DE2720495B2

DE2720495B2 - Preiswerte Legierungen für Dentalzwecke und Schmuckstücke

Info

Publication number: DE2720495B2
Application number: DE2720495A
Authority: DE
Inventors: Ronald Peter City Of River Grove Dudek; Peter Alsip Kosmos; John Aloysius Woodridge Tesk
Original assignee: Howmedica Inc
Current assignee: AUSTENAL INTERNATIONAL Inc CHICAGO ILL US
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1978-11-09
Also published as: SE7705320L; DE2720495C3; JPS5636212B2; JPS55152148A; JPS5622939B2; US4012228A; SE423555B; CA1071440A; FR2351184B1; JPS5614740B2; GB1519578A; JPS56139648A; JPS55152147A; DE2720495A1; FR2351184A1; CH620474A5; JPS5711941B2; JPS52138433A

Description

Gold

Platin

Palladium

Kupfer

Iridium

15 bis 30% 0 bis 20% 5 bis 20%

40 bis 45% Obis 0,01%

25

3. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den folgenden Bestandteilen besteht:

Gold

Platin

Palladium

Kupfer

Gallium

Iridium

25%
19,99%

5%
40%
10%

0,01%

35

4. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den folgenden Bestandteilen innerhalb der angegebenen Gewichtsprozentbereiehe besteht:

Gold	30 bis 45%
Platin	Obis 10%
Palladium	Obis 20%
Kupfer	35 bis 45%
Gallium	5 bis 10%
Zink	Obis 1%
Iridium	Obis 0,01%

45

5. Legierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den folgenden Bestandteilen besteht

50

Gold	45%	aus den folgenden Bestandteilen
Platin	4,99%
Palladium	5% ⁵⁵	35%
Kupfer	40%	0,09%
Gallium	5%	14,9% 65
Iridium	0,01%	40%
6. Legierung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- &o	10%
zeichnet, daß sie	0.01%
besteht:
Gold
Platin
Palladium
Kupfer
Gallium
Iridium

7. Legierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den folgenden Bestandteilen besteht:

Gold	35%
Platin	10%
Palladium	10%
Kupfer	35%
Gallium	10%

10

15 Die Erfindung bezieht sich auf Legierungen. Im speziellen bezieht sich die Erfindung auf preiswerte Legierungen zur Verwendung als Dentallegierung, also der Herstellung von Zahnrestaurationsmaterialien, wie z. B. Einlagen, Kronen, Brücken und Teilprothesen. Die erfindungsgemäßen Legierungen sind außerdem zur Herstellung von weniger' kostspieligem Schmuck geeignet

Aufgrund des vielfältigen Gebrauchs von Zahnkronen und -brückenwerkstoffen sind Legierungen mit spezifischen Härte- und Festigkeitswerten erforderlich, wie sie in in der Spezifikation Nr. 5 von der American Dental Association (ADA) angegeben sind, in dem vier Grundlegierungstypen aufgeführt sind.

Derzeitige goldfarbene Zahnkronen- und -brückenlegiemngen basieren typischerweise auf Gold mit Zusätzen von Platin, Palladium, Silber, Kupfer, Zink und anderen unedlen Metallen und sind teurer als die Legierungen nach der Erfindung. Zur Zeit verwendete goldfarbene Legierungen erhalten ihren hohen Preis hauptsächlich durch den relativ hohen Gehalt an Gold, Platin und Palladium, der zur Verleihung der erforderlichen Anlauf- und Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist In letzter Zeit hat sich ein Trend zur Verringerung des Edelmetallgehalts dieser Legierungen entwickelt, um deren Preis zu senken.

Die US-Patentschrift 38 92 564 beschreibt galliumartige Goldlegierungen, insbesondere Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, die als Lötmittel für Schmuckgegenstände und als Zahnersatzwerkstoff geeignet sind und, abgesehen von Verunreinigungen, 1 bis 10% Gallium, 0 bis 25% Kupfer, 0 bis 33% Silber und 0 bis 10% Zink enthalten, wobei der Rest in allen Fällen aus Gold besteht

Speziell beschrieben ist dort eine Legierung, die 10% Gallium, 15% Kupfer und 75% Gold enthält

Es ist nun gefunden worden, daß eine preiswerte Legierung für Zahnersatz- und Schmuckzwecke erhalten werden kann, die beim ständigen Gebrauch mechanische und physikalische Eigenschaften ähnlich denen von Goldgußlegierungen besitzt, wenn man folgende Zusammensetzung einhält (alle Angaben erfolgen in Gew.-%):

Gold	Obis 45%
Platin	0 bis 30%
Palladium	Obis 20%
Kupfer	30 bis 55%
Gallium	5 bis 10%
Zink	Obis 1%
Iridium	Obis 0,01%

unter der Voraussetzung, daß der Gesamtanteil von Gold, Platin und Palladium mindestens 35% ausmacht

Die relativen Anteile der verschiedenen Elemente, die die Legierung der Erfindung bilden, sind als Ergebnis intensiver Forschungsarbeiten zur Erzielung einer Legierung mit optimalen chemischen und physikalischen Eigenschaften festgelegt worden. Bevorzugte 5 Kupfer: Legierungsmaterialien sind solche, die etwa 10% Gallium, 15 bis 30% Gold, 0 bis 20% Platin, 5 bis 20% Palladium, 40 bis 45% Kupfer und 0 bis 0,01% Iridium enthalten, sowie solche, die 30 bis 45% Gold, 0 bis 10% Gallium: Platin, 0 bis 20% Palladium, 35 bis 45% Kupfer, 5 bis 10% Gallium, 0 bis 1% Zink und 0 bis 0,01% Iridium enthalten.

Besondere Beispiele für die Legierungen der Erfindung werden in den nachfolgenden Beispielen 1 bis 30 angegeben, worin besonders bevorzugte Legierungszusammensetzungen aufgeführt werden. Die Legierungen werden dort nach ihren betreffenden ADA-Typ-Nummern eingeteilt wia durch die Härtewerte angezeigt wird.

Die Legierungen der Erfindung haben gegenüber anderen billigen Legierungen, wie z. B. den in den US-Patentschriften 38 41 868 und 25 97 495 beschriebenen Zahnlegierungen auf Nickel-Chrom-Basis, die bisher nicht als Ersatzmaterialien für die Zahngoldguß- Zink: legierungen gemäß ADA auf dem Markt erschienen sind, die folgenden Vorteile: Niedrigere Gieß temperatur und Bearbeitungseigenschaften ähnlich den Legierungen mit hohem Edelmetallgehalt sowie Goldfarbe, jedoch mit niedrigem Gold- und Edelmetallgehalt Iridium:

Außerdem besitzt das Legierungssystem der Erfindung den erforderlichen Spielraum in bezug auf Härte und Festigkeit um den vielfältigen Erfordernissen genügen zu können, die von der zahnmedizinischen Fachwelt an Kronen- und Brückenwerkstoffe gestellt werden. Dieser Punkt ist wesentlich, weil die zur Zeit zur Verfügung stehenden preiswerten Legierungen typischerweise höhere Härtewerte haben und daher für einen Gebrauch als Einlagen und Restaurationsteile geringer Beanspruchung ungeeignet sind, für welche Legierungen mit geringer Härte erforderlich sind.

Diese Legierungen können, obwohl sie tür die Verwendung als Zahnkronen- und -brückenwerkstoffe vorgesehen sind, auch in der Schmuckindustrie Verwendung finden, weil die gute Goldfarbe und die Anlauf- und Korrosionsbeständigkeit ebenfalls für die Herstellung von weniger kostspi eligem Schmuck erwünscht sind.

Die Legierungen der Erfindung besitzen Härte- und Festigkeitswerte innerhalb der Bereiche, die in der American Dental Association-Spezifikation Nr. 5 für Zahngußgoldlegierungen des Typs I, Typs II, Typs III so und Typs IV angegeben sind.

Nicht alle Zusammensetzungen innerhalb des nach der Erfindung vorgesehenen Legierungsbereichs ergeben Legierungen mit goldener Farbe. Die nicht goldfarbenen Legierungen sind jedoch ebenfalls für zahnmedizinische Zwecke und für Schmuck geeignet und zwar wegen der Korrosions- und Anlaufbeständigkeit und des geringen Eigenwerts der Legierungen aufgrund des relativ geringen Gehalts an Edelmetall.

Die Rolle, die jedes der betreffenden Legierungsele- ω mente spielt ist wie !folgt:

Anlaufbeständigkeit der Legierung verbessert und außerdem die Härte und Festigkeit der Legierung auf spezielle Werte einstellt

Zusatz aus unedlem Metall, der zur »Gold«-Farbe der Legierungen beiträgt und außerdem die Härte und die Festigkeit der Legierung erhöht Zusatz aus unedlem Metall, der die Korrcsions- und Anlaufbeständigkeit der Legierung verbessert Der Zusatz von Gallium bewirkt auch eine Verbesserung der Goldfarbe der Legierung, und zwar dadurch, daß der rosarote Ton, der für ähnliche kupferhaltige Legierungen ohne Gallium typisch ist verringert wird. Galliumzusätze haben außerdem die Wirkung, daß sie die Härte der Legierung im Vergleich zu ähnlichen Legierungen, die kein Gallium enthalten, verringern. Galliumzusätze verringern außerdem den Schmelzpunkt des Legierungssystems, wodurch die Gießbarkeit verbessert wird. Zusatz aus unedlem Metall, der desoxydierend wirkt und außerdem den Schmelzpunkt des Legierungssystems senkt, wodurch die Gießbarkeit verbessert wird.

Kostbarer Metallzusatz, der als Kornverfeinerungsmittel benutzt wird.

Platin und
Palladium

Edelmetallzusatz, der die Korrosions- und Anlaufbeständigkeit der Legierung verbessert und zu der »Gold«-Farbe der Legierung beiträgt

Edelmetallzusatz, der die Korrosions- und

Die folgenden speziellen Eigenschaften wurden in der nachfolgend angegebenen Weise bestimmt:

Härte Versuchsproben — Gußstücke mit einer Abmessung von 1,27 cm χ 1,91 cm χ 0,32 cm (Dicke)

Prüfverfahren — Die Härtezahlen wurden in Rockwellwerten in den folgenden drei Zusätzen ermittelt und in Brinell-Werte umgerechnet:

1. In dem gegossenen Zustand

2. 10 Minuten bei 699° C geglüht und abgeschreckt

3. Wärmebehandelt gemäß American Dental Association-Spezifikation Nr. 5

Durchgangstemperatur

Vorrichtung — Muffelofen mit Zweipunktauflageständer mit 2,54 cm-Einspannlänge.

Versuchsproben - Gußstück mit einer Länge von 3,18 cm, einer Breite von 0,95 cm und einer Dicke von 0,076 bis 0,102 cm.

Prüfverfahren — Der Auflageständer wurde auf eine Temperatur innerhalb eines Bereiches von 93° C der erwarteten Durchgangstemperatur vorerwärmt Die Probe wurde auf dem Ständer angeordnet und konditioniert. Die Temperatur wurde dann in Abschnitten von H⁰C erhöht, bis ein Durchhängen visuell festgestellt wurde.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung

der Erfindung und stellen keine Beschränkung der Erfindung dar.

Die Beispiele 1 bis 7 sind Zahngußgoldlegierungen vom Typ I der ADA-Spezifikation Nr. 5. Härte 45 bis (Brinellhärte) (abgeschreckt).

Bestandteil Beispiel 1 Zusammensetzung Beispiel 2 Bestandteil Zusammensetzung

Gold	40%
Platin	4,99%
Palladium	7,5%
Kupfer	37,5%
Gallium	10%
Iridium	0,01%
Härtewerte(Brinell)
In dem gegossenen Zustand	74
Abgeschreckt	62
ADA-wärmebehandelt	78
Durchhangtemperatur	827-838° C

Beispiel 3 Bestandteil Zusammensetzung Bestandteil Zusammensetzung

Gold

Platin

Palladium

40% 4,99% 50/0

Gold 40%

Platin 7,49%

Palladium 5%

Kupfer 373%

Gallium 10%

Iridium 0,01%

Härtewerte( Brinell)

In dem gegossenen Zustand 65

Abgeschreckt 58

ADA-Wärmebehandelt 67

Durchhangtemperatur 827 - 838° C

Kupfer 40%

Gallium 10% Iridium 0,01%

Härtewerte( Brinell)

In dem gegossenen Zustand 76

Abgeschreckt 69

ADA-wärmebehandelt 73

Durchhangtemperatur 793-804" C

Beispiel 5

Bestandteil	Zusammensetzung
Gold	45%
Platin	7,49%
Palladium	7^%
Kupfer	30%
y Gallium	10%
Iridium	0,01%
Härtewerte(Brinell)
In dem gegossenen Zustand	256
5 Abgeschreckt	72
ADA-wärmebehandelt	210
Durchhangtemperatur	771-782°C
) Beispiel 6
Bestandteil	Zusammensetzung

Gold 35%

« Platin 1939%

Kupfer 35%

Gallium 10%

Iridium 0,01%

Härtewerte (Brinell) In dem gegossenen Zustand 200 Abgeschreckt 66 ADA-wärmebehandelt 179 Durchhangtemperatur 816-827° C

Gold 40%

Platin 7,49%

Palladium 7,5%

Kupfer 35%

Gallium 10%

Iridium 0,01%

Härtewerte (Brinell)

!η dem gegossenen Zustand 101 Abgeschreckt 71

ADA-wärmebehandelt 235 Durchhangtemperatur 816-827°C Beispiel 4 Beispiel 7 V) Bestandteil Zusammensetzung

Gold	250/0
Platin	19,99%
Palladium	5%
">"i Kupfer	40%
Gallium	10%
Iridium	0,01%
Härtewerte(Brinell)
w In dem gegossenen Zustand	165
Abgeschreckt	75
ADA-wärmebehandelt	162
Durchhangtemperatur	860-871°C

Die Beispiele 8 bis 14 sind ZahnguBgoldlegierungen vom Typ II der ADA-Spezifikation Nr. 5. Härte 70—100 f B r i η e 1Π iabeeschrecktV

Beispiel 8 Bestandteil Zusammensetzung

Gold	200/0
Platin	15%
Palladium	10%
Kupfer	45%
Gallium	10%
Härtewerte( Brinell)
In dem gegossenen Zustand	121
Abgeschreckt	92
ADA-wärmebehandelt	106
Durchhangtemperatur	904-916⁰C

Beispiel 9 Bestandteil Zusammensetzung Bestanteil Zusammensetzung

Gold	35%
Platin	7,49%
Palladium	7,5%
Kupfer	40%
Gallium	10%
Iridium	0,01%
Härtewerte(Brinell)
In dem gegossenen Zustand	110
Abgeschreckt	90
ADA-wärmebehandelt	123
Durchhangtemperatur	871-882-C

Beispiel 11 Bestandteil Zusammensetzung

Gold	35%
Platin	7,49%
Palladium	7,5%
Kupfer	42£%
Gallium	7,5%
Iridium	0,01%
Härtewerte( Brinell)
In dem gegossenen Zustand	127
Abgeschreckt	93

20

Gold 35%

Platin 9,99%

Palladium 5%

Kupfer 40%

Gallium 10%

Iridium 0,01 %

Hsrtewerte(Brinell) Indem gegossenen Zustand 107 Abgeschreckt 82 ADA-wärmebehandelt 106 Durchhangtemperatur 860-871⁰C Beispiel 10

40

60

65

ADA-wärmebehandelt Durchhangternperatur

114 871-916°C

Beispiel 12

Bestandteil Zusammensetzung

Gold 35%

ίο Platin 7,49%

Palladium 7,5%

Kupfer 393%

Gallium 10%

Iridium 0,01%

is Zink 0,5%

Härtewerte( Brinell) In dem gegossenen Zustand 119 Abgeschreckt 88 ADA-wärmebehandelt 125 Durchhangtemperatur 882-893° C

Beispiel 13

Bestandteil Zusammensetzung

Gold
Platin

Palladium
Kupfer
Gallium
Iridium

Härtewerte( B r i η e 11)

In dem gegossenen Zustand Abgeschreckt
ADA-wärmebehandelt Durchhangtemperatur

Beispiel 14

45%

439%

5% 40%

5%

0,01%

121 88 117 893-904⁰C

Bestandteil Zusammensetzung

Gold	35%
Platin	15%
Kupfer	40%
Gallium	10%
Härtewerte( Brinell)
In dem gegossenen Zustand	147
Abgeschreckt	83
ADA-wärmebehandelt	106
Durchhangtemperatur	860-871°C

Die Beispiele 15 bis 24 sind Legierungen vom Typ III der Spezifikation Nr. 5. Härte 90—140 (Brinell) ADA-fabgeschreckt).

	Beispiel	15	Zusammensetzung
Bestandteil		20% 20% 5%
Gold Platin Palladium

Kupfer
Gallium

Härtewerte (Brinell)

In dem gegossenen Zustand Abgeschreckt
ADA-wärmebehandelt Durchhangtemperatur

Beispiel 16

45% 10%

132 101 116 904-916⁰C

Bestandteil Zusammensetzung

Platin	30%
Palladium	5%
Kupfer	55%
Gallium	10%
Härtewerte(Brinell)
In dem gegossenen Zustand	153
Abgeschreckt	130
ADA-wärmebehandelt	130
Durchhangtemperatur	1038-1049⁰C

Beispiel 17 Bestandteil Zusammensetzung Bestandteil Zusammensetzung Bestandteil Zusammensetzung

Gold	35%
Palladium	15%
Kupfer	40%
Gallium	10%
Härtewerte( Brine 11)
In dem gegossenen Zustand	242
Abgeschreckt	121
ADA-wärmebehandelt	235
Durchhangtemperatur	871—882°C

Platin 25%

Palladium 10%

Kupfer 55%

Gallium 10%

Härtewerte (.Brinell) In dem gegossenen Zustand 159 Abgeschreckt 132 ADA-wärmebehandelt 139 Durchhangtemperatur 1004—1016⁰C Beispiel 18

Platin 30%

Palladium 10%

Kupfer 50%

Gallium 10%

Härtewerte(Brinell) In dem gegossenen Zustand 139 Abgeschreckt 137 ADA-wärmebehandelt 141 Durchhangtemperatur 1004—1016⁰C Beispiel 19

10

Beispiel 20 Bestandteil Zusammensetzung

Gold
Platin
Palladium
Kupfer
Gallium

Iridium

Härtewerte (Brinell)

In dem gegossenen Zustand
Abgeschreckt
ADA-wärmebehandelt
Durchhangtemperatur

35%

0,09% 14,9% 40% 10%

0,01%

200 119 165 860-871°C

Beispiel 21 Bestandteil Zusammensetzung

Gold	30%
Platin	9,99%
Palladium	10%
25 Kupfer	40%
Gallium	10%
Iridium	0,01%
Härtewerte( Brinell)
*> In dem gegossenen Zustand	179
Abgeschreckt	123
ADA-wärmebehandelt	162
Durchhangtemperatur	893-904°C

Beispiel 22 Bestandteil Zusammensetzung

Gold
Platin
Palladium
Kupfer
Gallium
Iridium

Härtewerte (Brinell)

In dem gegossenen Zustand
Abgeschreckt
ADA-wärmebehandelt
Durchhangtemperatur

35%

7,49%

7,49% 45%

5%

0,01%

147 HO 175 916-966°C

Beispiel 23 Bestandteil

"

Gold 35% Platin 7,49%

Palladium 7,5%

Kupfer 39%

Gallium 10% Zink 1%

Iridium 0,01%

Härtewerte ( B r i π e 11)

In dem gegossenen Zustand 127 Abgeschreckt 93

ADA-wärmebehandelt 125 Durchhangtemperatur 816° C Zusammensetzung

11

Beispiel 24 Bestandteil Zusammensetzung

Gold 35%

Platin 7,49%

Palladium 7,5%

Kupfer 41,5%

Gallium 7,5%

Zink 1%

Iridium 0,01%

Härtewerte( Brine 11) In dem gegossenen Zustand 117 Abgeschreckt 92 ADA-wärmebehandelt 123 Durchhangtemperatur 838—849° C

Die Beispiele 25 bis 30 sind Legierungen vom Typ IV der ADA-Spezifikation Nr. 5. Härte 130 (Brinell) Mindestwert (abgeschreckt).

Beispiel 25 Bestandteil Zusammensetzung

Gold 20%

Platin 20%

Palladium 10%

Kupfer 40%

Gallium 10%

Härtewerte(Brinell) In dem gegossenen Zustand 228 Abgeschreckt 185 ADA-wärmebehandelt 222 Durchhangtemperatur 904-916⁰C Beispiel 26 Bestandteil Zusammensetzung

Gold 35%

Platin 10%

Palladium 10%

Kupfer 35%

Gallium 10%

Härtewerte ( B r i η e 11) In dem gegossenen Zustand 263 Abgeschreckt 153 ADA-wärmebehancelt 249 Durchhangtemperatur 860-871⁰C Beispiel 27 Bestandteil Zusammensetzung

Platin

Palladium

30% 0,09% 12

Kupfer

Gallium

Iridium

Härtewerte (Brinell)

In dem gegossenen Zustand
Abgeschreckt
ADA-wärmebehandelt
Durchhangtemperatur

40% 10% 0,01%

276 176 276 860-882⁰C

Beispiel 28 Bestandteil Zusammensetzung

Gold	250/0
Platin	4,99%
Palladium	20%
Kupfer	40%
20 Gallium	10%
Iridium	0,01%
Härtewerte (Brinell)
In dem gegossenen Zustand	270
25 Abgeschreckt	200
ADA-wärmebehandelt	263
Durchhangtemperatur	904-916°C

Beispiel 29 Bestandteil Zusammensetzung

Gold
Platin

Palladium
Kupfer
Gallium
Iridium

Härtewerte (Brinell)

In dem gegossenen Zustand
Abgeschreckt
ADA-wärmebehandelt
Durchhangtemperatur

20%

9,99% 20% 40% 10%

0,01%

256 228 242 916-927°C

Beispiel 30 Bestandteil Zusammensetzung

Gold 15%

Platin 14,99%

Palladium 20%

Kupfer 40%

Gallium 10% Iridium 0,01%

Härtewerte( Brine 11) In dem gegossenen Zustand 263 Abgeschreckt 228 ADA-wärmebehandelt 228 Durchhangtemperatur 927-

938-C

Claims

Patentansprüche:

.1. Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den folgenden Bestandteilen innerhalb der angegebenen Analyst »grenze besteht:

Gold 0 bis 45% Platin 0 bis 30% Palladium 0 bis 20% Kupfer 30 bis 55% Gallium 5 bis 10% Zink Obis 1% Iridium Obis 0,01%

mit der weiteren Maßgabe, daß der Gesamtanteil von Gold, Platin und Palladium mindestens 35% ausmacht
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie neben 10% Gallium folgende weiteren Bestandteile innerhalb der angegebenen Analysengrenzen enthält:

20