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 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.). Недоліками цього сплаву є низькі 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 низькі міцнісні характеристики, а також висока схильність до дендритної ліквації, що приводить до хімічної неоднорідності литої конструкції, пов'язаної з великим температурним інтервалом (60°С) кристалізації (tн-tк =1310-1250°С). Крім того, у сплав для рафін ування введений дорогий рідкоземельний елемент - церій, який є тільки технологічною металургійною присадкою, що здорожує сплав. Найбільш близьким до запропонованого є сплав Wiron-99 на основі нікелю, що містить (у ваг. %): 22,5 Сr, 9,5 Мо, 1,0 Nb, 1,0 Si, 0,5 Fe, Ce 0,05, решта Ni (Katalog'90. Das Bego-System. - Bego, 1989 - P. 9). Коефіцієнт термічного розширення (КТР) відомого сплаву складає 1,4 × 10-6 К-1. Недоліками цього сплаву є низькі 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. Технічною задачею винаходу, який заявляється, є створення сплаву на основі нікелю, що має підвищені міцність і твердість при збереженні значення коефіцієнта термічного розширення 1,4 × 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, залізо додатково вводять вольфрам, титан і алюміній у наступному співвідношенні (ваг. %): Сr 22,0-25,0; Мо 9,0-10,0; W 6,5-7,5; Fe 1,5-2,2; Ті 1,2-1,6; Al 1,2-1,6; Ni решта. Введення в сплав вольфраму підвищує механічні характеристики шляхом твердорозчинного зміцнення. Введення титану і алюмінію приводит до його додаткового дисперсійного зміцнення. Запропонований сплав не потребує рафінування церієм. При вмісті хрому менше 22,0ваг.% і більше 25,0ваг.% та заліза менше 1,5ваг.% і більше 2,2ваг.% сплав віддаляється від евтектичного, збільшуючи інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті молібдену менше 9,0ваг.% та вольфраму менше 6,5ваг.% знижується міцність і твердість сплаву. При вмісті молібдену більше 10,0ваг.% та вольфраму більше 7,5ваг.% склад сплаву віддаляється від евтектичного, збільшується інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті титану і алюмінію менше 1,2ваг.% знижується міцність і твердість сплаву. Збільшується його інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті титану і алюмінію більше 1,6ваг.% збільшується кількість інтерметалідів Ni3Ті і Nі3Аl, які підвищують схильність сплаву до міжкристалітної корозії, окрихчуючи його при неоднорідному розподілі у виливці. 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 № 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 25,0 27,0 22,5 Mo 8,5 9,0 9,4 10,0 10,3 9,5 W 6,2 6.5 7,1 7,5 7,8 Nb 1,0 Вміст елементів, ваг. % Ті A1 Fe Si 1,1 1,0 1,3 1,2 1,2 1,5 1,4 1,4 1,8 1,6 1.6 2,2 1,8 1,9 2,4 0,5 1,0 Се 0,05 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 2 Ме ханічні властивості, КТР і інтервал кристалізації сплавів № сплаву 1 2 3 4 5 6 s 0,2 , Н/мм 334 372 376 380 388 330 2 Ме ханічні властивості Твердість за Вікерсом, HV (10) 202 229 232 235 244 180 КТР, K-1 Інтервал кристалізації, °С 1,40 × 10-6 1,41 × 10-6 1,41 × 10-6 1,41 × 10-6 1,41 × 10-6 1,40 × 10-6 94 23 22 24 87 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). У той же час запропонований склад сплаву на основі нікелю забезпечує його високі механічні характеристики при значенні КТР рівному 1,41 × 10-6 К-1 і інтервалом кристалізації 22-24°С. Сплав може бути виплавлений як у лабораторних, так і в промислових умовах.