Сплави золота, платини та паладію
Метали.
До металів відноситься більшість хімічних елементів періодичної системи Менделєєва - 82 із 104.
Металам властиві пластичність та ковкість, непрозорість та металевий блиск.
Основні властивості металів.
Розрізняють технологічні, хімічні, фізичні, механічні властивості металів.
1. До технологічних властивостей металів відносяться: рідкотекучість - здатність заповнювати ливарну форму; ліквація - неоднорідність при затвердінні сплаву внаслідок низки причин; усадка - зменшення обсягу матеріалу при переході з одного стану в інший; ковкість - властивість металів і сплавів, що дає можливість піддавати їх куванню, штампуванню та іншим видам обробки, отримуючи вироби необхідної форми; зварюваність - здатність утворювати міцні з'єднання при контакті або за допомогою припою; оброблюваність - здатність піддаватися обробці всіма видами різальних і шліфувальних інструментів.
2. До хімічних властивостей металів відносяться: корозійна стійкість, розчинність, окислюваність, жаростійкість.
3. До механічних властивостей металів належать: твердість, міцність, пружність, крихкість, пластичність, втома.
4. До фізичних властивостей металів відносяться: колір, щільність, температура плавлення, теплопровідність, теплове розширення (всі фізичні тіла при нагріванні та охолодженні змінюють об'єм та лінійні розміри).
5. Під біологічними властивостями металів розуміють той чи інший їхній вплив на біологічне середовище, в якому вони знаходяться.
Будування та кристалізація металів.
Метали є кристалічні речовини, атоми яких розташовуються в геометрично правильному порядку.
Кристали утворюються при переході речовини зрідкого стану у тверде.
Процес кристалізації складається з двох етапів:
1) поява дрібних частинок кристалів;
2) зростання кристалів.
Розмір кристалів, що утворилися, залежить від співвідношення величин швидкості кристалізації і числа частинок, а також і від ступеня переохолодження. Чим сильніше переохолодження, тим більше виникає центрів кристалізації і, отже, тим меншими будуть розміри окремих зерен металу, що затвердів, тобто при одному ступені переохолодження виходить дрібнозерниста структура, при іншій — крупнозерниста, що впливає на механічні властивості металів.
Корозією називається процес руйнування металів внаслідок їх взаємодії із зовнішнім середовищем або внаслідок внутрішньоструктурних процесів.
Існує 3 види корозії:
1) рівномірна - руйнування металу або сплаву по всій поверхні, спостерігається у металів з дрібнозернистою структурою;
2) місцева - руйнація окремих ділянок металу, що знижує його механічні якості;
3) інтеркристалічна - руйнація металу по межі зерен.
Сплави.
В ортопедичній стоматології метали у чистому вигляді не застосовуються, оскільки вони не відповідають відомим вимогам. Використовуються різноманітні металеві сплави.
Сплавом називається речовина, одержана шляхом сплавлення двох або більше елементів. Будова сплаву складніша, ніж будова чистого металу, і залежить від цього, які види взаємодії вступають компоненти, складові його.
Механічна сумішв рідкому стані являє собою однорідну суміш окремих частинок (зерен) обох компонентів. Як приклади можна навести сплави свинцю, вісмуту і кадмію, інші легкоплавкі сплави.
Тверді розчини.Частинки металів впроваджено один в інший так, що їх неможливо розрізнити під мікроскопом. Приклади: хромонікелеві, хромокобальтові сплави, сплав платини із золотом.
Хімічні сполуки. Утворюються внаслідок хімічних реакцій. Прикладом отримання цього виду металу може бути занурення алюмінію в розплавлену мідь.
Існують певні клініко-технологічні вимоги до сплавів. Вони повинні:
1) мати необхідні механічні властивості (пластичність, пружність, твердість, висока зносостійкість);
2) припускати можливість доступної технології обробки;
3) мати мінімальну усадку;
4) мати необхідні фізичні властивості;
5) бути хімічно стійкими при дії кислот та лугів у невеликих концентраціях (корозієстійкими).
При виготовленні деталей протезів із металів. Здійснюються різні технологічні процеси: лиття, прокатка, волочіння, штампування, паяння.
Кування та штампування. Ці процеси обробки металів дуже схожі. Кування проводиться на ковадлі, що має відростки у формі природних зубів. При штампуванні потрібно створення спеціальних штампів, форму яких надалі прийматиме метал.
Прокатка та волочіння. Дані технологічні процеси ґрунтуються на плинності металів. Прокатка металевого зливка здійснюється на ручних вальцях - доти, поки лист металу не досягне бажаної товщини. При волочении металевий прут протягують через отвори волочильної дошки на спеціальному верстаті (від більшого до меншого отвору, до досягнення потрібної товщини).
Паяння - процес з'єднання металевих частин протезів за допомогою розплавленого спорідненого сплаву з нижчоютемпературою плавлення. Зв'язуючий метал називається припоєм. Припої повинні за фізико-механічними властивостями наближатися до металів, що спаюються, мати температуру плавлення на 100-150°С нижче температури плавлення металів, що спаюються, щоб останні не підплавлялися, володіти корозієстійкістю в порожнині рота, забезпечувати рідкотекучість і хорошу змочуваність очищеної поверхні невеликий температурний інтервал плавлення, не утворювати раковин і бульбашок, за кольором нагадувати метали, що спаюються.
При нагріванні металу відкритим полум'ям під впливом кисню з його поверхні утворюється окисна плівка — окалина, яку видаляють хімічним шляхом. Речовини, що служать для розчинення окалини, називаються відбілами, а процес зняття окалини — відбілюванням. Відбіли підбирають з таким розрахунком, щоб вони добре розчиняли окалину і при цьому якнайменше діяли на метал. Відбілом для срібних сплавів є 96% спирт, для золотих - 40-50% розчин соляної кислоти. Виріб нагрівають до червоного і опускають в розчин або кип'ятять у ньому. Нержавіюча сталь при термічній обробці покривається шаром окисної плівки, для зняття якої потрібні сильні хімічні реактиви, що складаються з соляної, сірчаної, азотної кислот. Для відбілювання виріб занурюють у доведений до кипіння розчин і кип'ятять приблизно 1 хвилину. Потім протез витягають, промивають у воді та обтирають.
ХАРАКТЕРИСТИКА СПЛАВІВ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ В ОРТОПЕДИЧНІЙ СТОМАТОЛОГІЇ
Нині у стоматології використовується понад 500 сплавів.
Міжнародними стандартами (180, 1989) всі метали металів поділені на такі групи:
1. Сплави благородних металів з урахуванням золота.
2. Сплави благородних металів, що містять25—50% золота чи платини, чи інших дорогоцінних металів.
3. Сплави неблагородних металів.
в) на основі паладію (понад 50%);
г) на основі неблагородних металів:
- на основі кобальту (+ хром > 25%, молібден > 2%);
- на основі нікелю (+ хром > 11%, молібден > 2%).
Спрощеніше виглядає класичний підрозділ на благородні та неблагородні сплави.
Крім того, застосовувані в ортопедичній стоматології сплави можна класифікувати за іншими ознаками:
- За призначенням (для знімних, металокерамічних, метало-полімерних протезів);
- За кількістю компонентів сплаву;
- За фізичною природою компонентів сплаву;
- За температурою плавлення;
- За технологією переробки і т. д.
Узагальнюючи викладене вище про метали та сплави металів, потрібно ще раз підкреслити основнізагальні вимоги до сплавів металів, що застосовуються в клініці ортопедичної стоматології:
1) біологічна індиферентність та антикорозійна стійкість до впливу кислот та лугів у невеликих концентраціях;
2) високі механічні властивості (пластичність, пружність, твердість, високий опір зносу та ін.);
3) наявність набору певних фізичних (невисокої температури плавлення, мінімальної усадки, невеликої щільності тощо) та технологічних властивостей (ковкості, плинності при литті та ін.), зумовлених конкретним призначенням.
Металевий каркас зубного протеза - це його основа, яка має повністю протистояти жувальним навантаженням. Крім того, він повинен перерозподіляти і дозувати навантаження, мати певні деформаційні властивості і не змінювати своїх первісних властивостей протягом тривалого часуфункціонування зубного протезу. Тобто крім загальних вимог до сплавів пред'являються і специфічні вимоги.
Якщо метал металів призначений для облицьовування керамікою(див. гл. 4),йому необхідно відповідати наступним специфічним вимогам:
1) бути здатним до зчеплення з порцеляною;
2)температура плавлення сплаву повинна бути вищою за температуру
3) коефіцієнти термічного розширення (КТР) сплаву і фарфору повинні бути подібними.
Особливо важливою є відповідність коефіцієнтів термічного розширення двох матеріалів, що попереджає виникнення силових напруг у фарфорі, які можуть призвести до відколу або тріщини покриття. У середньому коефіцієнт термічного розширення у всіх типів сплавів, які використовуються для облицьовування керамікої,коливається від 13,8 х 10
6 "З "' до 14,8 х 10
Коефіцієнт термічного розширення керамічної маси можна змінювати, запроваджуючи певні добавки. Так, фірма «Дентсплай» (США) запатентувала методику введення лейциту в керамічну масу, яка дозволяє змінювати коефіцієнт термічного розширення від 12,5 х 10 "6 °С" до 16 х 10 "6 °С".
Поєднання високих властивостей міцності литого металевого каркаса зубного протеза і зовнішнього вигляду облицювання,досить точно імітує зовнішній вигляд натуральних зубів, дозволяють створити ефективні і естетичні зубні протези.
Як зазначалося вище, що застосовуються в ортопедичній стоматології сплави поділяються на дві основні групи - благородні та неблагородні.
Сплави на основі благородних метачлівподіляються на:
Сплави металів благородних груп мають кращі ливарні властивості та корозійну стійкість, проте за міцністю поступаються сплавам неблагородних.металів.
Сплави на основі неблагородних металіввключають:
- хромонікелеву (нержавіючу) сталь;
- Допоміжні сплави алюмінію та бронзи для тимчасового користування. Крім того, застосовується сплав на основі свинцю та олова, що відрізняється легкоплавкістю.
Сплави золота, платини та паладію
Зазначені сплави мають хороші технологічні властивості, стійкі до корозії, міцні, токсикологічно інертні. До них рідше, ніж до інших металів, проявляється ідіосинкразія.
Чисте золото – м'який метал. Для підвищення пружності та твердості до його складу додаються так звані лігатурні метали — мідь, срібло, платина.
Сплави золота різняться за відсотком його змісту. Чисте золото в метричній пробірній системі позначається 1000 пробою. В Україні до 1927 р. існувала золотникова пробірна система. Вища проба у ній відповідала 96 золотникам. Відома також англійська каратна система, в якій найвищою пробою є 24 карати.
Сплав золота 900-ї пробивикористовується при протезуванні коронками та мостоподібними протезами. Випускається у вигляді дисків діаметром 18, 20, 23, 25 мм та блоків по 5 г. Містить 90% золота, 6% міді та 4% срібла. Температура плавлення дорівнює 1063 ° С. Має пластичність і в'язкість, легко піддається штампування, вальцювання, кування, а також лиття.
Сплав золота 750-ї пробизастосовується для каркасів дугових (бюгельних) протезів, кламерів, вкладок. Містить 75% золота, по 8% міді та срібла, 9% платини. Має високу пружність і малу усадку при литті. Ці якості набуваються за рахунок додавання платини та збільшення кількості міді. Сплав золота 750-ї проби служить припоєм, коли в нього додається 5-12%.кадмію.Останній знижує температуру плавлення припою до 800° С. Це дає можливість розплавляти його, не оплавляючи основні деталі протеза. Відбілом для золота є соляна кислота (10-15%).
Супер-ТЗ- це "тверде золото", термічно зміцнюваний зносостійкий сплав, який містить 75% золота і має гарний жовтий колір. Він універсальний і технологічний – може використовувати для штампованих та литих стоматологічних конструкцій: коронок та мостоподібних протезів..З цього виду сплаву виготовляються також золоті голки для акупунктури.
Вперше в Україні розпочато випускзолото-палладієвого сплавудля металокерамічних зубних протезівСуперпал.Склад сплаву (60% паладію, 10% золота) захищений українським патентом, відповідає міжнародним стандартам і має гарні властивості6>.
Фірма «Галеніка» (Югославія) рекомендує використовуватиМ-Па-ладор— сплав золота, паладію та срібла для незнімних протезів. Стійкий до впливу хімічних елементів, що не вступає в хімічні реакції в порожнині рота, не містить у своєму складі нікель, берилій та кадмій. Температура плавлення становить 1090 ° С, щільність - 11,5 г/см3.