Характеристика сплавов, применяемых в ортопедической стоматологии

Характеристика сплавов, применяемых в ортопедической стоматологии

В настоящее время в стоматологии используется свыше 500 сплавов. Международными стандартами (ISO, 1989) все сплавы металлов разделены на следующие группы:

1. Сплавы благородных металлов  на основе золота.

2. Сплавы благородных металлов, содержащих 25-50% золота или платины  или других драгоценных металлов.

3. Сплавы неблагородных  металлов.

4. Сплавы для металлокерамических  конструкций:

а) с высоким содержанием золота (>75%);

б) с высоким содержанием благородных металлов (золота и платины или золота и палладия — > 75%);

в) на основе палладия (более 50%);

г) на основе неблагородных металлов:

— кобальта (+ хром > 25%, молибден > 2%);

— никеля (+ хром > 11%, молибден > 2%).

Более упрощенно выглядит классическое подразделение на благородные и неблагородные сплавы. Кроме того, применяемые в ортопедической стоматологии сплавы можно классифицировать подругим признакам:

— по назначению (для съемных, металлокерамических, металло-полимерных протезов);

— по количеству компонентов сплава;

— по физической природе компонентов сплава;

— по температуре плавления;

— по технологии переработки и т. д.

Обобщая изложенное выше о металлах и сплавах металлов, нужно еще раз подчеркнуть основные общие требования, предъявляемые к сплавам металлов, применяемым в клинике ортопедигеской стоматологии:

1) биологическая индифферентность  и антикоррозионная стойкость  к воздействию кислот и щелочей  в небольших концентрациях;

2) высокие механические  свойства (пластичность, упругость, твердость, высокое сопротивление износу  и др.);

3) наличие набора определенных  физических (невысокой температуры  плавления, минимальной усадки, небольшой  плотности и т. д.) и технологических  свойств (ковкости, текучести при  литье и др.), обусловленных конкретным  назначением.

Металлический каркас зубного протеза — это его основа, которая должна полностью противостоять жевательным нагрузкам. Кроме того, он должен перераспределять и дозировать нагрузку, обладать определенными деформационными свойствами и не менять своих первоначальных свойств в течение длительного времени функционирования зубного протеза. То есть, кроме общих требований, к сплавам предъявляются и специфические требования. Если сплав металлов предназначен для облицовывания керамикой, ему необходимо отвечать следующим специфическим требованиям:

1) быть способным к сцеплению  с фарфором (см. табл. 30):

2) температура плавления  сплава должна быть выше температуры  обжига фарфора;

3) коэффициенты термического  расширения (КТР) сплава и фарфора  должны быть сходными.

Сплавы на основе благородных металлов подразделяются на:

— золотые;

— золото-палладиевые;

—серебряно-палладиевые. 
 
Сплавы металлов благородных групп имеют лучшие литейные свойства и коррозионную стойкость, однако по прочности уступают сплавам неблагородных металлов.

Сплавы на основе неблагородных металлов включают:

— хромоникелевую (нержавеющую) сталь;

— кобальтохромовый сплав;

— никелехромовый сплав;

— кобальтохромомолибденовый сплав;

— сплавы титана;

— вспомогательные сплавы алюминия и бронзы для временного пользования. Кроме того, применяется сплав на основе свинца и олова, отличающийся легкоплавкостью.

Кобальтохромовые сплавы

Основу кобальтохромового сплава (КХС) составляет кобальт (66-67%), обладающий высокими механическими качествами, а также хром (26-30%), вводимый для придания сплаву твердости и повышения антикоррозийной стойкости. При содержании хрома свыше 30% в сплаве образуется хрупкая фаза, что ухудшает механические свойства и литейные качества сплава. Никель (3-5%) повышает пластичность, вязкость, ковкость сплава, улучшая тем самым его технологические свойства. Согласно требованиям международного стандарта, содержание хрома, кобальта и никеляв сплавах должно быть в сумме не менее 85%. Эти элементы образуют основную фазу — матрицу сплава.

Молибден (4-5,5%) имеет большое значение для повышения прочности сплава за счет придания ему мелкозернистости. Марганец (0,5%) увеличивает прочность, качество литья, понижает температуру плавления, способствует удалению токсичных сернистых соединений из сплава.

Присутствие углерода в кобальтохромовых сплавах снижает температуру плавления и улучшает жидкотекучесть сплава. Подобным действием обладает кремний и азот, в то же время увеличение кремния свыше 1% и азота более 0,1% ухудшает пластичность сплава. При высокой температуре обжига керамических масс может произойти выделение углерода из сплава, который, внедряясь в керамику, влечет за собой появление в последней пузырей, что приводит к ослаблению металлокерамической связи.

Температура плавления КХС составляет 1458° С. Механическая вязкость сплавов хрома и кобальта в 2 раза выше таковой у сплавов золота. Минимальная величина предела прочности при растяжении, допускаемая спецификацией, составляет 61,7 кН/см2(6300 кгс/см2). Благодаря хорошим литейным и антикоррозийным свойствам сплав используется не только в ортопедической стоматологии для каркасов литых коронок, мостовидных и дуговых (бюгельных) протезов, съемных протезов с литыми базисами, но и в челюстно-лицевой хирургии при проведении остеосинтеза.

Сплав КХС выпускается в виде цилиндрических заготовок. Опыт его применения дал определенные положительные результаты и позволил начать работы по его совершенствованию. Недавно разработаны и внедрены в серийное производство новые сплавы, в том числе и для цельнолитых несъемных протезов.

Нержавеющая сталь

Все сплавы железа с углеродом, которые в результате первичной кристаллизации в равновесных условиях приобретают аустенитную (однофазную) структуру, называют сталями. Широкое распространение в промышленности и в быту имеет сталь марки Х18Н9. Для изготовления зубных протезов применяются две марки нержавеющей стали - 20Х18Н9Т и 25Х18Н102С.

Марганец, входящий в состав стали, позволяет повысить прочность, улучшить показатели жидкотекучести. Сталь содержит 0,2% азота, который повышает коррозионную стойкость, твердость (HV 210), стабилизирует аустенит и обеспечивает большой потенциал деформационного упрочнения.

Азот в твердом растворе улучшает свойства, компенсирует отсутствие никеля, повышает токсикологические свойства. Присутствие азота значительно улучшает характеристики упругости, что обеспечивает стабильность сохранения формы в тонких ажурных конструкциях.

Сталь дает малую усадку (менее 2%), что также обеспечивает точность и качество отливок. Хром является основным легирующим элементом коррозионностойкой стали, а также растворителем азота и в сочетании с марганцем обеспечивает его необходимую концентрацию в стали. Температура плавления нержавеющей стали составляет 1460-1500° С. Для паяния стали используется серебряный припой.

Сплавы серебра и палладия

• Сплав ПД-250 содержит 24,5% палладия, 72,1% серебра. Выпускается в виде дисков диаметром 18, 20, 23, 25 мм и полос толщиной 0,3 мм.
• Сплав ПД-190 включает 18,5% палладия, 78% серебра. Выпускается в виде дисков толщиной 1 мм при диаметре 8 и 12 мм и лент толщиной 0,5; 1,0 и 1,2 мм.
• Сплав ПД-150 содержит 14,5% палладия и 84,1 % серебра, а сплав ПД-140 - соответственно 13,5% и 53,9%.

Кроме серебра и палладия, сплавы содержат небольшие количества легирующих элементов (цинк, медь), а для улучшения литейных качеств в сплав добавляют золото. По физико-механическим свойствам (см. табл. 34) они напоминают сплавы золота, но уступают им по коррозионной стойкости и темнеют в полости рта, особенно при кислой реакции слюны. Эти сплавы пластичные, ковкие. Применяются при протезировании вкладками, коронками и мостовидными протезами.

Паяние серебряно-палладиевых сплавов проводится золотым припоем. Отбелом служит 10-15% раствор соляной кислоты.

Сплавы золота, платины и палладия

Указанные сплавы обладают хорошими технологическими свойствами, устойчивы к коррозии, прочны, токсикологически инертны. К ним реже, чем к другим металлам, проявляется идиосинкразия. Чистое золото — мягкий металл. Для повышения упругости и твердости в его состав добавляются так называемые лигатурные металлы - медь, серебро, платина.

Сплавы золота различаются по проценту его содержания. Чистое золото в метрической пробирной системе обозначается 1000-й пробой.

Сплав золота 900-й пробы используется при протезировании коронками и мостовидными протезами. Выпускается в виде дисков диаметром 18, 20, 23, 25 мм и блоков по 5 г. Содержит 90% золота, 6% меди и 4% серебра. Температура плавления равна 1063° С. Обладает пластичностью и вязкостью, легко поддается штамповке, вальцеванию, ковке, а также литью.