Сплавы благородных металлов

Сплавы золота

Золото – желтый, мягкий, ковкий, тягучий металл, не окисляю­щийся ни при какой температуре, не растворяющийся в кислотах и щелочах, растворяющийся только в царской водке. Золото облада­ет высокой пластичностью; устойчиво к воде, воздуху и физиологи­ческим жидкостям. Золото для изготовления зубных протезов применяют с древних времен (IX–VI вв. до н.э.). В настоящее время оно широко использу­ется в стоматологии в виде сплавов с медью и другими металлами. Чистое золото в этих целях не применяют, так как оно является слишком мягким металлом. Сплавы золота различают по процентному содержанию золота. Чистое золото обозначают 1000-й пробой. Помимо метрической пробы, в России существовала до 1927 г. и золотниковая, в основу которой положена весовая единица – фунт, состоящая из золотни­ков (химически чистое золото обозначалось 96-й пробой). Одна золотниковая проба равна 1000:96 = 10,4 метрической про­бы. Следовательно, для перевода золотниковой пробы в метричес­кую необходимо умножить показатель золотниковой пробы на ко­эффициент 10,4. Помимо русской метрической системы, существует каратная система. Карат является единицей массы и равен 0,12 г. По каратной системе исчисляется ценность алмазов и других драго­ценных камней. Для перевода каратной системы в метрическую сле­дует показатель каратной системы умножить на 41,66. Наиболее распространены сплавы золота 900-й и 750-й пробы. Золото 900-й пробы используют для изготовления штампованных и цельнолитых коронок, а 750-й пробы – для изготовления кламмеров, вкладок, литых частей бюгельных протезов. Сплав 900-й пробы содержит 90% золота, 4% серебра и 6% меди, а 750-й – 75% золота, 8% серебра, 9% меди и 8% платины. Платина и медь делают его бо­лее твердым, упругим. Если в сплав 750-й пробы добавить 5-10% кадмия, то температура плавления снижается до 750– 800°С и сплав можно использовать как припой. Температура плавления сплавов золота 900-й и 750-й пробы около 1000°С.

Сплавы палладия и серебра

В последние годы широкое распространение получили сплавы на основе палладия и серебра. Они относительно недороги, техноло­гичны, характеризуются высокой механической прочностью и высо­кими антикоррозийными свойствами. В большинстве таких сплавов серебро является основой, а палладий придает им антикоррозийность. Л.С.Липец в начале 1930-х годов предложил сплавы с содержанием палладия (18 и 30%). В последние годы выпускаются сплавы: ПД-250, ПД-150, ПД-140, содержащие палладия от 13,5 до 24,5%. Кроме серебра и палладия, сплавы содержат небольшие количества легирующих элементов. Используются металлы: медь, алюминий, оло­во, висмут, сурьма, свинец, кадмий, цинк, магний. Для улучшения ли­тейных и антикоррозийных качеств в сплав добавляют до 10% золота. В настоящее время применяется сплав серебра – 11%, палладия – 11%, золота – 6%. А для изготовления каркасов для металлокерамики исполь­зуются более 60 сплавов на основе палладия. Палладий входит в со­став сплавов, применяемых для изготовления каркасов металлокерамических зубных протезов, так как фарфор лучше соединяется с поверхно­стной оксидной пленкой сплавов на основе палладия.

Сплавы железа

Сталями называются железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода до 1,7%. В ортопедической стоматологии применяют толь­ко специальные малоуглеродистые хромоникелевые легированные стали. Легированные стали – железоуглеродистые сплавы с мини­мальным содержанием специально введенных в сплав элементов (хром, никель, молибден, титан и др.), обеспечивающих получение сплавов с нужными свойствами. Основу всех сталей составляет железо, они также содержат хром, никель и небольшое количество углерода для улучшения литейных, прочностных и других свойств сталей, к ним делают добавки. Добавки никеля, хрома и кобальта дают так называемые нержавеющие стали, отличающиеся особой антикоррозийной устойчивостью по отноше­нию к кислотам и другим агрессивным средам. Эти качества стали особенно необходимы и ценны, так как в полости рта коррозия мо­жет возникнуть от действия сплава, кислых щелочей, вводимых с пищей, от поваренной соли и др.

В настоящее время в ортопедической стоматологии широкое рас­пространение получили хромоникелевые сплавы. Для всех марок не­ржавеющих сплавов, состоящих в основном из сплава железа, углеро­да, хрома, установлены следующие буквенные обозначения элемен­тов, входящих в их состав: хром, титан, ниобий, ни­кель, молибден, марганец, кремний, вольфрам, алюминий.

Для изготовления штампованных коронок и паянных мостовидных протезов используется нержавеющая сталь марки 1Х18Н9Т. Ци­фры данной марки означают, что в нее входят 0,1% углерода, 18% хрома, 9% никеля, титана; оставшееся процентное содержание вос­полняется железом и незначительным количеством нежелательных примесей (сера, фосфор до 0,02%). Хром придает сплаву антикоррозийную устойчивость, никель – пластичность, делает его ковким, облегчает обработку давлением. Для предупреждения образования карбидов хрома, которые появля­ются в сплаве при термической обработке, в состав стали вводят ти­тан, вступающий в связь с углеродом. При этом образуется карбид титана, а образование карбидов хрома прекращается. Это предотвра­щает межкристаллитную коррозию.

Температура плавления нержавеющей стали – 1450°С. Усадка при плавлении – 2,7-3% от объема.

Сплавы титана

В последнее время созданы новые сплавы металлов, имеющие по­вышенные качественные характеристики: биологическую инерт­ность, высокую удельную прочность, отличную химическую стой­кость по отношению ко многим агрессивным средам, низкий коэф­фициент усадки при литье. К таким перспективным конструкцион­ным материалам относятся сплавы титана. Их' физические, химические и механические- свойства открывают широкие возмож­ности использования во многих отраслях промышленности. В меди­цине у титана нет конкурентов по удельной прочности и коррозион­ной стойкости, в связи с чем он быстро завоевал признание и выхо­дит на этап широкого внедрения в хирургическую (имплантология) и ортопедическую стоматологию. Анализ данных научных исследова­ний последнего времени убедительно показывает практически неог­раниченную возможность обработки сплавов титана известными в зубопротезной технике методами (штампованием и литьем). Из со­единений титана в зуботехнической практике применяется двуокись титана (TiO2). Она представляет собой белый порошок, который ис­пользуется в качестве замутнителя при производстве пластмасс, а также при приготовлении лаков для покрытия металлических час­тей зубных протезов. Однако в зубном протезировании можно при­менять не только соединения титана с кислородом, но и конструкци­онный титан – легкий, прочный, биологически инертный, хорошо поддающийся обработке металл. Титановые имплантаты вживляют в костную ткань челюсти. Стандартные верхушечные штифты из ти­тана используются для закрытия корневого канала при его резекции. Для ортопедической стоматологии интересен также факт приме­нения титановой металлокерамики и возможность химического и электролитического полирования титана. Биологическая индифферентность, немагнитность, малый удельный вес, высокая прочность, коррозионная стойкость во мно­гих агрессивных средах, нетоксичность и доступность, дешевизна сделали титан и его сплавы почти универсальным и необходимым материалом не только в технике, но и в медицине, особенно в орто­педической стоматологии.

Применяют различные марки титановых сплавов. Для металлокерамики используют сплав Тi -6АG-4V. Для изготовления вкладок, штифтовых конструкций, коронок, мостовидных протезов, каркасов бюгельных протезов, имплантатов, а также мелкого медицинского инструментария применяются сплавы ВТ1Л, ВТ5Л, ВТ6Л. Высокая коррозионная стойкость, биологическая инертность титана и его сплавов позволяют широко применять их в имплантологии. Эти сплавы наиболее перспективны. Широко применяют следующие сплавы титана: ВТ1-00, ВТ1-010,

Тi -6АG-4V и др.

Сплавы на основе никеля, кобальта, хрома.

Высокая стоимость благородных металлов, их недостаточная прочность и высокая теплопроводность побудили к поиску новых сплавов на основе никеля, хрома, кобальта и др. В настоящее время широкое распространение получили сплавы, не содержащие железа: хромокобальтовые и хромоникелевые. Они применяются для изго­товления современных металлокерамических, бюгельных протезов и протезов с литым базисом.

С 1953 г. в нашей стране выпускается кобальтохромовый сплав (КХС). Основу его составляет кобальт, имеющий высокие механиче­ские свойства. Молибден придает сплаву, мелкокристаллическую структуру, что также усиливает прочность. Марганец повышает каче­ство литья, понижает температуру плавления, способствует удале­нию газов и сернистых соединений. В настоящее время выпускают следующие виды кобальтохромомолибденовых сплавов:

Углеродсодержащие:

1) бюгодент СС5 (63% кобальта, 27% хрома, 5% молибдена, 3,5% – никель, марганец, кремний, углерод);

2) бюгодент ССЕ;

3) бюгодент ССН.

Бюгодент СС5 включает бор и кремний, что повышает жидкотекучесть и понижает температуру плавления.

Не содержащие углерод:

1) КХ – дент С5, аналогичен сплаву бюгодент ССS, но не содер­жит углерода;

2) КХ – дент СЕ, не содержит никеля;

КХ – дент СL. Содержит бор и имеет повышенное содержание углерода.

Эти сплавы более простые и дешевые. Для изготовления карка­сов металлокерамических протезов в основном используются спла­вы двух групп – на основе никеля (Ni-Сг) и на основе кобальта (Со-Сг). Сплавы обеих групп содержат добавки хрома для увеличе­ния коррозионной стойкости и уменьшения способности к потуск­нению. Никелевые сплавы содержат добавки алюминия и титана для повышения прочности. Бериллий снижает температуру плавления никелевых сплавов и обеспечивает увеличение абсолютного удлине­ния в обеих группах. При тех же режимах тепловой обработки свой­ства сплавов на основе кобальта меняются очень незначительно. Не­благородные сплавы для металлокерамики по своим литейным свойствам хуже благородных. Для улучшения литейных свойств в со­став никелевых сплавов вводят бериллий, обладающий значитель­ной токсичностью. Выведение его из состава никелевых и кобальто­вых сплавов приводит к ухудшению литейных свойств последнего, увеличивает поры, внутренние пустоты, что приводит к снижению коррозийной стойкости сплавов.

Кобальтовые сплавы имеют лучшую, по сравнению с никелевыми, биосовместимость и превосходные физико-механические свойства.

Для изготовления стандартных деталей зубных протезов (зубы, каркасы и т.п.) КХС не используют из-за большой твердости и труд­ностей припасовки. Так же, как и нержавеющая хромоникелевая сталь, кобальтохромовый сплав не соответствует цвету естественных зубов. Изделия из КХС трудно полируются механическим способом, для придания им зеркального блеска требуется электрополировка.

С учетом отрицательных качеств, применяемых в ортопедиче­ской стоматологии основных или конструкционных сплавов, идет постоянный поиск новых материалов. В настоящее время созданы сплавы, имеющие меньшую усадку, повышенную удельную проч­ность, химическую стойкость ко многим агрессивным средам и био­логическую инертность в полости рта. К таким материалам относят­ся сплавы на основе титана ВТ5Л и ВТ 1-00.

С целью придания протезам лучших декоративных свойств предложены материалы, внешне имитирующие протезы из золотых сплавов. В качестве защитно-декоративного покрытия используют, в основном, нитрид-титановые и титан-цирконевые соединения, напыленные в вакууме на протез из стали или КХС. Несмотря на повышенную износостойкость, индифферентность к биологичес­ким средам, эти материалы не решают одну из главных задач зуб­ного протезирования – восстановление эстетической нормы.

Данная задача может быть почти полностью и достаточно успеш­но решена, если в одной конструкции протеза соединить эстетичную пластмассу или керамику с прочными металлическими сплавами. Соединение, например, фарфоровой массы, восстанавливающей в полном объеме эстетические нормы, с металлической основой, за­ключенной внутри протеза, достигается, главным образом, путем спекания их в вакууме во время обжига фарфора.