專利名稱：烤瓷牙用鎳鉻合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎳基合金領(lǐng)域。主要用于烤瓷牙用冠及冠橋等。
金屬及其合金材料在口腔醫(yī)學(xué)有著悠久的應(yīng)用歷史。隨之冶金術(shù)的發(fā)展，金屬材料的應(yīng)用日趨廣泛，成為口腔醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)材料。
早在1897-1907年，源于工業(yè)的失蠟澆鑄術(shù)，就已成為口腔臨床對(duì)金屬材料的一種重要的加工方法。采用鑄造法制成的各種修復(fù)體鑄件，不僅沒(méi)有因機(jī)械冷加工帶來(lái)的應(yīng)變硬化，而且結(jié)構(gòu)均勻，形貌準(zhǔn)確，能將模型的精細(xì)形態(tài)復(fù)制出來(lái)。
烤瓷牙用鑄造合金，對(duì)材料要求特別嚴(yán)格，要求合金有高的強(qiáng)度；良好的韌塑性；良好的磨削性；要求合金具有與瓷粉相匹配的功能；還要求合金的組織穩(wěn)定性好；由于長(zhǎng)期在口腔中使用，要求合金有很好的抗氧化及耐腐蝕性能。
美國(guó)專利US pat NO 4205982，US pat No 4350526中介紹合金中均有像Pd、Gu、Ru、Sh、Ag、Ga、Ir等貴金屬，雖然使用性能佳，但由于價(jià)格昂貴，應(yīng)用范圍受到限制。
我國(guó)現(xiàn)用進(jìn)口材料VeraBond(AALBA DENT INC USA)中，經(jīng)分析表明含有一定量的Be元素。該元素在冶煉中產(chǎn)生有害氣體，危害人的身體健康，甚至導(dǎo)致中毒。此外，要求生產(chǎn)條件嚴(yán)格，設(shè)備復(fù)雜，在我國(guó)現(xiàn)行生產(chǎn)條件下無(wú)法進(jìn)行生產(chǎn)。
本發(fā)明提供一種成本低，生產(chǎn)條件簡(jiǎn)單，且不含有毒元素的烤瓷牙用鎳鉻合金，該合金不僅具有良好的抗氧化及耐腐蝕性，而且還具有良好的鑄造和切削性能，與現(xiàn)有的瓷粉能很好相匹配使用。
基于上述目的，在Ni基合金中，加入Cr元素、Mo元素，以提高合金的抗氧化性，耐腐蝕性及一定的強(qiáng)度；Nb元素保持合金有良好的組織穩(wěn)定性，考慮到鑄造牙冠的模型復(fù)雜性，加入Sn元素以提高合金鑄造性能。由于Sn容易造成晶界偏析，加入了Mg、B、Ce等元素強(qiáng)化和凈化晶界。
本發(fā)明的具體化學(xué)成分(wt％)為C＜0.08，Si＜2.15，Mn＜0.2，Cr11-14，Mo2.4-3.0，Sn2.0-3.0，Nb2.7-3.1，Mg＜0.01，B＜0.01，Ce0.005-0.02，余為Ni。
下面分述合金中各元素的作用。
Cr元素作用主要目的是提高合金抗氧化和耐腐蝕性能，在合金中形成Cr2O3保護(hù)層。Cr2O3氧化物具有致密，低的陽(yáng)離子空位，防止金屬原子向表面擴(kuò)散和氧，硫，氮等有害元素向金屬內(nèi)擴(kuò)散。有效地防止合金的繼續(xù)氧化。但是Cr又是形成TCP相元素，TCP相過(guò)多，使合金強(qiáng)度降低，所以Cr含量應(yīng)控制在11-14％。
Mo元素作用是固溶強(qiáng)化元素，在r中有一定的溶解度。另外，適量的Mo含量與Ni、Cr形成合金在H2SO4、HCL、H3PO4等還原酸中，以及在HF氣中的耐蝕性和在FeCl3溶液中的耐孔蝕性均提高，Mo又是形成σ相元素，過(guò)多會(huì)使合金塑性下降，Mo含量范圍在2.4-3.0％。
Nb元素作用Nb是強(qiáng)化和穩(wěn)定γ’的主要元素，能起到強(qiáng)化固溶體及使合金組織穩(wěn)定的作用，同時(shí)，Nb的加入能細(xì)化晶粒，減少脆性相或改變其分布及形態(tài)，對(duì)改善合金綜合性能有益，適量Nb合金含量使合金不易產(chǎn)生晶面腐蝕，此外，還可通過(guò)Nb含量調(diào)正合金的膨脹系數(shù)，Nb控制在2.7-3.1％。
Sn元素作用能降低合金熔點(diǎn)，改變鋼液粘度，在合金鑄造中，改善了鋼液的流動(dòng)性，這對(duì)于各類精密烤瓷冠等復(fù)雜薄壁的造型鑄件，能獲得良好的充填。Sn還有清除氧化物的功能，但Sn過(guò)量會(huì)引起合金性能下降，尤其使σb下降，所以Sn含量應(yīng)控制在2.0-3.0％。
Mg元素作用在鎳基高溫合金中含有適量金屬鎂，可顯著提高合金的強(qiáng)度和塑性，減少晶界碳化物，硫化物等數(shù)量，提高晶間的結(jié)合力。一般Mg含量在＜0.01。
Ce元素作用與O、S有較高的親和力，能降低合金中O和S含量。合適的Ce含量能促進(jìn)合金表面Cr2O3致密保護(hù)膜的生成，提高合金氧化腐蝕能力，含量為0.005-0.02％。
B元素作用主要起凈化晶界作用，含量＜0.01％。
本發(fā)明可在真空爐中熔煉，熔煉后的合金直接澆入預(yù)先制備好的鑄型內(nèi)，待其冷凝后獲得鑄件，鑄件與瓷粉在高溫下燒結(jié)成假牙。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)成本低，根據(jù)合金的材料成本計(jì)算，美國(guó)專利(US4205982、US4350526)合金中因含有Pd、Ag、Ir、Cu等貴金屬，合金計(jì)算成本在4萬(wàn)元/Kg左右，而本發(fā)明合金計(jì)算成本在90元/Kg左右。
(2)本發(fā)明合金中不含有毒元素，對(duì)保護(hù)環(huán)境和操作工人的身體健康有好處，另外，本發(fā)明合金的生產(chǎn)簡(jiǎn)單可行。
(3)抗氧化及腐蝕性能良好，用人工唾液對(duì)合金試樣作浸漬腐蝕試驗(yàn)表明，二天后的重量損失＜0.03％。
(4)具有良好的鑄造性能和磨削性能，與現(xiàn)有的瓷粉能很好的匹配使用，并且組織性能穩(wěn)定，本發(fā)明合金的線膨脹系數(shù)α在14(10-6/℃)左右，布氏硬度＞200HB。
實(shí)施例根據(jù)化學(xué)成分范圍，在真空爐中冶煉4爐本發(fā)明合金。合金的具體化學(xué)成份見(jiàn)表1所示，熔煉后澆注各種試樣毛坯，經(jīng)加工后分別進(jìn)行了性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2所示，合金的腐蝕試驗(yàn)，參照人工唾液的標(biāo)準(zhǔn)配方，對(duì)4批合金試樣浸漬，測(cè)定二天后的重量損失，其結(jié)果見(jiàn)表3。
將合金加熱熔化，然后將熔化的合金澆鑄入預(yù)先制備好的鑄型內(nèi)，待其冷凝后獲得鑄件。鑄件與瓷粉經(jīng)高溫下燒結(jié)成假牙，觀察假牙瓷釉與合金的結(jié)合性能見(jiàn)表4。
根據(jù)合金的材料成本計(jì)算出本發(fā)明4爐合金的成本，與美國(guó)專利牌號(hào)合金的成本對(duì)比見(jiàn)表5。表1 實(shí)施例合金的化學(xué)成份(重量％)
表2 實(shí)施例合金的性能
表3 合金試樣的腐蝕失重試驗(yàn)
表4 瓷釉與合金結(jié)合效果
表5 根據(jù)材料成本計(jì)算的合金成本對(duì)照表
權(quán)利要求
1.一種烤瓷牙用鎳鉻合金，其特征在于其具體化學(xué)成分為(重量％)C＜0.08，Si＜2.15，Mn＜0.2，Cr11-14，Mo2.4-3.0，Sn2.0-3.0，Nb2.7-3.1，Mg＜0.01，B＜0.01，Ce0.005-0.02，余為Ni。
全文摘要
一種烤瓷牙用鎳鉻合金,屬于鎳鉻合金領(lǐng)域,主要用于烤瓷牙用冠及冠橋等。其特點(diǎn)在于其具體化學(xué)成分為(重量%):C:< 0.08,Si< 2.15,Mn:< 0.2,Cr:11—14,Mo:2.4—3.0,Sn:2.0—3.0,Nb:2.7—3.1,Mg:< 0.01,B:< 0.01,Ce:0.005—0.02,余為Ni。本發(fā)明合金成本低、生產(chǎn)條件簡(jiǎn)單可行,不含有有毒元素,且有良好的抗氧化及耐腐蝕性,與現(xiàn)有瓷粉能很好匹配使用。
文檔編號(hào)A61K6/04GK1201837SQ9810163
公開日1998年12月16日 申請(qǐng)日期1998年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月24日
發(fā)明者劉江 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院