сплав для изготовления заготовок зубных протезов и способ его получения

Формула изобретения

1. Сплав для изготовления заготовок зубных протезов, содержащий кобальт, хром, молибден, кремний, марганец, углерод, отличающийся тем, что он содержит ингредиенты при следующем соотношении, мас.%:

хром	25,0-28,60
молибден	5,20-5,90
кремний	0,66-0,90
углерод	0,40-0,80
марганец	0,20-0,50
кобальт	остальное

2. Способ получения сплава для изготовления заготовок зубных протезов по п.1, включающий плавку шихты и разливку сплава в керамические формы, причем в качестве шихты используют высокочистые материалы, плавку ведут под защитным шлаком при удельной мощности 3-5 кВт на 1 кг шихты в течение 20-25 мин, в качестве керамической формы используют кварцевую трубку, разливку осуществляют вакуумным всасыванием, при этом один конец трубки через шлак погружают под уровень сплава на глубину не менее 40 мм, а через другой конец разряжением поднимают металл в трубке на высоту не менее 400 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, при этом заготовки могут быть использованы в стоматологии при изготовлении каркасов зубных коронок и мостов, предназначенных к последующей облицовке керамическими материалами, у которых диапазон среднего значения термического коэффициента линейного расширения (ТКЛР) составляет 13,5-14,5×10 ^-6 К^-1 в интервале температур 250-550°С.

Для указанного назначения известен стоматологический сплав на основе кобальта (Патент РФ № 2009247, опубл. 1994 г.), содержащий, мас.%:

хром	20,0-25,0
молибден	4,0-6,0
кремний	1,0-2,0
углерод	0,005-0,030
марганец	0,01-0,30
ванадий	0,15-0,30
ниобий	0,2-1,2
железо	0,1-1,0

а также один или несколько редкоземельных элементов, таких как церий, лантан, неозим, празеодим, кобальт - остальное.

Известный сплав является дорогостоящим и нетехнологичным, т.к. в качестве шихтовых материалов содержит редкоземельные, а также легкоокисляемые элементы, которые требуют специальных приемов по введению в сплав и соответствующих режимов плавки.

Способ изготовления известного сплава представляет собой выплавку металла и его разливку в керамические формы, осуществляемые в вакуумной индукционной печи. Недостатками этого способа являются низкий выход годного и высокие затраты, обусловленные сложностью оборудования и необходимостью привлечения высококвалифицированного персонала для эксплуатации и обслуживания печи.

Задача настоящего изобретения - повышение технологичности получения сплава и снижение его себестоимости. Для решения поставленной задачи заявленный сплав содержит в мас.%: хром 25,00-28,60; молибден 5,20-5,90; кремний 0,66-0,90; углерод 0,40-0,80; марганец 0,20-0,50; кобальт - остальное. Способ получения сплава для изготовления заготовок зубных протезов включает его выплавку и разливку в керамические формы, для получения сплава используют высокочистые шихтовые материалы, плавку ведут под защитным шлаком при удельной мощности 3-5 кВт на 1 кг шихты в течение 20-25 минут, в качестве керамической формы используют кварцевую трубку, разливку осуществляют вакуумным всасыванием, при этом один конец трубки через шлак погружают под уровень сплава на глубину не менее 40 мм, а через другой конец разряжением поднимают металл в трубке на высоту не менее 400 мм.

Применение высокочистых шихтовых материалов позволяет получить сплав с минимальным количеством вредных примесей. Чистота исходных материалов, их количественное содержание, а также условия осуществления способа его получения позволяют получить сплав с содержанием примесей, не превышающим 0,2%. Исключение редкоземельных, а также легкоокисляемых компонентов упрощает процесс плавки. Разливка с применением кварцевой трубки позволяют получить цилиндрическую заготовку, чистота поверхности которой визуально соответствует чистоте поверхности, полученной полированием. Такая заготовка не требует последующей механической обработки, что способствует увеличению выхода годного.

Новый технический результат, достигаемый изобретением, заключается в достижении высокой степени чистоты сплава, имеющего простой состав исходных компонентов, в более высокой технологичности способа получения этого сплава и повышении выхода годного. Состав исходных компонентов сплава, не содержащий редкоземельных, а также легкоокисляемых элементов, способ получения сплава, не требующий приемов по введению таких элементов и применения сложного в эксплуатации и обслуживании дорогостоящего оборудования, значительно снижают себестоимость изготовления заготовок для зубных протезов.

Для изготовления заготовок зубных протезов использовали шихтовые материалы следующих марок: хром марок Х99А, Х99Б ГОСТ 5905-79, молибден - молибденовый штабик ТУ-48-19-102-82, кремний марки Кр00 ГОСТ 2169-69, углерод - графит порошковый особой чистоты ГОСТ 23463-79, марганец марки Мр00 ГОСТ 6008-90, кобальт марки КО ГОСТ 123-98.

Сплав выплавляли в индукционной печи емкостью 10 кг с кислой футеровкой под слоем защитного шлака. Особенность плавки заключается в большой скорости расплавления твердой шихты и перегреве сплава до необходимой температуры литья. Для соблюдения этого условия плавку ведут при удельной мощности 3-5 кВт на 1 кг шихты в течение 20-25 минут. За счет использования защитного шлака и высокой скорости расплавления существенно сокращается время контакта жидкого расплава как с атмосферой воздуха, так и с футеровкой печи, уменьшается возможность растворения в нем окислов и продуктов взаимодействия сплава с футеровкой, что позволяет получить более чистый по примесям сплав. При этом погружение трубки через шлак под уровень сплава на глубину не менее 40 мм предотвращает попадание шлака в металл, заполняющий трубку, что гарантирует сохранение достигнутой чистоты сплава.

После расплавления сплава и его нагрева до температуры литья шлак снимают, сплав раскисляют, наводят свежий шлак и начинают разливку металла в прутки диаметром 8-10 мм, длиной 300-400 мм. Разливку металла осуществляют методом вакуумного всасывания в трубки из кварцевого стекла марки ТК ГОБ ТУ 5932-014-00288679-01 с диаметром наружной поверхности 10 мм, длиной 500 мм, толщиной стенки 1 мм следующим образом.

Один конец трубки погружают через шлак под уровень сплава на глубину не менее 40 мм, исключающую попадание шлака в металл. При этом для уменьшения расхода дорогостоящих трубок за счет возможности их многократного использования глубину погружения трубки под уровень сплава нежелательно повышать более 60 мм, поскольку часть трубки, погруженная в расплав, теряет свои свойства и после ее использования удаляется.

Через другой конец трубки разряжением в ней поднимают металл на высоту не менее 400 мм. При меньшем значении этой высоты увеличивается время разливки сплава, что неизбежно приводит к изменению его химического состава, загрязнению продуктами взаимодействия сплава с футеровкой печи и соответственно к снижению качества получаемого сплава.

После охлаждения металла пруток извлекают из трубки. В процессе разливки температуру расплава в тигле печи поддерживают в заданных пределах. После окончания разливки и охлаждения прутков концы прутков отрезают, т.к. они представляют собой зоны возможного окисления воздухом. Готовые прутки режутся на мерные заготовки необходимой длины массой 10-15 г. Мерные заготовки используются для набора нужной массы плавки при изготовлении зубных протезов в стоматологии.

В таблице приведены сплавы с различным содержанием компонентов, содержание примесей для каждого сплава и среднее значение термического коэффициента линейного расширения (ТКЛР) для приведенного сплава, рассчитанного для плавок в интервале температур 250-550°С.

Из данных таблицы следует, что полученный сплав имеет термический коэффициент линейного расширения, среднее значение которого находится в пределах, соответствующих назначению заявленного изобретения. Содержание примесей в сплаве не превышает 0,2%. При этом значения физико-химических и механических свойств сплава удовлетворяют требованиям стандарта в стоматологии.

Таблица
№ примера	Компоненты полученного сплава, мас.%						Среднее значение ТКЛР, К -1×106	Содержание примесей в сплаве, %
-	Хром	Молибден	Кремний	Углерод	Марганец	Кобальт	-	-
1	28,60	5,90	0,90	0,40	0,20	64,00	14,04	0,11
2	27,56	5,52	0,66	0,60	0,40	65,26	14,30	0,18
3	28,20	5,30	0,58	0,40	0,28	65,24	13,99	0,17
4	27,00	5,20	0,89	0,40	0,29	66,22	14,03	0,19
5	25,00	5,77	0,90	0,80	0,50	67,03	13,88	0,17