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-99 на основі нікелю, що містить (у ваг. %): 22,5 Сr, 9,5 Мо, 1,0 Nb. 1,0 Si, 0,5 Fe, Се 0,05, 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 рафінування введений дорогий рідкоземельний елемент - церій, який є тільки технологічною металургійною присадкою, що здорожує сплав. Найбільш близьким до запропонованого є 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). Коефіцієнт термічного розширення (КТР) відомого сплаву складає 1,41 × 10-6К-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 × 10-6К-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 додатково вводять вольфрам, титан і алюміній у наступному співвідношенні (ваг. %): Cr - 29,0-31,0; Mo - 2,0-3,0; W - 4,0-5,5; Ті - 1,8-2,2; Al - 1,5-2,0; Ni - решта. Введення в сплав вольфраму, титану і алюмінію підвищує механічні характеристики. Запропонований сплав не потребує рафінування церієм. При вмісті хрому менше 29,0ваг. % знижується міцність і твердість сплаву. При вмісті хрому більше 31,0ваг. % 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 4,0ваг. % знижується міцність і твердість сплаву. При вмісті молібдену більше 3,0ваг. % та вольфраму більше 5,5ваг. % склад сплаву віддаляється від евтектичного, збільшується інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті титану менше 1,8ваг. % і алюмінію менше 1,5ваг. % знижується міцність і твердість сплаву. Збільшується його інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті титану більше 2,2ваг. % і алюмінію більше 2,0ваг. % збільшується кількість інтерметалідів Nі3Ті і Ni3Al, 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 легуючих елементів нижче мінімального мінімальне середнє максимальне вище максимального прототип Cr 28,2 29,0 30,1 31,0 32,0 24 Mo 1,7 2,0 2,6 3,0 3,3 10 W 3.5 4,0 4,8 5,5 5,6 Вміст елементів, ваг. % Ті Al Si 1,6 1,4 1,8 1,5 2,0 1,7 2,2 2,0 2,3 2,1 1,5 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 Механічні властивості, КТР і інтервал кристалізації сплавів № сплаву 1 2 3 4 5 6 σ0,2, Н/мм2 334 372 376 380 388 330 Механічні властивості Твердість за Вікерсом, HV (10) 202 229 232 235 244 180 КТР, K-1 1,40 × 10-6 1,41 × 10-6 1,41 × 10-6 1,41 × 10-6 1,41 × 10-6 1,41 × 10-6 Інтервал кристалізації, °С 94 23 22 24 87 60 Як видно з приведених у табл. 2 даних при вмісті легуючих 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 × 10-6К-1 і інтервалом кристалізації 22-24°С. Сплав може бути виплавлений як у лабораторних, так і в промислових умовах.