Сплав на основе никеля для каркасов зубных протезов

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке сплавов на основе никеля, используемого для отливки металлических каркасов несъемных металлокерамических зубных протезов. Предложен сплав на основе никеля, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, железо, кобальт, ванадий, один или более редкоземельных элементов, при этом он дополнительно содержит вольфрам, ниобий и тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,001-0,03, кремний 0,5-2,5, марганец 0,001-0,2, хром 22,0-25,0, молибден 9,0-11,0, ванадий 0,15-0,5, вольфрам 0,03-3,0, ниобий 0,5-2,0, тантал 0,03-2,5, железо 0,01-1,0, кобальт 0,01-1,0, один или более редкоземельных элементов 0,2-1,0, никель остальное, при этом сумма концентраций хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия и тантала составляет [Cr]+[Mo]+[W]+[V]+[Nb]+[Ta]=32-44, и при выполнении условия отношения суммы концентраций ванадия, ниобия и тантала к концентрации углерода , где [Cr], [Mo], [W], [V], [Nb], [Та] и [С] - концентрации хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия, тантала и углерода соответственно, мас.%. В качестве одного из редкоземельных элементов сплав содержит иттрий. Сплав обладает повышенными прочностными и пластическими свойствами, высокой прочностью адгезии металлокерамического соединения. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке сплавов на основе никеля, используемого для отливки металлических каркасов несъемных металлокерамических зубных протезов (коронок, мостовидных конструкций и т.д.).

В стоматологии для изготовления литых каркасов зубных протезов широко используются никелевые сплавы, содержащие хром, молибден, кремний и другие элементы. Эти сплавы должны отвечать установленным медико-биологическим и санитарно-гигиеническим нормам и обладать необходимым сочетанием свойств, определяющих качество и эксплуатационные характеристики металлокерамического протеза.

Литейные свойства сплава должны обеспечивать получение бездефектных тонкостенных отливов с заданными геометрическими размерами. Сплав должен хорошо обрабатываться абразивным инструментом и полироваться, иметь высокую прочность адгезии и близкий термический коэффициент линейного расширения с наносимой керамической массой, не изменять цвет при обжиге протеза.

Для обеспечения конструкционной прочности протеза предел текучести (σ₀₂) и относительное удлинение (δ_s) сплава при испытании образцов на растяжение должны быть не ниже 250 МПа и 3% соответственно (согласно международному стандарту ГОСТ Р 51 767).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по своей сущности является сплав на основе никеля для каркасов зубных протезов (патент РФ №2009243 от 11.03.92 г.), содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%:

углерод 0,005-0,06

кремний 1,5-2,5

марганец 0,001-0,3

хром 22,0-25,0

ванадий 0,15-0,30

молибден 9,0-11,0

один или более

элементов РЗМ 0,2-1,2

железо 0,1-3,0

кобальт 0,1-4,0

никель Остальное

Сплав в литом состоянии имеет характеристики: предел текучести (σ₀₂) 330-380 МПа; удлинение (δ_s) 4,0-8,5%, твердость НВ 1700-1850; термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР) в интервала температур 20-500°С - 13,8-13,9×10^-6 К^-1; предел прочности (σ_в) 500-560 МПа.

Этот сплав широко применяется в отечественной ортопедической стоматологии, но недостаточно прочен для использования в качестве материала при изготовлении сложных металлокерамических каркасов мостовых протезов большой протяженности. Кроме того, он не обладает достаточной и стабильной пластичностью.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения - получение никелевого сплава для отливки зубных металлокерамических протезов, обладающего высокой прочностью и хорошей стабильной пластичностью.

Технический результат достигается тем, что сплав на основе никеля, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, железо, кобальт, ванадий, один или более редкоземельных элементов дополнительно введен вольфрам, ниобий и тантал при следующем соотношении компонентов в мас.%:

углерод 0,001-0,03

кремний 0,5-2,5

марганец 0,001-0,2

хром 22,0-25,0

молибден 9,0-11,0

ванадий 0,15-0,5

вольфрам 0,03-3,0

ниобий 0,5-2,0

тантал 0,03-0,3

железо 0,01-1,0

кобальт 0,01-1,0

один или более редкоземельных элементов 0,2-1,0

никель Остальное

при этом сумма концентраций хрома, молибдена, вольфрама, ванадия ниобия и тантала составляет [Cr]+[Mo]+[W]+[V]+[Nb]+[Ta]=32-44 и при выполнении условия отношения суммы концентраций ванадия, ниобия и тантала к концентрации углерода , где [Cr]+[Mo]+[W)+[V]+[Nb]+[Ta] и [С] - концентрации хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия, тантала и углерода соответственно, мас.%. Сплав может содержать в качестве одного из редкоземельных элементов иттрий в количестве 0,2-1,0%.

Введение в сплав вольфрама, ниобия и тантала обеспечивает повышение прочности сплава (σ_в) и его текучести (δ₀₂), относительного удлинения (δ_s) и адгезивной прочности металлокерамического соединения при сохранении остальных свойств на уровне, характерном для известного сплава. Нижний предел содержания вольфрама, ниобия и тантала обусловлен тем, что при введении их в количествах меньших, чем 0,3%, 0,5% и 0,02% соответственно, снижаются прочностные свойства. При концентрациях вольфрама, ниобия и тантала выше 3,0%, 2,0% и 2,5% соответственно, сплав охрупчивается. Аналогичным образом меняются механические свойства металла при нарушении баланса суммарного содержания упрочняющих элементов (если сумма [Cr]+[Mo]+[W]+[V]+[Nb]+[Ta] меньше 32 - падают прочностные свойства, при сумме большей 44 - металл становится хрупким). При несоблюдении условия происходит снижение показателей пластичности, особенно после нанесения керамического покрытия и обжига. Сплав может содержать один или более редкоземельных элементов или в качестве одного из редкоземельных элементов - иттрий в количестве 0,2-1,0%. Иттрий является аналогом РЗМ и оказывает такое же действие на свойство сплава, но несколько повышает коррозионную стойкость материала, поэтому введение иттрия в ряде случаев целесообразно. Изменение содержания РЗМ и иттрия практически не отражается на основных характеристиках, но расширяет возможности регулирования технологических технологических свойств сплава. При уменьшении суммарного содержания этих элементов в сплаве менее 0,2% значительно уменьшаются адгезивные свойства, а при увеличении их концентрации более 1,0% сплав охрупчивается и относительное удлинение сплава становится меньше допустимого. Стандартом (ГОСТ Р 51 767) предела.

Изобретение иллюстрируется примерами. Сплавы выплавлялись и разливались на мерные заготовки в вакуумной индукционной печи. Полученные заготовки переплавляли в высокочастотной литейной установке и жидкий металл заливали в горячие керамические формы центробежным способом по технологии, принятой в стоматологических поликлиниках.

Химический состав предложенного и известного сплавов приведен в таблице 1. В таблице 2 приведены свойства этих сплавов.

Приведенные данные указывают на то, что предложенный сплав обладает повышенными прочностными и пластическими свойствами, высокой прочностью адгезии металлокерамического соединения.

Формула изобретения

1. Сплав на основе никеля для каркасов зубных протезов, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, железо, кобальт, ванадий, один или более редкоземельных элементов, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вольфрам, ниобий и тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,001-0,03

Кремний 0,5-2,5

Марганец 0,001-0,2

Хром 22,0-25,0

Молибден 9,0-11,0

Ванадий 0,15-0,5

Вольфрам 0,03-3,0

Ниобий 0,5-2,0

Тантал 0,03-2,5

Железо 0,01-1,0

Кобальт 0,01-1,0

Один или более редкоземельных элементов 0,2-1,0

Никель Остальное

при этом сумма концентраций хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия и тантала составляет [Cr]+[Mo]+[W]+[V]+[Nb]+[Ta]=32-44, и при выполнении условия отношения суммы концентраций ванадия, ниобия и тантала к концентрации углерода

где [Cr], [Mo], [W], [V], [Nb], [Та] и [С] - концентрации хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия, тантала и углерода соответственно мас.%.

2. Сплав по п.1, отличающийся тем, что в качестве одного из редкоземельных элементов сплав содержит иттрий.

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.10.2006        БИ: 28/2006