Спосіб багаторазової переплавки дентальних сплавів

Запропонований спосіб відноситься до галузі медицини, а саме до стоматології, до ортопедичної стоматології. Сучасне зубне протезування ставить за мету забезпечення високих естетичних, функціональних, фізикомеханічних та те хнологічних властивостей з убних протезів. В зв'язку з появою нових матеріалів та технологій, найбільш перспективним направленням при протезуванні дефектів зубів і зубни х рядів є застосування суцільнолитих конструкцій, які позбавлені багатьох недоліків, притаманних зубним протезам, виготовленим з використанням штампованих коронок та пайок. Одним із важливих переваг лиття, є можливість одержання монолітної конструкції, яка є виключно точною копією моделі, що забезпечує високу конструктивну міцність і зменшує необхідність подальшої технологічної обробки та забезпечує значне зниження затрат використаного сплаву. Для виготовлення незнімних суцільнолитих стоматологічних конструкцій необхідні якісні стоматологічні сплави та точні методи лиття. На сьогодні у практиці лікарів-стоматологів-ортопедів існує невеликий вибір вітчизняних матеріалів для виготовлення суцільнолитих протезів. В ортопедичній стоматології з цією метою використовують різні кобальтохромові та нікельхромові сплави, які за об'ємом виробництва є альтернативними благородним сплавам. Це обумовлено комплексом їх фізико-механічних властивостей, хімічною індиферентністю до біологічного середовища, їх ливарними характеристиками. Відомо понад 200 найменувань кобальтохромових і нікель хромових сплавів, однак більшість з них, як правило, надходять із закордону і мають велику вартість. Усі вони мають фактично однаковий склад але відрізняються своїми фізичними характеристиками: щільністю, інтервалами плавки, температурою лиття, коефіцієнтами термічного розширення, модулем еластичності, межею текучості при розтягуванні, межею міцності при розриві, твердістю, відносним подовженням, теплопровідністю. Від цих показників залежать технологічні та біологічні властивості суцільно литих стоматологічних конструкцій. Процес відливки суцільно литих стоматологічних конструкцій дає залишки невикористаного переплавленого матеріалу. Кількість не утилізованих відходів дентальних сплавів може досягати 50%. З огляду на високу вартість закордонних сплавів та відсутність вітчизняних, доступних використанню в клінічній практиці для надання ортопедичної допомоги широким верствам населення, виникає потреба не тільки в розробці нових високоякісних сплавів, а й у максимально економному використанні існуючих кобальтохромових та нікельхромових сплавів, шляхом їх багаторазової переплавки, що сприятиме економії та широкому впровадженню їх у практику ортопедичної стоматології. Відомі способи переплавки дентальних сплавів різного складу [Зотов В.М., Потапов В.П, Пряников В.А. Литейное дело в зуботехническом производстве // Зубной техник. - №1 (36 ). - 2003. - С.22-25; Фліс Н.С., Омельчук Н.А., Скрипник И.Л., Новаковская А.В., Бабаскин Ю.А., Дорошенко Н.Н. Возможности вакуумного литья стоматологических протезов из кобальто-хромовых сплавов // Матеріали першої міжнародної конференції "Актуальні проблеми ортодонтії". - Львів, 2000р.; Омельчук Н.А. Определение литейных характеристик нового биоинертного сплава "Пластокрист." // В кн.. Питання ортопедичної стоматологи. Збірник наукових праць. Полтава, 1997. - С. 123-224. Омельчук М.А. Розробка та клініко-експериментальне огрунтування нових кобальтохромових сплавів "Пластокрист" та "Керадент" в ортопедичній стоматологи: Автореф. Дс.... канд.. мед. наук. - К., 1997. - 33с.] Найбільш близьким до запропонованого є спосіб повторного переплаву сплаву "Пластокрист" [Фліс Н.С., Аксюта І.І., Омельчук М.А., Бобокал А.М. // Розробка технологічного процесу лиття заготовок зі сплаву "Пластокрист" з використанням повторного переплаву. // Актуальні проблеми ортопедичної стоматології. - Львів, 1996р.] що включає ретельне очищення поворотного залишку переплаву від формувальної суміші традиційними методами та двохразову вакуумну переплавку сплавів "Пластокрист" та "Керадент" з використанням легуючи х елементів заліза і марганцю, послідуюче відлиття заготовок зі сплаву в форми на основі АІ 2О3 та оцінку фізикомеханічних властивостей переплавленого сплаву, вимір параметрів механічних характеристик і дослідження хімічного складу зразків - моделей. Однак, відомий спосіб придатний лише для двохразової переплавки дентальних сплавів "Пластокрист" та "Керадент" і недостатньо ефективний, при виконанні запропонованого способу багаторазової переплавки дентальних сплавів. В основу корисної моделі поставлене завдання розробити спосіб багаторазової переплавки дентальних сплавів шляхом удосконалення відомого способу, досягти багаторазової переплавки поворотного залишку переплаву дво х дентальних сплавів, Remanium GM 700 і Remanium Cse, без зниження їх основних фізикомеханічних, хімічних та біологічних показників, забезпечити зменшення витрат сплавів і підвищення ступеню економічної ефективності виготовлення та експлуатації литих незнімних суцільнолитих конструкцій зубних протезів та покращити якість ортопедичного лікування. Поставлене завдання вирішують створенням способу багаторазової переплавки дентальних сплавів, що включає ретельне очищення поворотного залишку переплаву від формувальної суміші, вакуумну переплавку з додаванням легуючи х елементів і подальшим відлиттям заготовок одержаного сплаву та оцінку його фізикомеханічних, хімічних та токсико-морфологічних властивостей який, згідно корисної моделі, відрізняється тим, що виконують шестиразову переплавку двох дентальних сплавів, Remanium GM 700 і Remanium Cse, використовуючи в якості легуючих елементів рівну частину сплавів сертифікатної поставки, заготовки сплавів одержані після їх переплавки, обробляють в піскоструйному апараті і виконують термічну обробку при t=1000°C протягом часу достатнього для утворення окисної плівки сіруватого кольору. Спосіб переплавки дентальних сплавів здійснюють слідуючим чином. Виконують ретельне очищення поворотного залишку переплаву від формувальної суміші традиційними методами. Потім виконують послідовну шестиразову вакуумну переплавку двох дентальних сплавів, Remanium GM 700 і Remanium Cse, за режимом, вказаним фірмою-виробником "Dentaurum" (Німеччина). Переплавки проводять при температурі 1500°, 1600°, 1700°, 1800°, 1030°, 870° з додаванням легуючих елементів сплаву сертифікатної поставки. Після чого розплави переливають в литники з матеріала Cartorit-Super С і охолоджують. Відлитий метал обробляють в піскоструйному апараті і проводять першу термічну обробку при t=1000°C протягом 5 хвилин, потім видаляють піскоструйним апаратом окисну плівку і знову піддають термічній обробці при t= 1000°С 5 хвилин і так 2-3 рази до утворення якісної окисної плівки сіруватого кольору. Потім проводять дослідження зразків сплавів. Всі зразки піддають хімічному аналізу та металографічним дослідженням за загальновідомими в металургії методиками. Приклад Спочатку проводять дослідження двох дентальних сплавів, що підлягають шестиразовій переплавці, розподіливши стандартизовані сплави на дві групи. Їх паспортні характеристики є контрольними. В наступних таблицях представлені деякі складові та технічні характеристики сплавів. Хімічний склад досліджуваних сплавів контрольних груп Групи сплавів Назва сплаву Cr Ni Al 32,0 26,0 1 група Remanium GM 700 2 група Remanium CSe Co 61,2 61,0 Хімічний склад (у %) Mo Fe 5,0 11,0 Si Mn S Cl 0,7 1,5 0,7 1,0 0,4 Контролем служили зразки сплавів Remanium GM 700 (1 група) і Remanium CSe (2 група). До третьої дослідної групи віднесли кобальтохромовий сплав Remanium GM 700, після послідовного шестиразового вакуумного переплавлення за режимом, вказаним фірмою-виробником "Dentaurum" (Німеччина). Технічні характеристики досліджуваних сплавів Групи Назва сплаву фірмисплавів виробника 1 група Remanium GM700 2 група Remanium CSe Густина г/см 3 8,2 8,1 Коефіцієнт Інтервал термічного Твердість Відносна плавлення розширення 20Hv 10 подовженість С° 500°С×10-6К 390 4 1360-1380 14,1 195 1,5 1260-1350 t° литва 1370 1340 Температура плавлення 1410°С, час витримки 10 хвилин. Після чого розплав переливався в литники з матеріалу Cartorit-Super С і охолоджувався звичайним способом до кімнатної температури. Перед наступними переплавками проводили старанне відчищення залишків поворотного сплаву від формувальної суміші традиційними методами. Наступні переплавки проводили при температурі 1500°, 1600°, 1700°, 1800°, 1030°, 870°, з додаванням легуючих елементів сплаву сертифікатної поставки, причому 36 плавок виконували за 110 сек і 36 плавок протягом 220 сек кожна. Перепад температур від тигля печі до форми складав 100°С. Потім усі зразки піддягали термічній обробці при слідуючих умовах: 36 зразків Remanium GM 700 і Remanium CSe відлиті за 110 сек, охолоджували поступово. Таку ж кількість зразків охолоджували в 10% розчині повареної солі при кімнатній температурі. Подібним методом охолоджували зразки, відлиті за 220 сек. Температуру визначали термоелектричним термометром. Відлитий метал обробляли в піскоструйному апараті і проводили першу термічну обробку при t=1000°С протягом 5 хвилин, потім видаляли піскоструйним апаратом окисну плівку і знову піддавали термічній обробці при t=1000°С 5 хвилин і так 2-3 рази до утворення якісної окисної плівки сіруватого кольору. До IV-ї дослідної групи віднесли сплав Remanium CSe, який пройшов аналогічний шлях дослідження. Для дослідження отримували зливки у вигляді пластин завтовшки 0,4мм, поверхню яких піддавали піскоструйній очистці порошком оксиду алюмінію з дисперсністю 50мкм і обробляли шліфувальним папером на скляній пластинці з абразивним порошком і знежирювали парою при температурі 160°С. Із отриманих пластин вирізали по три типи зразків із кожної переплавки: для дослідження мікротвердості у вигляді пластин (10х10х2мм ); для виміру модуля пружності у вигляді циліндра довжиною 36мм і діаметром 3мм; 10 зразків для розтягування у вигляді двосторонніх лопаточок з розміром робочої частини 25х5х0,4мм. Зразки досліджувалися як у початковому стані, так і після послідовного переплаву в різних модифікаціях. Всі зразки підлягали хімічному аналізу та металографічним дослідженням за загальновідомими в металургії методиками. Було проведено визначення мікротвердості дослідних зразків сплавів Remanium GM 700 і Remanium Cse після шестиразової переплавки на приладі ПМТ-3 при різних навантаженнях на індентор (10, 20, 50, 100г). На кожному з досліджуваних зразків отримували по 10 відбитків і знаходили середнє значення. Для дослідження мікротвердості зразки досліджуємих сплавів додатково шліфували та полірували на замші з алмазною пастою до дзеркального блиску. Усереднені дані вимірів мікротвердості сплаву Remanium GM 700 у 20 точках в стані поставок і після кожного із шести послідовних переплавів при різних навантаженнях індентор представлені в наступній таблиці Величина мікротвердості (Hv, у ГПа) зразків (п=10) сплаву Remanium GM 700 при різних навантаженнях Зразок Початковий зразок 1 переплав 2 переплав 3 переплав 10г 7,9 6,7 6,6 5,9 20г 7,9 5,5 5,8 5,1 50г 6,8 5,8 5,2 5,4 100г 6,4 5,6 5,7 4,9 4 переплав 5 переплав 6 переплав 4,8 4,9 4,7 5,4 5,1 4,7 4,9 4,6 4,3 4,8 4,6 4,5 Визначення модуля пружності дослідних зразків сплавів Вимір модуля пружності проводили акустичним методом подвійного вібратора на резонансній частоті 73кГц, при амплітуді звукової хвилі Σ=10 -7 Модуль пружності зразків сплаву Remanium GM 700 Паспортні дані 230 1 переплав 231 2 переплав 234 3 переплав 220 4 переплав 215 5 переплав 220 6 переплав 223 Модуль пружності зразків сплаву Remanium CSe (Е, ГПа) Паспортні дані 170 1 переплав 188 2 переплав 195 3 переплав 190 4 переплав 196 5 переплав 193 6 переплав 192 З наведених в таблицях даних видно, що значення модуля пружності сплаву Remanium GM 700 залишається постійним після всіх шести переплавів і виповідає паспортним даним, а в переплавлених зразках сплаву Remanium Cse модуль пружності вище паспортних даних. Деформація розтягуванням - проводилася у розривній установці МРК-1 зі швидкістю деформації 0,2мм/хв. на зразках гантелеподібної форми з розмірами робочої частини 25х5х0,4мм. При цьому досліджувалися 10 зразків у початковому стані після литва, по 10 зразків сплаву після кожної переплавки. За одержаними деформаційними кривими визначали умовну межу рідиноплинності δ 0,2, межу міцності δпр. і максимальну деформацію до руйнування S max. Деформацію на згин проводили в установці МРК-1 з приставкою для чотири точкового вигину. З цією метою використовували зразки сплавів розміром 40х5х0,5мм із металів різних гр уп переплавки. Дослідження структури і поверхні руйнування дослідних зразків сплавів металів проводили на електронному мікроскопі JSM-820 з системою рентгенівського мікроаналізу Link AN 10/85 S шляхом побудови карт розподілу елементів із використанням відповідних ліній характеристичного рентгенівського випромінювання. Дослідження проводилися на поперечних шліфа х зразків, при цьому вивчався як хімічний так і фазовий склад, а також проводились фактографічні дослідження поверхонь руйнування зразків після деформації розтягуванням. Крім того проводилися рентген дослідження на дифрактометрі ДРОН-3,0. Морфологія поверхні зруйнованих після деформацій розтягуванням зразків досліджувалась також у сканую чому мікроскопі JSM-820 як у режимі поглинутих, так і в режимі відбитих електронів. Вивчалася бактеріальна активність дослідних сплавів металів у експерименті за допомогою водяних екстрактів із сплавів Remanium GM 700 і Remanium Cse. З метою виявлення впливу сплавів на тканини живого організму проводили токсико-морфологічне дослідження відповідно до ISO-10993-6, суть якого полягала у проведені операцій імплантації дослідним тваринам стандартних зразків сплавів досліджуваних металів Remanium GM 700 і Remanium Cse після шестиразової переплавки. Для оцінки специфічної дії кожного імплантованого зразка сплавів тваринам експериментальних груп проводили напівкількісну оцінку (у балах ) ступеню вираженості репаративнорегенеративних процесів у стінці капсули. Для перевірки якості і біосумісності стоматологічних протезів виготовлених із сплавів металів Remanium GM 700 і Remanium Cse після шестиразової переплавки, проводили клінічне обстеження та ортопедичне лікування пацієнтів незнімними суцільнолитими конструкціями на клінічних базах кафедри пропедевтики ортопедичної стоматології і ортодонтії Української медичної стоматологічної Академії та в ортопедичному відділенні обласної стоматологічної поліклініки м.Полтава. Обстеженню підлягали 120 пацієнтів віком від 25 до 60 років, з них 79 жінок (65,9%) і 141 чоловік (34,4%), які були розділені на 4 групи. За якісним і кількісним складом та фізико-технологічними властивостями сплави металів Remanium GM 700 і Remanium Cse після шестиразової переплавки, відповідають вимогам, щодо матеріалів, використання яких відбувається в біологічно активних середовищах організму людини. Підбір оптимального ступеню легування сплавів з використанням добавок стандартизованих сплавів, дав можливість одержати сплави з достатньою міцністю, пластичністю, рідиннотекучостю, біологічною інертністю і клінічними показниками, що відповідають міжнародним стандартам і забезпечують функціональні та естетичні властивості незнімних суцільнолитих стоматологічних конструкцій Токсикологічні та морфологічні дослідження реакції оточуючих тканин на імплантацію зразків не виявили структурних і функціональних змін у ділянках їх введення. Вперше проведена спектрометрія одержаних сплавів на предмет накопичення їх мікроелементів у ротовій рідині. Клінічне обстеження 120 пацієнтів, яким виготовляли ортопедичні конструкції з досліджуваних сплавів після їх шестиразової переплавки, показало, що рН слини, лізоцим, кисла та лужна фосфатази, різниця потенціалів у порожнині рота не перевищують допустимих норм та не мають протимікробної активності по відношенню до природньовегетуючих у порожнині рота мікроорганізмів, а значить не будуть викликати дисбактеріозу, що дуже важливо для гомеостазу порожнини рота. Стоматологічні конструкції за цитологічними дослідженнями клітинної реакції слизової оболонки порожнини рота та реакції крайового пародонту не викликають патологічних змін на клітинному рівні. Спосіб багаторазової переплавки дентальних сплавів дозволяє знизити ціну на зубні протези, тим самим забезпечує доступність протезування широким верствам населення. Якщо врахувати, що 1кг дентальних сплавів коштує 1695 гривень, то стає очевидним доцільність використання запропонованого способу практичній ортопедичній стоматології. Таким чином, на основі результатів клініко-експериментальних досліджень, можна зробити висновок, що запропонований спосіб багаторазової переплавки дентальних сплавів дозволяє виконувати шестиразову переплавку поворотного залишку переплаву двох дентальних сплавів Remanium GM 700 і Remanium Cse з одержанням сплавів високої чистоти і без зниження їх основних фізико-механічних, хімічних та біологічних показників, забезпечує зменшення витрат сплавів і підвищення ступеню економічної ефективності виготовлення та експлуатації литих незнімних суцільнолитих конструкцій зубних протезів та покращити якість ортопедичного лікування.