Зубопротезный сплав

А 6 1 к 6/04 12 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Физике-технический институт АН Беларуси (В)(73) Патентообладатель Физике-технический институт Академики наук Беларуси (В)Зубопротезный сплав, содержащий кобальт,хром, кремний, углерод, железо и марганец,отдшчающийся тем, что он дополнительно содержит рений при следующем соотношении компонентов, мас. .Изобретение относится к области металлургии, в частности к изысканию литейных прецизионных сплавов.Предлагаемый сплав может быть использован в зубопротезной технике в качестве материала для бюгельных протезов, съемных шинирующих аппаратов, применяемых при амфодонтозе, литых кламмеров и другихконструкций зубных и челюстных аппаратов. Материал, ПРСДНЗЗНЗЧЕЦЪЕЫИ ДЛЯ таких ИЗДЕЛИИ,выполняемых, как правило, методом точного литья под давлением, должен обладать высокими прочностью и твердостью, коррозионной СТОЙКОСТЬЮ И ТСХНОЛОГШЧНОСТЪЮ.В качестве аналогов известны кобальто-хромовые сплавы ( Пат. Ы 9 Ы 94229215, 4255190, 4263045, 4491561, 44592623 - все США. На 62 - 142737, Япония и Ы 9195428, ЧССР ). Высокие механические свойства этих сплавов достигаются путем легирования кобальтохромовой основы молибденом до 20,0, ва надием до 4,0, вольфрамом до 15,0, которые в настоящее время являются дорогими и дефицитными материалами. Неизбежное снижение литейных свойств,возникающее вследствие многокомпонентного высокого легирования, компенсируется дополнительным введением в состав сплава таких элементов, как (За, Ко, Си. В, 1, НЕ,2.1- и т.д., повышающих технологичность. Второй путь повышения механических свойств кобальто-хромовых сплавов - карбид з ВУ 1202 С 1 4нос упрочнение, реализуемое во многих известных сплавах путем введения в состав углерода до 0,5 , и формирования в структуре сплавов карбидной фазы маюсь. Это приводит К рЕЗКОМУ СНИЖЕНПЮ ЖИДКОТЕКУЧЕСТИ, ЯВЛБПО шейся основной технологической характеристикой, вследствие нарушения эвтектической структуры и увеличении интервала кристаллизации сплавов. Таким образом, для известНЫХ СПЛЗВОВ СУЩЕСТВУЕТ проблема СОЧЕТЗНИЯ высоких механических и технологических свойств.Известен кобалъто-хромовый сплав (КХС),который в настоящее время широко применяется в отечественной зубопротеаной технике. Химический состав этого сплава регламентируется ТУ 64-2-162-77 (мас.)кобальт 6165 хром 2528 никель 3,03,75 молибден 4,55,0 углерод 0,20,3 марганецне более 0,6 кремний не более 0,5 железо не более 1,0.Недостатками этого сплава являются низкие механические и литейные свойства, что ограничивает его применение в качестве материала ДЛЯ ЗУОНДЫХ ПрОТЕЗОВ СЛОЖНЫХ ТОНКОСТЕЕВЪЕХ конструкций и приводит к значительному росту процента бракованных изделий в процессе ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ.Вышеописанный сплав выбран авторами в качестве прототипа, как наиболее близкий к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату.Задачей настоящего изобретения является разработка сплава с высокими механическими и литейными свойствами.Поставленная задача решается введением нового элемента - рения в состав кобальтаХРОМОВОГО СПЛЗВЗ. при СЛЕДУЮЩЕМ СООТНОШЕНИИ компонентов (мас.Приведенные СООТНОШЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ООЕСПЕЧИЗВЗЮТ СОВОКУПНОСТЬ ВЫСОКИХ ТШТСЙНЫХ И МЕХЗНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СПЛВВЭ.СОПОСТНВИТЕЛЪНЫЙ анализ С прототипом ПОКВЗЬВВЕТ, ЧТО ЗЗЯВЛЯЕМОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ рЕШЕНИЕ ОТЛИЧЗЕТСЯ ОТ ИЗВЕСТНОГО НЛИЧИЕМ НОВОГО КОМПОНЕНТЗ, а ИМЕННО рения, И НОВЫМсоотношением входящих в состав элементов. Это свидетельствует о соответствии предлагаемого технического рещешш критерию новизна.Известно, что высокими литейными свойствами обладают сплавы, состав которых соОТВЕТСТВУЕТ ЭБТЕКТИЧЕСКОМУ. В МНОГОкомпонентной системе Со-Сг-Ме вопрос достижения высоких литейных свойств решается выбором сплавов, составы которых лежат вдоль желоба двойной эвтектики СоСг. Легирование данных сплавов с целью повышения специальных свойств эффективно ТОЛЬКО при УСЛОВИИ сохранения ЭВТЕКТИЧЕской структуры сплава и, как следствие, высокой технологичности.В качестве примера осуществлена плавка сплавов, химический состав которых представлен в таблице 1. Проведены механические и технологические испытания образцов сплавов, результаты которых представлены в таблице 2. Наряду с опытными сплавами проводилась выплавка н испытания в аналогичных условиях сплава, состав которого выбран за прототип (сплав Не 9).Сплавы вьшлавлялись в индукционной печи в корундовом тигле в среде аргона. В КВЧЕСТВЕ ЩИХТОВЫХ МЗТЕРИЗЛОВ служили КО бальт К 1, хром кристаллический Х 1,кремний Кр - 1, графитовый порошок и рений (ТУ 48-19-9244).Прочностные и пластические характеристики определялись методом статического растяжения по стандартной методикеДюрометрические испытания проводились на твердомере по методу Виккерса.Измерение жидкотекучести, которая является основной технологической характеристикой литейных сплавов, проводилось методом вакуумного всасывания по общепринятой методике (см. Худокормов Д.Н. Роль примесей в графитизации чугуна. Минск, Наука и техника - - 1968 ). Навеска массой 10020 О г расплавлялась в алундовом тигле. В тигель после расплавления при температуре около 1480 С вводилась кварцевая трубка диаметром 2,0 мм, соединенная с откачивающим насосом. Расплав засасывался в трубку при фиксированном давлении 100 мм рт. ст. Средняя длина ПОЛУЧЕНЕОГО СТЕРЖНЯ ОПРЕДЕЛЯЛНСЬ ПрВ трехкратном повторении опыта.Температура ликвидус и солидус определялась прямым методом путем записи кривых охлаждения с использованием платино-платино-родиевой термопары с торировкой шкалы температур по кривым охлаждения эталонных образцов, в качестве которых служили электролитический никель и катодная медь.Таблица 1. Химический состав исследуемыхсплавов , ПримечаниеПРИ МЕСИ ПО ВСЕМ СПЛЗБЗМНа Механические свойства Технологические свойства1. 7 1398-1383 2. 6 78 1385-1368 3. 5 80 1389-1372 4. 8 80 1388-1373 5. 5 64 1392-1325 б. 6 62 1405-1322 7. 5 65 1400-1353 8. 7 77 1384-1355 1111 Пределы по содержанию хрома ограничены, Рений оказывает рафинирующсе и модифиисходя из необходимости формирования эвтек- цирутощее действие. В процессе кристаллизатической структуры сплава. При содержании ции рений образует с неметаллическими хрома в сплаве ниже 32,0 (сплав Наб) об- включениями соединения, которые служат доразование карбидов Спад СохСь сопровожда- 5 полнительными центрами кристаллизации. ется вырождением эвтектической структуры Это способствует увеличению скорости кривблизи места образования зародышей карбидов сташшзации и интенсивному выделению теппо мере их роста. Дефицит хрома, вызванный лоты кристаллизации эвтектики, что его интенсивной диффузией к поверхности обеспечивает высокую жидкотекучесть спларастущего зерна карбида, приводит к форми- 10 нов. Введение 0,2 рения в состав сплавов рованшо в обедненной хромом области вторич- приводит к измельчению эвтектической струкной В - фазы. В результате, в сплаве с туры звтфЧ-ОЭ. Размер зерна сг- фазы уменьсодержанием хрома менее 32,0 реализуется шается с О,40,8 мкм до 0,2 О,5 мкм, что в структураБ-Рэвт.(ВО)С 123-хСохС 5, подобная значительной мере определяет высокий уроструктуре сплава, принятого за прототип. Уве- 15 вонь механических свойств у ренийсодержаличение интервала кристаллизации приводит щих сплавов. к снижению жидкотекучести. Механические Уменьшение содержания рения до 0,05 и свойства сплава также невысоки. кремния до 0,5 И, (сплав 1 Ч 97) приводит к сниПри увеличении содержания хрома выше жению жидкотекучести и механических 35,0 (сплав Не б) в сплаве формируется 20 свойств Увеличение содержания рения более структура, типичная для сплавов заэвтектиче- 0,2 и кремния более 15 (сплав Ы 98) ЯВского состава, содержащая первичные сх или ляется нецелесообразным, так как повьппение а - фазы, представляющие собой модификации степени легирования сплава не сопровождается твердого раствора кобальта в хроме, что при- ростом его эксплУаТадИОННЫх и технологичеводит к расширению интервала кристаллиза- 25 ских свойств. ции, и, как следствие, резкому снижению Из анализа результатов испытаний, приве жидкотекучести. ЦЕННЫХ В таблице 2, следует, ЧТО оптимальнымсочетанием механических и технологических свойств обладают сплавы Ы 9 Ы 9 1, 2, 3 и 4. Результаты сравнительных испытаний показывают, что предлагаемый сплав по сравнению с прототипом обладает более высокими механическгши и технологическими свойствами. Экономическая эффективность от использования предлагаемого сплава будет формиро ваться за счет увеличения ресурса эксплуатации изделия, снижения процента брака, роста полезного выхода металла и уменьшения труДОЗВТРЗТ, ВСЛЕДСТВИЕ ИСКЛЮЧЕНИЯ ДОВОДОЧНЬШ операций.Предлагаешй сплав предполагается внедрить в стоматологических полшшишпсах и других учреждениях зуботехническою профиля.Государственное патентное ведомство Республики Беларусь.