книги из ГПНТБ / Богословский, С. Д. Высокочастотное литье в зубопротезной технике

СПЛАВЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗУБНЫХ ПРОТЕЗОВ

В настоящее время как в нашей стране, так и за ру­ бежом известны только два вида сплавов для изготовле­ ния цельнолитых конструкций съемных зубных проте­ зов— сплавы золота с платиной или палладием и кобальто-хромовые сплавы. Применение в стоматологи­ ческой практике нержавеющих сталей типа Х18Н9Т и т. п. может быть оправдано только для таких видов зуб­ ных протезов, функциональный характер которых не тре­ бует изготовления их из сплавов высокой упругости и твердости. Нержавеющая сталь вполне пригодна для отливки промежуточных звеньев ,в несъемном зубном

протезе.

Из неблагородных сплавов нержавеющая сталь пока что остается единственным материалом для изготовле­ ния штампованных зубных коронок и других штампован­ ных и гнутых частей зубных протезов. При соответству­ ющих условиях формовки, плавки и литья, особенно используя нагрев т.в.ч., из нержавеющей стали можно получить полукоронки и другие виды микропротезов значительной точности. Не исключена возможность по­ лучения из нержавеющей стали и цельнолитых несъем­ ных зубных протезов мостовидного характера вместе с опорными коронками любого вида.

Однако для изготовления каких бы то ни было кон­ струкций как паяных, так и цельнолитых частичных съемных зубных протезов нержавеющая сталь Х18Н9Т имеет существенные недостатки: высокий процент усадки при литье — до 3%, неудовлетворителен показатель пре­ дела пропорциональности этой нержавеющей стали, со­ ставляющий всего лишь около 30 кГ/мм2, что более чем в 2 раза ниже показателя предела пропорциональности кобальто-хромового сплава. Этот показатель имеет ис­ ключительно важное значение для сплавов, используе­ мых для цельнолитых объемных зубных протезов, так как он определяет величину нагрузки, необходимую для того, чтобы обусловить остаточную деформацию ма­ териала. Это значит, что низкий показатель предела пропорциональности нержавеющей стали непременно приведет к деформации дуг и плохой функции кламмеров в протезах, изготовленных из такой стали. Лучшими литейными качествами, чем сталь Х18Н9Т, т. е. плотно­

го

стью отливок и внешним видом, отличается сталь

Х25Н19С2.

Сплавы золота с платиной, содержащие 5—8% пла­ тины, а иногда еще и небольшой процент палладия, по­ зволяют создавать более точные конструкции объемных зубных протезов средней сложности как паяных, так и цельнолитых. Сплав этот технологичен, он не требует сложной паяльно-литейной аппаратуры. Для формовки изделий из этого сплава могут быть использованы про­ стейшие формовочные материалы с содержанием гипса в качестве связки. Протезы из золото-платинового сплава легко обрабатываются и полируются. Однако высокая стоимость золото-платиновых сплавов делает изготовля­ емые из них протезы малодоступными для широкого внедрения в стоматологическую практику. Кроме того, физико-механические свойства золото-платиновых спла­ вов не полностью удовлетворяют требованиям, предъяв­ ляемым к сплавам для изготовления современных кон­ струкций объемных протезов при частичном дефекте зуб­

бальто-хромового сплава. Это значит, что отдельные кон­ структивные элементы в протезе, изготовленном из зо­ лото-платинового сплава, например дуга, должны быть во столько же раз, т. е. в 2'/2 раза, усилены в сечении по сравнению с дугой из кобальто-хромового сплава. Иначе дуга будет чрезмерно податливой и не обеспечит надле­ жащего распределения нагрузки на опорные зубы при пользовании протезом. Удельный вес золото-платинового сплава (около 20) в 2'/2 раза выше кобальто-хромового сплава. Низкий модуль упругости золото-платинового сплава и его высокий удельный вес приводят к тому, что изготовляемые из него протезы оказываются во много раз тяжелее протезов из кобальто-хромовых сплавов. Важное значение имеет и твердость сплава. Чем выше твердость сплава, тем устойчивее против истирания сде­

ное явилось причиной того, что за последние 20 лет зо­ лото-платиновый сплав стал вытесняться в стоматологии

21

кобальто-хромовыми Сплавами для изготовления цельно­ литых конструкций съемных протезов.

Кобальто-хромовые сплавы на данном этапе разви­ тия ортопедической стоматологии являются единствен­ ными сплавами, позволяющими изготовить любые сов­ ременные конструкции цельнолитых съемных зубных протезов. Они отличаются значительной твердостью и упругостью. Такне сплавы под различными названиями (івиталлиум, визил, вириллиум, тикониум, оралиум, руба-

никеля. Сплавы могут содержать в виде примеси и не­ большое количество железа (до 0,5%).

Значение отдельных легирующих элементов:

тельном количестве кобальт применяется для изготовле­ ния магнитных сталей. В сплавах для зубных протрзов кобальт является основой, обеспечивающей высокие механические свойства протезов.

Хром придает сплаву красивую окраску, обеспечива­ ет ему большую твердость, высокую кислотоустойчивость

иантикоррозийность.

Молибден вводится., для улучшения межкристаллит­

ной структуры сплава. Он придает сплаву мелкозернис­ тость, что имеет большое значение для повышения проч­ ности изделий, особенно мелких деталей, ¡какими и яв­ ляются элементы цельнолитого съемного зубного

протеза.

Никель способствует повышению вязкости сплава, а также усиливает стойкость его против коррозии.

22

Марганец является хорошим поглотителем газов, по­ нижает температуру плавления и способствует удалению вредных сернистых соединений в сплаве.

Кремний вместе с марганцем придает сплаву жидко­ текучесть и улучшает его литейные свойства. Однако наличие в сплаве этих двух легирующих элементов ог­ раничивается определенными пределами (не более 0,5%), повышение которых приводит к хрупкости

сплава.

Углерод крайне необходим в сплаве для улучшения его структуры, повышения твердости и прочности. Одна­ ко содержание углерода в сплаве не должно превышать 0,25—0,35%, иначе углерод окажет обратное действие, сделав сплав хрупким и інепригодным.

Вредными примесями для кобальто-хромовых спла­ вов являются сера и фосфор, а также газообразные при­ меси — азот, водород и кислород, ухудшает свойства

сплава железо.

Кобальто-хромовые сплавы указанного химического состава широко применяются в ряде отраслей промыш­ ленности для отливки наиболее ответственных деталей, которые должны обладать большой прочностью и высо­ кой жаростойкостью.

Прочностные качества кобальто-хромовых сплавов, высокая химическая стойкость и индифферентность их к тканям живого организма позволили широко внедрить эти сплавы не только в стоматологическую практику, но и в другие области медицины, особенно в хирургии.

Для стоматологических целей наша промышленность (Ленинградский завод «Медполимер») выпускает ко­ бальто-хромовый сплав под названием КХС. Сплав име­ ет в своем составе: кобальта 61—66%, хрома 25—28%, молибдена 4,5—5,5%, никеля 3—3,75%, марганца не бо­ лее 0,6%, кремния не более 0,5%, углерода 0,25%. Со­ держание железа в сплаве не более 0,5%.

Сплав КХС обладает хорошими литейными свойст­ вами, жидкотекучестью, не ликвирует (однороден при охлаждении). Сплав отличается большой прочностью, твердостью и упругостью. Имеет предел прочности при растяжении 70 кГ/мм2, относительное удлинение 8%, твердость по Бринеллю 250 единиц, удельный вес 8, температура плавления 1460°. Сплав выпускается в виде цилиндрических заготовок диаметром 10 мм и длиной 15 мм. Вес одной заготовки около 10 г.

23

Сплав КХС предназначается для изготовления раз­ личных конструкций цельнолитых съемных зубных про­ тезов, съемных шинирующих аппаратов, применяемых при пародонтозе, опорных литых кламмеров и других ретенционных деталей к пластинчатым зубным протезам и челюстным аппаратам. Применение сплава КХС пока­ зано во всех случаях, когда к отдельным конструктив­ ным элементам зубного протеза или аппарата по функ­ циональным свойствам предъявляются высокие требо­ вания прочности и упругости. Сплав КХС рассчитан на получение только литых изделий. Он не поддается штам­ повке, паянию, изгибу.

Сплав КХС по своему составу и свойствам идентичен применяемому в авиационной промышленности сплаву марки ЛК-4. Этот сплав имеет температуру плавления (ликвидус) 1458° и температуру отверждения при осты­ вании (солидус) 1393° и, следовательно, температурный интервал его (Кристаллизации 65°. Отливка из этого сплава в целях увеличения жидкотекучести ведется с перегревом не менее 100°. Вообще этот сплав выдержи­ вает перегрев до 200°, при котором структура отливки даже несколько улучшается. Такой значительный тем­ пературный интервал отливки этого сплава является важным фактором для получения качественного литья даже при пользовании примитивными способами визу­ альной оценки поведения жидкого металла. Качество и химический состав некоторых нержавеющих сплавов, применяемых для изготовления зубных протезов, приво­

дятся в табл. 3.

В табл. 3 указана свободная усадка высокотемпера­ турных сплавов для литья частей зубных протезов, кото­ рая соответствует отливке прямых цилиндрических об­ разцов в холодную форму.

Усадка не является однозначной величиной и может значительно изменяться от сложности формы отливки, прочности формы, ее температуры и температуры самого жидкого металла. В большинстве случаев при правиль­ ной технологии отливки деталей зубных протезов усадка их может составлять доли процента.

Кобальто-хромовые сплавы, в частности сплав КХС, приготовляются из дефицитных и относительно дорогих металлов, поэтому надо соблюдать строжайшую эконо­ мию в расходовании сплавов. Это надо учитывать при изготовлении модели протеза и при устройстве литнико-

24

25

вой системы, не допуская излишних припусков на обра­ ботку литья и неоправданного увеличения количества литников. Не меньшее значение для экономии сплава имеет точный расчет закладываемых слитков (загото­ вок) в тигли для плавки и литья. На отливку одного каркаса протеза для нижней челюсти средней величины

литье на огнеупорной модели в одной опоке можно отли­ вать до 5 каркасов протезов. Для отливки в одной опоке одного каркаса протеза верхней челюсти и одного ниж­ ней достаточно использовать 5 заготовок по 1Q г. На отливку в одной опоке двух каркасов протезов верхней челюсти следует брать 8 заготовок. Более точные расче­ ты расхода сплава можно получать путем взвешивания блока восковых моделей, умножив их вес на 8.

В целях экономии кобальтовых сплавов можно ис­ пользовать крупные хорошо очищенные литники, добав­ ляя не более 40% в каждую плавку.

Химический состав сплава КХС и его физико-механи­ ческие свойства могут значительно ухудшаться при на­ рушениях технологического характера. Так, при исполь­ зовании устаревших средств плавки (электродуга в любой форме, ацетилено-кислородное пламя) сплав окисляется, его компоненты угорают, увеличивается со­ держание в нем углерода (до 2 раз), а также газообраз­ ных вредных примесей — азота, водорода и кислорода.

Специальными исследованиями, проведенными при выплавке нержавеющей стали, установлено, что содер­ жание вредных газообразных примесей в сплавах, при­ готовляемых в электродуговых печах, намного увели­ чивается по сравнению со сплавами, приготовленными в высокочастотных печах. Так, например, содержание азо­ та в сплаве увеличивается в 2 раза, водорода в 1’/2 раза.

В результате плавки сплава открытым пламенем электродуги или ацетилено-кислородным пламенем от­ литые каркасы зубных протезов оказываются хрупкими, пористыми и совершенно непригодными для пользова­ ния. Получение качественных отливок из высокотемпе­ ратурных сплавов (нержавеющей стали и кобальто-хро­ мовых сплавов) можно обеспечить, только применяя ин­ дукционную плавку токами высокой частоты. Однако и в этом случае качество отливок во многом зависит от технологических моментов: устройства литниковой си­

26

стемы, размеров и расположения литников, качества формовочных материалов и формовки, температуры литейной формы, температуры сплава при заливке и др. Знание и строгое соблюдение технологического про­ цесса литья, а также знание и умение обращаться с плавильно-литейными высокочастотными установками ЛШ-10-1 и ВЧИ-10/0, 44ПТЛ01 являются гарантией по­ лучения качественных и точных отливок.

ФОРМОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ ПРИ ОТЛИВКЕ ДЕТАЛЕЙ несъемных протезов

и простейших бюгельных каркасов

Правильный подбор формовочных материалов и над­ лежащее использование их имеет решающее значение для получения качественных литых несъемных зубных протезов. К формовочным материалам и литейным фор­ мам предъявляются требования:

1) материалы должны обладать высокой пластично­ стью и способностью воспроизводить точный отпечаток восковой модели протеза и хорошо ложиться на восковую модель без образования воздушных включений и отслоек;

2) материалы должны обеспечить достаточную проч­ ность литейной формы, литейная форма не должна да­ вать трещины и не должна разрушаться в процессе вы­ плавки восковой модели, прокалки и заливки формы металлом;

3) литейная форма должна быть газопроницаемой и допускать свободный выход водяных паров и газов во время прокалки и заливки ее металлом; ,

4) литейная форма должна быть достаточно огне­ упорной, выдерживать температуру не ниже 1700°, не подвергаться деформации при сушке и прокалке, не пригорать к металлу во время ее заливки, обеспечивать чистоту и гладкость поверхностей отливаемых изделий;

5)формовочные материалы ни в какой мере не дол­ жны способствовать изменению химического состава сплава и вредно действовать на структуру отливок;

6)материалы должны обеспечить тепловое расшире­ ние литейной формы при температуре 900° в пределах

1,5-1,7%.

Литейные формы для отливки цельнолитых несъем­ ных зубных протезов из нержавеющих сплавов по вы­

27

плавляемым моделям изготовляются из огнеупорных материалов. Огнеупорными материалами, полностью отвечающими вышеуказанным требованиям, являются

следующие:

1. Кварцевая мука (маршалит)—представляет со­ бой мелкозернистый порошок, проходящий полностью через сито № 140 (0,1) и через сито № 270 (0,05) с остат­ ком яа этом сите не более 50%. Содержание SiO2 в квар­ цевой муке должно быть не менее 98%, она должна быть тщательно промыта и освобождена от примесей (окислов кальция, магния, железа и щелочных металлов), а затем прокалена при температуре 900° в течение 2 часов. Содер­ жание в кварцевой муке примесей более допустимого (1,5%) может привести к браку литья.

Кварцевая мука применяется для покрытия восковых моделей протеза огнеупорной оболочкой (облицовочным

слоем).

2. Этилсиликат (этиловый эфир ортокремниевой кис­ лоты) представляет собой желтовато-зеленую жидкость со специфическим запахом эфира. По техническим усло­ виям МХП 2818-54 этилсиликат, применяемый в точном литье, должен содержать 30—34% SiO2, до 0,15% НС1, имея удельный вес (при 20°) не выше 1,0 с вязкостью при этой же температуре до 1,6 сантистокса.

Этилсиликат применяется как связующее маршалита для получения огнеупорной оболочки.

Для придания этилсиликату связующих свойств его необходимо подвергнуть гидролизу по следующему наи­ более простому способу для малых количеств:

Приводим один из простых способов гидролизации этилсиликата. Для получения 300 мл гидролизованного раствора этилсиликата, т. е. такого количества, которое

28

может покрыть 5-дневную потребность в этом материале литейной среднего по объему работы зубопротезного учреждения, берут 150 мл исходного этилсиликата. Из этого количества этилсиликата вначале отмеряют 75 мл, смешивают с 105 мл этилового спирта и 45 мл дистилли­ рованной воды, подкисленной 0,2—0,3% НС1.

Примечание. Подкисленная вода приготовляется из рас­ чета 1—1,5 мл НС1, уд. вес 1,19 на 0,5 л воды. Содержание НС1 в дистиллированной воде, используемой для раствора этилсиликата, не должно превышать указанные пределы (0,2—0,3%). При этом на­ до учитывать, что увеличение содержания НС1 в растворе способст­ вует ускорению процесса сушки огнеупорной оболочки, а вместе с тем и растрескиванию ее. Уменьшение же содержания НС1 против указанных пределов замедляет время сушки огнеупорной оболочки.

Содержимое колбы непрерывно круговыми движения­ ми взбалтывают, следя за реакцией, сопровождающейся выделением тепла. Сразу после максимального повы­ шения температуры раствора, которая все же не должна превышать 45°, вводят в колбу остальные 75 мл исходно­

Если температура содержимого в колбе превысит 45°, то необходимо, не прекращая взбалтывания, охлаждать раствор водой. Охлажденный примерно до 25° раствор закупоривают резиновой пробкой и оставляют до сле­ дующего дня, после чего он может быть использован в работе. Приготовленный таким образом гидролизован­ ный раствор этилсиликата в количестве 300 мл может храниться в хорошо закупоренной стеклянной посуде (без применения стеклянных притертых пробок, которые склеиваются с посудой) в течение двух недель. Заметное повышение вязкости раствора (начало погустения) является признаком старения и непригодности его для дальнейшего использования.

Применение спирта для гидролиза этилсиликата обеспечивает получение наиболее качественного облицо­ вочного огнеупорного слоя в смысле его прочности, га­ зопроницаемости, степени теплового расширения, а так­ же чистоты поверхности отливок (рецепт № 1). Все это имеет первостепенное значение для литейных форм, в которых отливаются детали несъемных зубных протезов. Для менее ответственных зубопротезных отливок, как, например, для отливки промежуточных звеньев несъем­ ного зубного протеза, можно использовать гидролизован-

29