Сплав стоматологический на основе золота

Сплав стоматологический на основе золота

Реферат

Изобретение относится к области металлургии, а именно к благородным металлам на основе золота, которые предназначены для изготовления стоматологических конструкций, в частности литых бюгельных съемных протезов.

Известен термически упрочняемый сплав на основе золота для стоматологии (SU 1836474, С22С 5/02, 1993 г. [1]), содержащий, мас.%: золото 75-76, цинк 0,2-0,9, серебро 10,5-12,5, медь - остальное. Сплав имеет насыщенно желтый цвет. Уровень механических свойств сплава соответствует 3-му типу (прочные) согласно международной классификации ISO 1562: 1993, что недостаточно для обеспечения требований к бюгельным протезам..

Наиболее близким аналогом для предложенного сплава является термически упрочняемый литейный сплав на основе золота для стоматологии, раскрытый в ЕР 0904765 А2, А61К 6/04, 15.09.1998 /2/. Сплав содержит, мас.%: золото 60-90, серебро 0-20, палладий 0-7, платина 0-11, медь 0-20, цинк 0-2, олово 0-1, индий 0-3 и в качестве рафинирующей добавки иридий 0,001-0,1. Несмотря на то что сплав относится к 4-ому типу (сверхпрочные) согласно международной классификации ISO 1562: 1993, он имеет следующие недостатки. Сплавы, описанные в [2], охватывают большое количество составов, не все из которых обладают высокой коррозионной стойкостью, биологической инертностью и необходимым цветом, что связано с неоптимальным содержанием платиноидов и, в частности, присутствием в сплаве палладия, который обесцвечивает желтые сплавы и в некоторых случаях вызывает, как это указано в [2], аллергические реакции у отдельных пациентов.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание высокопрочного термически упрочняемого литейного сплава на основе золота, предназначенного для сильно нагруженных и тонкостенных стоматологических конструкций, в том числе съемных бюгельных протезов, работающих при знакопеременных нагрузках, возникающих при жевании. При этом сплав должен отвечать следующим требованиям:

- иметь оптимальное сочетание высокого предела текучести и пластичности, что обеспечивает жесткость стоматологической конструкции и высокую сопротивляемость возникновению усталостных разрушений под действием знакопеременных нагрузок, возникающих при жевании, особенно в областях крепления данных конструкций. По совокупности механических свойств сплав должен отвечать требованиям сверхпрочного сплава 4-ого типа согласно международной классификации ISO 1562: 1993.

- обладать выраженным желтым цветом с коэффициентом желтизны YI более 24 согласно требованиям стандарта ASTM Е 313-00 (многие пациенты предпочитают желтый цвет стоматологических конструкций, удовлетворяющий вышеуказанному требованию по желтизне).

- обладать высокой коррозионной стойкостью, а также биологической инертностью.

Техническим результатом предложенного изобретения является получение желтого коррозионно-стойкого и биологически инертного сплава с высокими механическими свойствами, обеспечивающими надежность при использовании стоматологической конструкции.

Технический результат достигается тем, что в литейном сплаве на основе золота для стоматологии, содержащем серебро, платину, медь, цинк и иридий, компоненты содержатся в следующем количестве, мас.%:

Платина	4-5;
Серебро	10-12;
Медь	10-12;
Цинк	0,6-1,0;
Иридий	0,05-0,15,
Золото	остальное,

при этом содержание компонентов должно удовлетворять следующим условиям:

(Au+Pt+Ir)≥75 мас.%;

Ag/Cu=0,9÷1,1;

Ag/Pt=2,0÷2,4;

(Ag+Pt)/(Cu+Zn)=1,2÷1,4,

причем сплав имеет коэффициент желтизны YI более 24 по ASTM Е 313-00.

При суммарном содержании золота, платины и иридия (Au+Pt+Ir)≥75 мас.% в сплаве обеспечивается не только оптимальное сочетание механических свойств за счет твердорастворного упрочнения (4-й тип сверхпрочных сплавов по международной классификации ISO 1562: 1993), но и высокая коррозионная и биологическая стойкость благодаря высокой коррозионной стойкости золота и основных легирующих благородных металлов. Платиноиды (в заявленном сплаве платина и иридий) могут подавлять желтый цвет золота. Поэтому содержание платиноидов в количестве 4,05-5,15 мас.% (в сплаве на основе золота, содержащем 70-75 мас.% Au) выбрано таким образом, чтобы при достижении оптимальных механических свойств не происходило обесцвечивание сплава и был обеспечен коэффициент желтизны YI более 24.

При введении серебра и меди в количествах Ag/Cu=0,9÷1,1 также повышаются характеристики прочности и достигаются наибольшая износостойкость и твердость.

Соотношения серебра и платины (Ag/Pt=2,0÷2,4) и меди с цинком (Ag+Pt)/(Cu+Zn)=1,2÷1,4 подбирали таким образом, чтобы сбалансировать возможные смещения цвета от желтого в сторону красных, зеленых и белых оттенков. При этом все указанные легирующие элементы участвуют в упрочнении сплава.

Кроме того, выбранное отношение серебра к платине в значительной мере определяют уровень коэффициента термического расширения (КТР), который должен быть в пределах 13,5-14,5·10^-6K^-1.

Пример.

Для получения заявленного сплава шихтовые материалы помещали в графитовый тигель и плавили в печи стоматологической литейной установки. Затем расплав отливали в опоку, заформованную для получения образцов для проведения механических испытаний. Образцы подвергали термической обработке по схеме закалка и закалка с последующим старением. Затем проводили физико-механические испытания, результаты которых указаны в табл.1-2. Образцы для определения цветовых характеристик изготавливали из слитков путем обработки давлением и термообработки с завершающей прокаткой в полированных валках.

Полученный сплав имел следующий состав, мас.%: золото - 72, платина - 5, серебро - 11, медь - 11, цинк - 0,9, иридий - 0,1 (данный сплав обозначен ниже в таблицах как "ЛБ"). Соотношения компонентов заявленного сплава для получения указанного технического результата следующие: (Au+Pt+Ir)=77,1, отношение количества серебра к меди Ag/Cu=1, отношение количества серебра к платине Ag/Pt=2,2, отношение платины и серебра к неблагородным элементам (Ag+Pt)/(Cu+Zn)=1,34.

В таблице 1 представлены данные о цвете, механических свойствах и коррозионной стойкости. Условные обозначения:

Зл - чистое золото,

2, 7, 9, 11, 12, 13 - №№ сплавов наиболее близкого аналога (составы в табл.1 [2]).

ЛБ - заявленный сплав

Таблица 1
№№ сплавов	Суммарное содержание золота и платиноидов, %	Характеристики механических свойств	Характеристики цвета по стандарту CIE L a b	Коэффициент желтизны YI по стандарту ASTM E 313-00	Коррозионная стойкость
Предел текучести H/мм2	Относителн. удлинение, №%	Твердость HV	L	a*	b*	Максимальное значение плотности анодного тока, мкА/см2
отж	упрочн	отж	упрочн	отж	упрочн
2	71,99	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	6,4
7	74,29	360	585	30	20	155	230	82,0	3,7	19,6	-	-
9	97,00	-	-	-	-	195	-	-	13,5	-	-
10	85,09	-	-	-	-			-	-	12,0	-	-
11	66,70	-	-	-	-	300	-	-	-	-	14
12	74,8	-	-	-	-					12,9	-	-
13	75,59	-	-	-	-	230	-	-	18,4	-	-
ЛБ	77,1	300-390	455-620	16-42	9-19	155-160	220-225	74,05	4,75	15,17	27,27	5,2
Зл	99,99	-	-	-	-	-	-	85,93	8,35	37,7	50,00	-

Полученный сплав "ЛБ" и сплавы аналога №№7 и 3 имеют выраженный желтый цвет в отличие от бледно-желтых сплавов №№9, 10, и 12.

Коэффициент желтизны YI полученного сплава "ЛБ" равен 27,27, т.е. выше значения 24 для бледно-желтых сплавов и существенно выше значения 20, при котором сплавы выглядят практически белыми (со слабо-желтым оттенком).

Электрохимические исследования проводили в растворе искусственной слюны (0,4 г/л KCl, 0,4 г/л NaCl, 0,795 г/л CaCl₂·H₂O, 0,69 г/л Na₂HPO₄·H₂O, 0,005 г/л Na₂S·9H₂O, 1 г/л мочевины, остальное - вода), рН 5,8.

Коррозионную стойкость исследуемых сплавов сравнивали по высоте пиков анодного тока на вольт-амперных кривых. Как видно в табл.1, наилучшими коррозионными свойствами в растворе искусственной слюны обладает сплав ЛБ, содержащий Au + платиноиды >75%.

Таким образом, из полученных данных видно, что предложенный сплав имеет ряд преимуществ по сравнению со сплавом наиболее близкого аналога. Предложенный сплав имеет коэффициент желтизны более 24, оптимальное сочетание механических свойств (высокие значения предела текучести, отвечающие требованиям стандарта, в сочетании с достаточно высокой пластичностью), что обеспечивает надежность стоматологической конструкции, высокую коррозионную стойкость.

Сплав для стоматологии на основе золота, содержащий серебро, платину, медь, цинк и иридий, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем количестве, мас.%:

Серебро	10-12
Платина	4-5
Медь	10-12
Цинк	0,6-1,0
Иридий	0,05-0,15
Золото	Остальное,

при соблюдении следующих условий:

(Au+Pt+Ir)≥75 мас.%;

Ag/Cu=0,9÷1,1;

Ag/Pt=2,0÷2,4;

(Ag+Pt)/(Cu+Zn)=1,2÷1,4,

и имеет коэффициент желтизны YI более 24.