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. %): Сr 21,5 Мо 9 Nb 4 Co 2 Fe 1,5 Mn 0,5 Si 0,5 Ni решта (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. %): Сr 24 Мо 10 Si 1,5 Се 0,5 Ni решта (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. %): Сr 21,5 Мо 4,5 W 5,0 Nb 3,2 Co 0,5 Fe 3,5 Mn 0,4 Si 0,8 Си 1,5 С 0,1 Ni решта (DUCERA, Dental GmbH & Co. KG). Температурний інтервал кристалізації відомого сплаву складає 3°С, а коефіцієнт термічного розширення (КТР) 1,45.10-6К-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, кобальт, залізо, марганець, кремній, вуглець додатково вводять титан і алюміній у наступному співвідношенні (ваг. %): Сr 22,0-25,0 Мо 2,8-3,8 W 4,0-5,0 Co 0,6-1,0 Fe 1,2-1,6 Mn 0,2-0,4 Ті 1,0-1,3 Al 1,0-1,3 Si 0,5-1,0 С 0,1-0,2 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 22,0ваг. % і більше 25,0ваг. %, заліза менше 1,2ваг. % і більше 1,6ваг. %, марганцю менше 0,2ваг. % і більше 0,6ваг. % та вуглецю склад 0,1ваг. % і більше 0,2ваг. % сплав віддаляється від евтектичного, збільшуючи інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті молібдену менше 2,8ваг. %, вольфраму менше 4,0ваг. % та кобальту менше 0,6ваг. % знижується міцність і твердість сплаву. При вмісті молібдену більше 3,8ваг. % вольфраму більше 5,0ваг. % та кобальту більше 1,0ваг. % склад сплаву віддаляється від евтектичного, збільшується інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті титану і алюмінію менше 1,0ваг. % знижується міцність і твердість сплаву. Збільшується його інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. Крім того, при вмісті алюмінію менше 1,0ваг. % зменшується кількість окислів чи шпинелей після високотемпературного нагріву, що погіршує адгезійні властивості поверхні при покритті керамікою. При вмісті титану і алюмінію більше 1,3ваг. % збільшується кількість інтерметалідів Nі3Ті і Ni3А1, які підвищують схильність сплаву до міжкристалітної корозії, окрихчуючи його при неоднорідному розподілі у виливці. При вмісті кремнію менше 0,5ваг. % погіршуються адгезійні властивості поверхні при покритті керамікою, що обумовлено зменшенням кількості окислів чи шпинелей після високотемпературного нагріву. При вмісті 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 сплавів № сплаву 1 2 3 4 5 6 Вміст легуючи х елементів нижче мінімального мінімальне середнє максимальне вище максимального прототип Вміст елементів, ваг. % Fe Mn Ті Аl Сr Мо W Nb Co Si Сu С Ni 21,0 2,5 3,6 0,5 1,0 0,1 0,8 0,9 0,4 0,09 решта 22,0 24,0 25,0 2,8 3,3 3,8 4,0 5,2 6,0 0,6 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 0,2 0,3 0,4 1,0 1,1 1,3 1,0 1,2 1,3 0,5 0,7 0,9 0,1 0,14 0,2 решта решта решта 27,0 4,0 6,3 1,2 1,8 0,6 1,5 1,4 1,0 0,3 решта 21,5 4,5 5,0 3,2 0,5 3,5 0,4 0,8 1,5 0,1 решта Отримані виливкивсіх 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. 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 4-5°С та значення КТР 1,40×10-6К-1, що є нижче ніж у сплаву прототипу. Таблиця 2 Ме ханічні властивості, КТР і інтервал кристалізації сплавів № сплаву 1 2 3 4 5 6 Ме ханічні властивості s 0,2 , Н/мм 328 342 346 350 356 325 2 Твердість за Вікерсом, HV (10) 210 248 250 258 265 200 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 1,45×10-6 15 4 4 5 12 3 Сплав може бути виплавлений як у лабораторних, так і в промислових умовах.