Зубопротезный сплав

61 6/04 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие Минский НИИ радиоматериалов(72) Авторы Гуринович Валентина Ивановна Лисицын Владимир Федорович Савицкая Елена Викторовна Алипчиков Сергей Михайлович Щурин Валерий Николаевич(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие Минский НИИ радиоматериалов(57) Зубопротезный сплав, содержащий хром, вольфрам, кремний, углерод и кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит железо при следующем соотношении компонентов, мас. хром вольфрам кремний углерод железо кобальт(56)4123606 1, 1993.1202 1, 1996.2009247 1, 1994.1573042 1, 1990.07216484 , 1995. Предлагаемое изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности к изысканию литейных прецизионных сплавов, и может быть использовано в зубопротезной технике в качестве материала для металлической основы для металлокерамических (МК)-протезов. Устойчивое применение в отечественной и зарубежной стоматологической практике имеют никельхромовые сплавы 88,99 (фирма , ФРГ),(фирма Крр , ФРГ) 1. Эти сплавы обладают относительно низкой температурой плавления и удовлетворительным термическим коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). Однако следует отметить в качестве недостатка их сравнительно малую 6232 1 твердость и прочность. Кроме того, исследованиями подтверждено, что высокое содержание никеля в сплаве (более 60 ) часто является причиной возникновения аллергической реакции в организме человека. И пациентам с повышенной чувствительностью к никелю использование никелевых сплавов не рекомендуется 2. Широкую известность и устойчивое применение в качестве материала для металлической основы МК-протезов имеют сплавы на основе кобальт - хром - (фирма, ФРГ), - (фирма , ФРГ) 3, КХС (ТУ 64-2-162-77,завод медицинских полимеров, г. Санкт-Петербург, Россия), которые содержат в своем составе 40-60 мас. кобальта и 25-31 мас. хрома. Основными легирующими элементами являются молибден, никель, кремний, углерод. Выбор композиции определяется стремлением к достижению наилучшего сочетания твердости, прочности, пластичности, технологических свойств и термического коэффициента линейного расширения. Это обеспечивает ресурс работы зубопротезного изделия без поломок и деформаций, сколов и отслаиваний облицовочного слоя и высокую технологичность. Другие запатентованные сплавы представляют сложнолегированные композиции с широким спектром физико-механических и технологических свойств. Схемы легирования этих сплавов предполагают формирование оптимального сочетания свойств. Комплексное решение этой задачи затруднено, так как зачастую приобретение положительных свойств вследствие легирования сопровождается снижением других свойств. Известен сплав по патенту ФРГ 3415249, МПК А 61 К 6/04, 1985. Этот сплав содержит(мас.) кобальт 54-60, хром 23-28, вольфрам 6-10, марганец 1-3, кремний 1-2,5, ниобий 0,51,5, тантал 0,5-1,5, иридий 1-3, РЗМ до 0,8. Хорошая адгезионная способность сплавов к сцеплению с керамикой достигается легированием РЗМ, введение и однородное распределение которых в сплаве является сложной технологической задачей. С возрастанием концентрации РЗМ в сплаве склонность к появлению горячих трещин увеличивается. Усложнение химического состава сплавов, как правило, приводит к возрастанию интервала кристаллизации, снижению литейных свойств и повышению стоимости 4. Сплав по заявке ФРГ 3941820, МПК А 61 К 6/04, С 22 С 19/07, 1991 содержит в своем составе (мас. ) хром 28,5-29,5, молибден 6,4-6,55, марганец 0,75-0,85, кремний 0,65-0,75,углерод 0,18-0,22, азот 0,17-0,20, кобальт - остальное. Сплав обладает относительно большим ТКЛР (14,710-6 К-1) и высокой температурой плавления (1535 С), что снижает технологичность сплава при изготовлении металлокерамических изделий. Введение молибдена в состав сплава повышает прочность и твердость сплава, но склонность к горячим трещинам увеличивается 5. Наиболее близким к предлагаемому сплаву является сплав по заявке ФРГ 4123606,МПК А 61 К 6/04, С 22 С 19/07, 1993, содержащий (мас. ) хром 20-25 вольфрам 4-6 марганец не более 0,9-1,8 молибден 6,5-8 кремний 0,9-1,8 РЗМ 0,15-0,35 кобальт остальное. Недостатками этого сплава являются сложность механической обработки изделий,связанная с высокой твердостью, и склонность к горячим трещинам 6. Задачей настоящего изобретения является создание сплава для МК-протезов с низкой температурой плавления, относительно невысоким ТКЛР и повышенными пластическими свойствами. Поставленная задача решается введением в сплав, содержащий кобальт, хром, вольфрам,кремний и углерод, дополнительно железа при следующем соотношении компонентов 6232 1 хром 28,0-30,0 железо 8,0-10,0 вольфрам 4,0-5,0 кремний 1,8-2,5 углерод 0,18-0,22 кобальт и примеси остальное. Приведенное соотношение компонентов обеспечивает значительное снижение температуры плавления, оптимальное сочетание прочностных, пластических и теплофизических характеристик. Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного наличием нового компонента, а именно железа, и новым соотношением элементов. В качестве примера осуществлена плавка сплавов, химический состав которых представлен в табл. 1. Результаты механических и технологических испытаний образцов сплавов представлены в табл. 2. Сплавы выплавлялись в индукционной печи в корундовом тигле в среде аргона. В качестве шихтовых материалов служили кобальт К 1, хром кристаллический 1, кремний Кр-1, графитовый порошок, вольфрам ВО, армко-железо марки а. Прочностные и пластические характеристики определялись методом статического растяжения по стандартной методике (ГОСТ 1497-73). Дюрометрические испытания проводились на твердомере по методу Виккерса. Температура ликвидус и солидус определялась путем записи кривых охлаждения прямым методом с использованием платино-платино-родиевой термопары, с тарировкой шкалы температур по кривым охлаждения эталонных образцов, в качестве которых служили электролитический никель и катодная медь. Таблица 1 Химический состав исследуемых сплавовсплава 1 2 3 4 5 6 7 8 Заявка ФРГ 4123606 примеси по всем сплавам М 0,5-0,6 Се 0,250,15 6232 1 Таблица 2 Свойства исследуемых сплавовсплава 1 550 260 2 520 250 3 530 250 4 530 240 5 500 230 6 570 270 7 590 280 8 490 230 Заявка ФРГ 910 6 340 14,3 1430-1480 4123606 Пределы по содержанию хрома ограничены, исходя из необходимости формирования комплекса высоких механических свойств. При содержании хрома ниже 28,0 мас. (сплав 5) наблюдается снижение прочностных свойств и твердости. При увеличении содержания хрома выше 30,0 мас. (сплав 6) происходит снижение пластических свойств. При содержании вольфрама выше 5 масс. (сплав 7) наблюдается охрупчивание сплава и некоторое повышение температуры плавления. Снижение содержания вольфрама ниже 4 мас. (сплав 8) приводит к некоторому возрастанию ТКЛР. Введение кремния в сплав оказывает положительное действие на литейные свойства. Повышение содержание кремния свыше 2,5 мас. несколько охрупчивает сплав. Введение железа и углерода в сплав способствует снижению температуры плавления,повышению жидкотекучести и достижению оптимального сочетания прочностных и пластических свойств. Уменьшение содержания углерода ниже 0,18 мас. (сплав 5) приводит к снижению предела прочности сплава. Повышение содержания углерода выше 0,22 мас. (сплав 6) способствует охрупчиванию сплава. При содержании железа менее 8,0 масс. сплав обладает низкими пластическими свойствами и высокой температурой плавления. Повышение содержания железа более 10,0 мас. приводит к снижению прочностных свойств. Из анализа результатов испытаний, приведенных в табл. 2, следует, что оптимальным сочетанием механических, теплофизических и технологических свойств обладают сплавы 1, 2, 3, 4. Сравнительный анализ свойств предлагаемого сплава показывает, что новый сплав обладает низкой температурой плавления, высокими пластическими свойствами и удовлетворительной величиной ТКЛР. Применение предложенного материала позволит получить качественные и надежные металлокерамические зубопротезные изделия при низких технологических затратах. Источники информации 1. Суперметалл - металлургический завод. Каталог сплавов для стоматологии, изготовляемых АООТ. 1995. 2... . . , 1982, 48, 1, 102-105. 3. Стоматология-91, Стоматология-95. Материалы выставок. 4. Патент ФРГ 3415249, МПК А 61 К 6/04, 1985. 5. Заявка ФРГ 3941820, МПК А 61 К 6/04, С 22 С 19/07, 1991. 6. Заявка ФРГ 4123606, МПК А 61 К 6/04, С 22 С 19/07, 1993. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4