сплав для зубных протезов

Классы МПК:A61K6/04 металлы или сплавы
C22C19/07 кобальта
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Волков Виталий Георгиевич,
Шишов Анатолий Петрович,
Ашмарин Сергей Рудольфович,
Третьякова Ирина Владимировна,
Дуб Владимир Семенович,
Ряховский Александр Николаевич
Приоритеты:
подача заявки:
1999-11-30
публикация патента:

Сплав для зубных протезов на основе кобальта содержит следующие компоненты, мас. %: углерод 0,4 - 0,5, кремний 0,10 - 1,0, марганец 0,01 - 0,60, хром 28,0 - 30,0, молибден 4,5 - 6,0, ванадий 0,01 - 0,3, ниобий 0,01 - 0,3 и кобальт - остальное, при этом отношение содержания хрома к сумме концентраций ванадия и ниобия определяется выражением [% Сr] : ([% V]+ [% Nb]) = 50 - 150. Техническим результатом изобретения является создание сплава для отливки высоконагруженных протезов с оптимальным сочетанием прочности, упругости, пластичности, твердости и хорошей воспроизводимостью этих характеристик. 2 табл.
Рисунок 1

Формула изобретения

Сплав для зубных протезов на основе кобальта, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и молибден, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ванадий и ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод - 0,4 - 0,5

Кремний - 0,10 - 1,0

Марганец - 0,01 - 0,60

Хром - 28,0 - 30,0

Молибден - 4,5 - 6,0

Ванадий - 0,01 - 0,3

Ниобий - 0,01 - 0,3

Кобальт - Остальное

а отношение содержания хрома к сумме концентраций ванадия и ниобия определяется выражением

[%Cr] : ([%V] + [%Nb]) = 50 - 150.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности к коррозионностойким сплавам на основе кобальта, предназначенных для отливки высоконагруженных зубных протезов съемного и несъемного типов, шинирующих аппаратов и др. стоматологических изделий, для которых необходима повышенная прочность, упругость и пластичность.

Известна сталь, применяемая для зубных протезов 25Х18Н9C2 (см. ТУ 14-123553-78, ТУ 3М311047, 1983 г.).

Однако присутствие никеля в материалах, непосредственно контактирующих с человеческим организмом, крайне нежелательно, т.к. никель вызывает в организме аллергические и канцерогенные реакции и способствует развитию целого ряда заболеваний.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому объекту является сплав на основе кобальта, содержащий в следующем процентном отношении, мас. %:

углерод - 0,14

кремний - 0,67

марганец - 0,60

молибден - 5,4

хром - 27,3,

описанный в патенте Японии N 63-41976 (см. таблица 1 - прототип).

В ортопедической стоматологии для изготовления литых индивидуальных протезов широко применяются сплавы системы кобальт-хром-молибден-углерод, дополнительно легированные другими элементами. Эти сплавы должны отвечать установленным медико-биологическим и санитарно-гигиеническим нормам и обладать необходимым уровнем и воспроизводимостью физико-технических свойств, определяющих качество и эксплуатационные характеристики протеза.

Литейные свойства сплава должны обеспечивать получение бездефектных тонкостенных отливок с заданными геометрическими размерами. Сплав должен хорошо обрабатываться абразивным инструментом и полироваться.

Согласно международному стандарту ISO 6871 (часть 1), для обеспечения конструкционной прочности зубных протезов предел текучести (сплав для зубных протезов, патент № 215158802) и относительное удлинение (сплав для зубных протезов, патент № 2151588) сплава при испытаниях литых образцов на растяжение должны превышать соответственно 500 МПа и 1,5%. Эти значения предела текучести и относительного удлинения являются минимально допустимыми для всех типов протезов, отливаемых из кобальтовых сплавов. Для высоконагруженных зубопротезных конструкций, например бюгельных, как показала стоматологическая практика, оптимальные значения предела текучести находятся в интервале 600 - 670 МПа, относительное удлинение должно быть не менее 6%. Имеются также дополнительные требования к свойствам рассматриваемых материалов: твердость (HV10) должна превышать 400 ед., модуль упругости Юнга - 200000 н/мм.

Сплав, описанный в выложенной заявке Японии N 62-146232 в литом состоянии обладает следующими свойствами.

Предел прочности (сплав для зубных протезов, патент № 2151588в), МПа - 684

Предел текучести (сплав для зубных протезов, патент № 215158802), МПа - 540

Относительное удлинение (сплав для зубных протезов, патент № 2151588),% - 6,7

Твердость (HV10) - 295

Как видно из приведенных данных, сплав не отвечает требованиям, предъявляемым к сплавам для высоконагруженных протезов. Недостатками сплава являются, кроме того, плохая воспроизводимость механических свойств и полируемость.

Цель изобретения - создание сплава для отливки высоконагруженных протезов с оптимальным сочетанием прочности, упругости, пластичности, твердости и хорошей воспроизводимостью этих характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в сплав на основе кобальт, содержащий углерод, кремний, хром, молибден и марганец дополнительно введен ванадий и ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод - 0,4 - 0,5

кремний - 0,1-1,0

марганец - 0,01 -0,60

хром - 28,0-30,0

молибден - 4,5 - 6,0

ванадий - 0,01 -0,30

ниобий - 0,01 - 0,30

кобальт - остальное,

а отношение содержания хрома к сумме концентраций ванадия и ниобия описывается выражением:

[%Cr] : ([%Nb]+[%V]) = 50 - 150.

Содержание углерода в сплаве не должно быть меньше 0,4%, это необходимо для обеспечения требуемого уровня твердости, а при увеличении содержания углерода более 0,5% ухудшается обрабатываемость металла и снижается пластичность. Главное звено в достижении поставленной цели - введение ванадия и ниобия. Именно ванадий и ниобий обеспечивают получение требуемого сочетания прочностных и пластических характеристик, поэтому введение их в количестве менее 0,01% не дает желаемого результата. Увеличение же содержания ванадия и ниобия выше 0,3% приводит к снижению пластичности, а в случае ниобия ухудшается также и полируемость материала. Отношение содержания хрома к сумме концентраций ванадия и ниобия, равное 50-150, регулирует в сплаве содержание основных легирующих элементов с точки зрения получения заданной структуры и, как следствие этого, пластичности. При значении отношения менее 50, уровень пластичности ниже требуемого уровня, для значений выше 150 - при хороших показателях прочности и твердости очень низкие значения сплав для зубных протезов, патент № 2151588 и сплав для зубных протезов, патент № 2151588.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Сплавы выплавляли в вакуумной индукционной печи и отливали из них мерные шихтовые заготовки. Полученные заготовки переплавляли в высокочастотной литейной установке и жидкий металл заливали в нагретые керамические формы центробежным способом по технологии, принятой в стоматологических поликлиниках. Отлитые образцы испытывали в литом состоянии по методикам, рекомендованным в стандарте ИСО 6871.

Химический состав и свойства, предложенных и известных сплавов, приведены соответственно в табл. 1 и 2.

Как видно из представленных данных, прочностные, пластические свойства и твердость предложенного сплава превышают уровень свойств прототипа и отвечает всем требованиям, предъявляемым к кобальтовым сплавам для высоконагруженных зубопротезных конструкций.

Согласно результатам проведенных испытаний предложенный сплав обладает высокой коррозионной стойкостью и полностью соответствует санитарно-токсикологическим и медико-биологическим требованиям, предъявляемым к кобальтовым сплавам.

Класс A61K6/04 металлы или сплавы

способ получения оксидного биосовместимого покрытия на чрекостных имплантатах из нержавеющей стали -  патент 2519095 (10.06.2014)
сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими характеристиками -  патент 2517057 (27.05.2014)
способ получения металлокерамических покрытий на поверхности зубных протезов -  патент 2493813 (27.09.2013)
сплав на основе палладия для изготовления зубных протезов -  патент 2481095 (10.05.2013)
сплав на основе золота для изготовления зубных протезов -  патент 2478129 (27.03.2013)
остеоинтеграционное покрытие на ортопедические и стоматологические титановые имплантаты -  патент 2472532 (20.01.2013)
пригодный для обжига легкоплавкий никель-хромовый сплав для получения облицованной керамикой реставрации зубов -  патент 2469698 (20.12.2012)
способ нанесения гальванического покрытия на съемные зубные протезы -  патент 2469697 (20.12.2012)
оксидное покрытие на чрескостные ортопедические имплантаты из нержавеющей стали -  патент 2465015 (27.10.2012)
состав для пломбирования зубов -  патент 2463034 (10.10.2012)

Класс C22C19/07 кобальта

сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими характеристиками -  патент 2517057 (27.05.2014)
способ получения сплава на основе кобальта для металлокерамических и бюгельных зубных протезов -  патент 2509816 (20.03.2014)
способ комплексной обработки высокопрочных аморфно-нанокристаллических сплавов -  патент 2492249 (10.09.2013)
коррозионностойкий высокопрочный инварный сплав -  патент 2468108 (27.11.2012)
сплав повышенной прочности на основе никеля для ортопедической стоматологии -  патент 2454988 (10.07.2012)
допускающий обработку давлением сплав кобальта (варианты) -  патент 2454476 (27.06.2012)
тонкая лента, выполненная из аморфного термомагнитного материала -  патент 2383652 (10.03.2010)
сплав на основе кобальта -  патент 2374348 (27.11.2009)
спеченный антифрикционный материал на основе кобальта -  патент 2360991 (10.07.2009)
аморфный магнитомягкий сплав на основе кобальта -  патент 2354734 (10.05.2009)
Наверх