krupp. - 1990. - N1. - P.62.). Коефіцієнт термічного розширення (КТР) відомого сплаву складає 1,39.10-6 К-1. Недоліками цього сплаву є недостатня міцність і твердість, а також висока схильність до дендритної ліквації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму, пов'язаної з великим температурним інтервалом (60 °С) кристалізації (tн-tк =1360-1300°С). Технічною задачею винаходу, який заявляється, є створення сплаву на основі нікелю, що має підвищені міцність і твердість при збереженні значення коефіцієнта термічного розширення 1,39.10-6 К-1 і з більш вузьким температурним інтервалом кристалізації, що дозволяє одержати однорідні по об'єму виливки. Технічна задача вирішується за рахунок того, що в стоматологічний сплав на основі нікелю, який містить хром, молібден, ніобій, кобальт, кремній додатково вводять вольфрам, титан і алюміній у наступному співвідношенні (ваг. %): Cr 22,0-26,0; Mo 2,2-3,2; W 4,0-5,0; Nb 2,6-3,0; Co 5,0-6,0; Ті 1,3-1,6; Al 0,7-1,1; Si 0,6-1,0; Ni решта. Введення в сплав вольфраму, титану та алюмінію підвищує його механічні характеристики. Сумісне легування сплаву кремнієм і алюмінієм покращує адгезійні властивості поверхні при покритті керамікою, чому сприяє утворення на ній не тільки тонких шарів окислів, але і шпинелей. При вмісті хрому менше 22,0ваг.% і більше 26,0ваг.% сплав віддаляється від евтектичного, збільшуючи інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті молібдену менше 2,2ваг.%, вольфраму менше 4,0ваг.%, ніобію менше 2,6ваг.% та кобальту менше 5,0ваг.% знижується міцність і твердість сплаву. При вмісті молібдену більше 3,2ваг.% вольфраму більше 5,0ваг.%, ніобію більше 3,0ваг.% та кобальту більше 6,0ваг.% склад сплаву віддаляється від евтектичного, збільшується інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті титану менше 1,3ваг.% і алюмінію менше 0,7ваг.% знижується міцність і твердість сплаву. Збільшується його інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. Крім того, при вмісті алюмінію менше 0,7ваг.% зменшується кількість окислів чи шпинелей після високотемпературного нагріву, що погіршує адгезійні властивості поверхні при покритті керамікою. При вмісті титану більше 1,6ваг.% і алюмінію більше 1,1ваг.% збільшується кількість інтерметалідів Ni3Ті і Ni3Al, які підвищують схильність сплаву до міжкристалітної корозії, окрихчуючи його при неоднорідному розподілі у виливці. При вмісті кремнію менше 0,6ваг.% погіршуються адгезійні властивості поверхні при покритті керамікою, що обумовлено зменшенням кількості окислів чи шпинелей після високотемпературного нагріву. При змісті кремнію більше 1,0ваг.% підвищується крихкість сплаву за рахунок появи на границях зерен крихкої фази Ni3Si. Приклад. Були виплавлені виливки сплавів методом індукційного вакуумного переплаву з донним розливом зі складами, що відповідають середньому і крайнім значенням тому, який заявляється, а також вище і нижче запропонованого діапазону і сплаву-прототипу (табл.1). Таблиця 1 Хімічний склад виплавлених сплаві № сплаву 1 2 3 4 5 6 Вміст легуючи х елементів нижче мінімального мінімальне середнє максимальне вище максимального прототип Сr 21,0 22,0 23,0 26,0 27,0 21,5 Мо 2,0 2,2 2,8 3,2 3,5 9,0 W 3,6 4,0 4,4 5,0 5,2 Nb 2,5 2,6 2,8 3,0 3,1 4,0 Вміст елементів, ваг. % Co Fe Mn Ті 4,6 1,2 5,0 1.3 5,6 1,4 6,0 1,6 6.3 1.8 2,0 1,5 0,5 Аl 0,6 0,7 0,9 1,1 1,2 Si 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 0,5 Ni решта решта решта решта решта решта Отримані виливки всіх сплавів піддавались механічній обробці (шліфуванню і поліруванню) відповідно до технологічних поверхнево-оздоблювальних операцій при виготовленні металевого каркаса металокерамічного протеза. Результати проведених механічних випробувань зразків сплавів, а також визначення їх КТР і температурного інтервалу кристалізації приведені в табл.2. Таблиця Ме ханічні властивості, КТР і інтервал кристалізації сплавів № сплаву 1 2 3 4 5 6 s 0,2 , Н/мм 308 329 334 339 343 310 2 Ме ханічні властивості Твердість за Вікерсом, HV (10) 183 197 201 203 209 185 КТР, K-1 Інтервал кристалізації, °С 1,40.10-6 1,40.10-6 1,40.10-6 1,40.10-6 1,41.10-6 1,39.10-6 73 24 22 23 65 60 Як видно з приведених у табл.2 даних при вмісті легуючи х елементів меншому ніж той, що заявляється, сплав характеризується недостатньою міцністю і великим інтервалом кристалізації (сплав №1). Приблизно такий же низький рівень міцності має і сплав-прототип (сплав №6). У той же час запропонований склад сплаву на основі нікелю забезпечує його високі механічні характеристики при значенні КТР рівному 1,40.10-6 К-1 і інтервалом кристалізації 22-24°С. Сплав може бути виплавлений як у лабораторних, так і в промислових умовах.