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 Supranium на основі нікелю, що містить (у ваг. %): 21,5 Сг, 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.). 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). 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. Найбільш близьким до запропонованого є 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). Температурний інтервал кристалізації відомого сплаву складає 3 °С, а коефіцієнт термічного розширення (КТР) 1,45.10-6 К-1 Недоліками цього сплаву є недостатня міцність і твердість, а також високе значення КТР, що може привести до утворення тріщин в кераміці та передчасного руйнування металокерамічної конструкції. Технічною задачею винаходу, який заявляється, є створення сплаву на основі нікелю, що має підвищені міцність і твердість та меншим значенням КТР при збереженні температурного інтервалу кристалізації. Технічна задача вирішується за рахунок того, що в стоматологічний сплав на основі нікелю, який містить хром, молібден, вольфрам, залізо, кремній, додатково вводять титан і алюміній у наступному співвідношенні (ваг. %): Cr 28,0-31,0; Mo 2,0-3,0; W 3,0-4,0; Fe 2,5-3,5; Ті 1,1-1,3; Al 0,8-1,0; Si 0,2-0,4; Ni решта. Введення в сплав 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 28,0ваг.% і більше 31,0ваг.% та заліза менше 2,5ваг.% і більше 3,5ваг.% сплав віддаляється від евтектичного, збільшуючи інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті молібдену менше 2,0ваг.% та вольфраму менше 3,0ваг.% знижується міцність і твердість сплаву. При вмісті молібдену більше 3,0ваг.% та вольфраму більше 4,0ваг.% склад сплаву віддаляється від евтектичного, збільшується інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті титану менше 1,1ваг.% і алюмінію менше 0,8ваг.% знижується міцність і твердість сплаву. Збільшується його інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. Крім того, при вмісті алюмінію менше 0,8ваг.% зменшується кількість окислів чи шпинелей після високотемпературного нагріву, що погіршує адгезійні властивості поверхні при покритті керамікою. При вмісті титану більше 1,3ваг.% і алюмінію більше 1,0ваг.% збільшується кількість інтерметалідів Ni3Ті і Ni3Аl, які підвищують схильність сплаву до міжкристалітної корозії, окрихчуючи його при неоднорідному розподілі у виливці. При вмісті кремнію менше 0,2ваг.% погіршуються адгезійні властивості поверхні при покритті керамікою, що обумовлено зменшенням кількості окислів чи шпинелей після високотемпературного нагріву. При змісті кремнію більше 0,4ваг.% 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 сплавів № Вміст легуючи х сплаву елементів 1 нижче мінімального 2 мінімальне 3 середнє 4 максимальне 5 вище Вміст елементів, ваг. % Fe Mn Ті Аl Сr Мо W Nb Co 26,0 1,5 2,6 2,2 28,0 29,0 30,0 31,0 2,0 2,6 3,0 3,4 3,0 3,4 4,0 4,3 2,5 3,1 3,5 3,7 Si Сu С Ni 1,0 0,6 0,1 решта 1,1 1,2 1,3 1,5 0,8 0,9 1,0 1,1 0,2 0,3 0,4 0,6 решта решта решта решта максимального прототип 6 21,5 4,5 5,0 3,2 0,5 3,5 0,4 0,8 1,5 0,1 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 2 Ме ханічні властивості, КТР і інтервал кристалізації сплавів № сплаву 1 2 3 4 5 6 s 0,2 , Н/мм 318 334 338 340 346 325 2 Ме ханічні властивості Твердість за Вікерсом, HV (10) 193 230 232 237 240 200 КТР, К-1 Інтервал кристалізації, °С 1,41.10-6 1,41.10-6 1,41.10-6 1,41.10-6 1,42.10-6 1,45.10-6 15 3 3 3 18 3 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, інтервал кристалізації 3 °С та значення КТР 1,41.10-6 К-1, що є нижче ніж у сплаву прототипу. Сплав може бути виплавлений як у лабораторних, так і в промислових умовах.