Ортопедичний сплав на основі нікелю

Винахід відноситься до сплавів переважно медичного призначення, які застосовуються в ортопедії та ортопедичній стоматології для виготовлення зубних протезів з керамічним покриттям. 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 низькі міцність і твердість. 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 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 (600С) кристалізації (tн-tк =1360-13000С). 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 0,5, 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 (600С) кристалізації (tн-tк =1310-12500С), використання для рафінування рідкоземельного елемента церію, який є тільки металургійною присадкою, 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, ніобій та кремній додатково вводять вольфрам, кобальт і титан у наступному співвідношенні (ваг. %): Сr 26,0-29,0 Мо 3,8-4,2 W 9,2-10,0 Nb 0,7-0,9 Co 7,3-8,5 Ті 0,6-1,1 Si 0,5-0,9 Ni решта Введення в сплав вольфраму, кобальту та титану підвищує його механічні характеристики. Запропонований сплав не потребує рафінування церієм. При вмісті хрому менше 26,0ваг. % і більше 29,0ваг. % склад сплаву віддаляється від евтектичного, збільшуючи інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті молібдену менше 3,8ваг. %, вольфраму менше 9,2ваг. %, ніобію менше 0,7ваг. % та кобальту менше 7,3ваг. % знижується міцність і твердість сплаву. При вмісті молібдену більше 4,2ваг. %, вольфраму більше 10,0ваг. %, ніобію більше 0,9ваг. % та кобальту більше 8,5ваг. % склад сплаву віддаляється від евтектичного, збільшується інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті титану менше 0,6ваг. % знижується міцність і твердість сплаву. Збільшується його інтервал кристалізації, що приводить до хімічної неоднорідності виливки по об'єму. При вмісті титану більше 1,1ваг. % збільшується кількість інтерметалідів Ni 3Ti, 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 0,9ваг. % підвищується крихкість сплаву за рахунок появи на границях зерен крихкої фази Ni3Si. Елементи, що вводяться в сплав, підвищують твердість і міцність при збереженні значення КТР і забезпечують мінімальний інтервал його кристалізації, що близький до евтектичного (псевдоевтектичного). Тому будь-яке відхилення в той чи інший бік приводить до збільшення інтервалу кристалізації і підвищує концентраційну неоднорідність внаслідок розвитку лікваційних процесів. Зміна кількості кожного з легуючи х елементів спричиняє необхідність комплексної корекції складу сплаву у відношенні інших елементів. 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 25,2 26,0 27,3 29,0 29,6 22,5 Мо 3,1 3,8 4,0 4,2 4,6 9,5 W 8,6 9,2 9,6 10,0 10,4 Nb 0,5 0,7 0,8 0,9 1,1 1,0 Вміст елементів,ваг. % Co Ті Si 7,0 0,4 0,4 7,3 0,6 0,5 7,8 0,8 0,7 8,5 1,1 0,9 8,9 1,3 1,1 1,0 Fe 0,5 Се 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 2 Ме ханічні властивості, КТР і інтервал кристалізації сплавів Ме ханічні властивості Інтервал кристалізації, КТР, K-1 0 С Твердість за Вікерсом, HV (10) s0,2 , H/мм 2 1 364 207 84 1,41×10-6 2 370 213 26 1,40×10-6 3 372 215 21 1,40×10-6 -6 4 375 216 23 1,40×10 5 380 220 76 1,40×10-6 6 330 180 60 1,40×10-6 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 1,4×10-6К-1 і інтервалом кристалізації 21-260С. Сплав може бути виплавлений як у лабораторних, так і в промислових умовах. № сплаву