Светоотверждаемые базисные пластмассы

По химическим свойствам эти матери­алы больше похожи на композиты для восстановления зубов, нежели на пласт­массы для изготовления базисов зубных протезов. Материал состоит из уретанди-метакрилатной матрицы, которая содер­жит небольшое количество коллоидного оксида кремния для придания материалу необходимой текучести или консистен­ции, и наполнителя из акриловых шари­ков, которые становятся частью взаимо­проникающей структуры полимерной сетки при его отверждении. Он исполь­зуется в качестве твердого материала для перебазировки зубных протезов, для из­готовления индивидуальных ложек и по­чинки сломанных протезов.

МЕТАЛЛЫ

15.7.1. Сплавы на основе золота Чистое золото — мягкий металл, и по­этому не может использоваться для изго­товления зубных протезов. Однако проч-

Глава 15. Основные конструкционные материалы

 

ность золота очень высока: образец сече­нием 1 мм² при испытании на растяже­ние выдерживает 12 кг, а удлинение до­стигает 40—50%. Золото устойчиво к кор­розии. На него не действуют кислоты и щелочи, кроме царской водки (смесь 3 частей соляной и 1 части азотной кис­лоты). Высокие антикоррозийные свой­ства используются при выделении чисто­го золота из сплавов. Этот метод называ­ется аффинажем.

Один из распространенных методов аффинажа заключается в следующем. Сплав расплавляют и для размельчения выливают в воду. В воде металл образует гранулы (мелкие зерна), которые извле­кают и помещают в фарфоровый или стеклянный сосуд, куда наливают разбав­ленную азотную кислоту (2/3 объема). Сосуд медленно нагревают. Серебро, медь и другие примеси растворяются, а золото выпадает в осадок. Для полного удаления примесей выделенный осадок повторно кипятят в азотной кислоте, после чего промывают в воде. Осадок плавят и получают слиток чистого золота.

Золотые сплавы, содержащие неболь­шой процент серебра, полностью отде­лить от него нельзя. Аффинаж возможен в случае, если серебра в сплаве в 3—4 раза

Таблица 15.3 Физико-механические свойства золота

 

Химический знак	Аи
Плотность, г/см^3	19,32
Температура плавления, °С
Температура кипения, °С
Усадка при затвердевании, %	1,2
Предел прочности, кгс/мм^2	12,2
Относительное удлинение, %	40-50
Твердость по Бринеллю, кгс/мм^2	18,5
Коэффициент линейного расширения	14- 10^6

больше, чем золота. Для проведения аф­финажа при малом содержании серебра в сплаве проводят предварительное квар­тование или насыщение сплава серебром.

Другим способом выделения золота из сплава является использование царской водки. После гранулирования сплава его помещают в фарфоровый или стеклян­ный сосуд, заливают царской водкой и подогревают. Золото и другие металлы растворяются, серебро выпадает в осадок в виде AgCl. В растворе золото находится в виде соединения АиС1₃ (хлорное золо­то). Чистое золото получают путем вос­становления АиС1₃ железным купоросом (FeS0₄ *7Н₂0) или щавелевой кислотой (С₂Н₅0₄). Раствор сцеживают, отделяя его от осадка хлорида серебра, затем на­гревают и добавляют в него железный ку­порос или щавелевую кислоту. Золото в виде бурого порошка выпадает в оса­док, который после плавления образует слиток (табл. 15.3).

Существует сухой способ аффинажа, при котором расплавленный сплав обра­батывают селитрой (KN0₃) или серой. Этим способом можно удалить следы свинца, висмута. Образующиеся при этом окислы или сернистые соединения метал­лов, составляющих примеси, всплывают, их можно сплавить с бурой и удалить.

В промышленности чистое золото (99,9%) получают путем электролиза.

На свойства золота оказывают боль­шое влияние примеси. Так, при незначи­тельном (0,06%) содержании свинца или висмута золото теряет пластичность и практически не поддается штамповке.

При изготовлении штампованных ко­ронок из золота необходимо тщательно удалять остатки легкоплавкого сплава, так как в его состав входят свинец и вис­мут, изменяющие свойства золота, а ино­гда и цвет.

Для изготовления зубных протезов зо­лото применяют очень давно. Обнару­женные при раскопках этрусских гроб-

Раздел II. Материалы, применяемые для изготовления пластиночных протезов при полной утрате зубов

 

ниц золотые протезы датируются IX—VI веками до н.э.

В настоящее время в ортопедической стоматологии используют различные сплавы на основе золота. Подбирая ком­поненты в определенных соотношениях, получают сплавы с нужными свойства­ми: пластичные, ковкие (для получения штампованных деталей), упругие (для изготовления проволоки, эластичных дуг, штифтов и др.).

Сплавы различают по процентному содержанию золота. Чистое золото обоз­начается 1000-й пробой. Наиболее рас­пространенными являются золотые сплавы 900-й и 750-й проб. В ряде стран проба золота определяется в каратах. Чи­стое золото соответствует 24 каратам.

Сплав 900-й пробы. Сплав содержит на­ибольшее количество золота (90%), имеет приятный желтый цвет, устойчив к корро­зии. Обладает большой пластичностью и вязкостью, жидкотекучестью в расплав­ленном состоянии, что делает его удоб­ным для штамповки, вальцевания, ковки и других методов механической обработ­ки давлением, а также литья.

Сплав имеет невысокую твердость и легко подвергается истиранию. Поэтому при изготовлении штампованных коронок внутрь их на жевательную поверхность или режущий край заливают припой.

При штамповке или вальцевании сплавов в них образуется наклеп вслед­ствие смещения кристаллической решет­ки. Его снимают отжигом при температу-

ре красного каления. Если гильза под­вергалась штамповке на штампике из легкоплавкого сплава, то перед отжигом следует ее обработать соляной кислотой для удаления частиц свинца и висмута, которые при нагревании могут соеди­ниться с золотом и сделать его хрупким.

Сплав 900-й пробы имеет температуру плавления около 1000°С.

При протяжке дисков в гильзы и литье из дисков частей протезов теряется до 2% золота. Для снижения этих потерь в на­стоящее время принимают меры к выпу­ску гильз 4 размеров и слитков золота тех же проб по 5 г.

Сплавы 900-й и 750-й проб применя­ются для литых базисов в полных съем­ных протезах (табл. 15.4).

Сплав 750-й пробы с платиной имеет жел­тый цвет, менее характерный для золота. Наличие платины и повышенное по срав­нению с предыдущим сплавом содержание меди делают сплав более твердым и упру­гим. Он имеет небольшую усадку при ли­тье, поэтому из него можно получить точ­ные части протезов или, например, вклад­ки. Сплав не подлежит обработке давлени­ем. Используется для изготовления деталей или таких частей зубных протезов, которые выполняют методом литья и которые должны обладать повышенными упругими свойствами: каркасы бюгельных, шиниру­ющих протезов, кламмеры, штифты, вкладки, крампоны, проволока и др.

Если в сплав 750-й пробы добавить 5—10% кадмия, то температура плавления

Таблица 15.4

Различные сплавы золота

 

 

Компонент	Содержание компонентов в сплаве-пробе,%
900-я	750-я	750-я (припой)
Аи Ag Си Pt Cd	90,0 4,0 6,0	75,0 8,35 12,5 4,15	75,0 8,0 10,5 7,0

Глава 15. Основные конструкционные материалы 267

снижается до 800°С и это делает возмож­ным использование его в качестве при­поя для золотых сплавов высоких проб.

Серебро хорошо обрабатывается давле­нием вследствие большой пластичности. Показателями пластичности серебра мо­жет быть то, что из 1 г серебра можно вы­тянуть проволоку длиной 1800 мм, мож­но получить фольгу толщиной до 0,00001 мм.

Серебро недостаточно устойчиво к окислению. Оно растворяется в горя­чей серной и азотной кислоте. Соляная кислота действует на него слабо. Серебро вступает в реакцию с сероводородом, об­разуя серный ангидрид серебра. При рас­плавлении серебро хорошо соединяется с кислородом, который выделяется при охлаждении, что может привести к обра­зованию пор в слитке. Чтобы уменьшить поглощение кислорода, плавку серебра следует проводить под слоем толченого древесного угля.

Серебро обладает самой высокой электро- и теплопроводностью. Все ос­тальные металлы по этим показателям сравнивают с серебром. В промышлен­ности серебро находит широкое приме­нение в радиоэлектронике, электрохи­мии, ювелирном деле. Для улучшения механических свойств к серебру добавля­ют 10—25% меди.

Вследствие неустойчивости серебра к коррозии в полости рта оно не нашло применения как основной материал для зуботехнических целей. Однако серебро входит в состав многих сплавов: золотых, палладиевых, припоев. Серебро приме­няют также для изготовления пломбиро­вочных штифтов, амальгамы.

15.7.2. Сплавы на основе неблагородных металлов Нержавеющая сталь

Основу всех сталей составляет железо, они также содержат хром, никель и не­большое количество углерода. Для улуч-

шения литейных, прочностных и других свойств сталей в них вводят легирующие добавки. Сталь для зубных протезов со­держит 1% титана.

Железо — металл, широко распростра­ненный в природе. Железные руды со­держат химические соединения его с кислородом. Важнейшими железными рудами являются магнитный железняк (магнетит) Fe₃0₄, красный железняк (ге­матит) Fe₂0-j, бурый железняк 2Fe₂0₃«ЗН₂0, шпатовый железняк (сидерит), со­держащий железо в карбонате FeC0₃. Железо получают также из руд, содержа­щих хром (хромиты), хромоникелевых, титаномагнетитовых руд и др.

Чистое железо имеет синевато-сереб­ристый цвет, в химическом отношении неустойчиво. Во влажной среде оно под­вергается коррозии. Растворы солей и кислот растворяют железо.

Железо — очень пластичный металл, однако получить его в чистом виде и за­щитить от коррозии очень трудно.

Широкое применение нашли разно­образные сплавы на основе железа, из которых наиболее распространенными являются различные стали. В зубопро­тезной практике используются малоугле­родистые стали с содержанием углерода до 0,15%. Большее количество углерода делает сталь более твердой и менее ус­тойчивой к коррозии.

Рецепт стали для изготовления зубных протезов в нашей стране в 1930-х годах был предложен Д.Н.Цитриным. Приме­нение ее значительно уменьшило ис­пользование золота и платины, что было очень важно для развития стоматологи­ческой помощи населению страны в ши­роких масштабах. Нержавеющая сталь, применяемая в ортопедической стомато­логии — многокомпонентный сплав. В него входят железо, хром, никель, угле­род, титан и ряд других добавок. Главным компонентом, обеспечивающим корро­зионную устойчивость сплава, является

Раздел II. Материалы, применяемые для изготовления пластиночных протезов при полной утрате зубов

 

Таблица 15.5 Физико-механические свойства нержавеющей стали

 

Химический знак	Fe
Плотность, г/см^1	7,86
Температура плавления, °С
Температура кипения, "С
Усадка при затвердевании, %	ДоЗ
Предел прочности, кгс/мм^2
Относительное удлинение, %
Твердость по Бринсллю, кгс/мм^2	(.0-70
Коэффициент линейного расширения	12- 10"

хром. Его содержится в сплаве 17—19%. Минимальное содержание хрома, обес­печивающее коррозионную стойкость сплава, должно быть не меньше 12—13%.

Для повышения пластичности сплава в него добавляют 8—11% никеля. Присут­ствие никеля делает сплав ковким, что об­легчает обработку давлением. В промыш­ленности виды стали принято обозначать марками. Компоненты, входящие в со­став сплава, обозначают буквами: крем­ний — С, хром — X, никель — Н, титан — Т и т.д. Цифрами обозначают процент со­держания компонента в сплаве. Первая цифра марки обозначает содержание уг­лерода в десятых долях процента.

Наиболее распространенной в зубо­протезной практике является нержавею­щая сталь марки 1Х18Н9Т. Этот сплав со­стоит из 72% железа, 18% хрома, 9% ни­келя, 0,1 % углерода и до 1 % титана. В не­большом количестве всегда присутству­ют посторонние примеси, среди которых наиболее нежелательными являются се­ра и фосфор. Железо с углеродом в спла­вах может находиться в различных соче­таниях: в виде химического соедине­ния — карбида железа Fe₃C — или в виде

твердого расплава, когда атомы углерода располагаются в кристаллической ре­шетке между атомами железа. Углерод в сплаве может находиться в свободном состоянии в виде графита. Различные ви­ды связи железа с углеродом наблюдают­ся при термической обработке стали, ее кристаллизации из расплава.

Встречаются следующие структурные виды связи железа и углерода:

1. Аустенит — твердый раствор углеро­да в железе, характеризующийся плас­тичностью, ковкостью сплава при твер­дости около 200 кгс/мм² по Бринеллю.

2. Феррит — твердый раствор углерода, очень мягкий и пластичный. Его твер­дость около 80 кгс/мм² по Бринеллю.

3. Цементит — карбид железа (Fe^C), очень твердый и хрупкий.

4. Перлит — смесь кристаллов цемен­тита и феррита. Получается из аустенита в результате его распада при температуре 723°С.

5. Дедебурит — смесь перлита и цемен­тита, очень твердый и хрупкий.

Аустенитная структура нержавеющей стали отвечает всем основным требова­ниям, предъявляемым к зубопротезным материалам, поэтому при термической и механической обработках стали ее ста­раются в конечном итоге фиксировать в аустенитной структуре.

Хром с углеродом также может давать ряд химических соединений — карбидов хрома: Сг₄С, Сг₃С₂, Сг₅С₂. Они образуют­ся при термической обработке сплава в температурном интервале 450—850°С.

Карбиды образуются по границам кристаллических зерен, что приводит к уменьшению количества свободного хрома в этих зонах, и в связи с этим уве­личивается возможность возникновения межкристаллической коррозии.

Чтобы уменьшить возможность обра­зования карбидов хрома, в состав нержа­веющей стали вводят титан, активнее вступающий в связь с углеродом и обра-

Глава 15. Основные конструкционные материалы

 

зующий карбиды титана. При этом обра­зование карбидов хрома прекращается, и таким образом титан предотвращает межкристаллическую коррозию стали. Для улучшения жидкотекучести и жаро­стойкости стали, используемой для ли­тья, в нее вводят 2,5% кремния (сплав ЭИ-95).

Нержавеющая сталь нашла широкое применение при изготовлении зубных протезов. Из нее делают различные виды несъемных зубных протезов, металличе­ские части съемных протезов, базисы, кламмеры, дуги и т.п. Нержавеющая сталь аустенитной структуры благодаря пластичности и ковкости хорошо обра­батывается методом давления. Из этой же стали выпускают проволоку диамет­ром 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,5 и 2,0 мм для из­готовления различных ортодонтических аппаратов, кламмеров, штифтов. Кроме этого, выпускают 2 вида стандартных кламмеров диаметром 1,0 и 1,2 мм.

Стали марок ЭИ-95 и ЭЯ1Т имеют хо­рошие литейные свойства и применяют­ся для отливки различных деталей зуб­ных протезов. Недостатком ее является относительно большая усадка при литье (до 3%), низкий предел прочности (око­ло 30 кгс/мм²), показывающий величину нагрузки, необходимую, чтобы вызвать остаточную деформацию материала. Эту сталь используют и для промышленного изготовления стандартных защиток для фасеток и зубов, которые комплектуют гарнитурами (передние и боковые зубы). Стандартные зубы применяют крайне редко, главным образом в районах, где нет условий для организации индивиду­ального литья.

Кобальт, хром, никель и их сплавы Кобальт. Кобальт встречается в природе в виде рудных соединений: мышьяковис-то-кобальтовых, сернисто-кобальтовых и др. Кобальт выделяется из руд в результа­те сложного технологического цикла.

Кобальт — серебристо-белый металл с красноватым оттенком. На воздухе и в воде не окисляется, стоек к воздей­ствию органических кислот, слабо рас­творяется в их растворах. В крепкой азот­ной кислоте кобальт пассивируется.

Кобальт имеет высокие механические свойства, обладает достаточно хорошей пластичностью. Его используют для по­лучения стали с повышенной прочнос­тью, твердых сплавов для режущего ин­струмента (победит, стеллит и др.), спла­вов с высокими магнитными свойства­ми. В зубопротезной технике нашли ши­рокое применение сплавы на основе ко­бальта и хрома, где кобальт обеспечивает высокие механические свойства.

Хром. Хромистый железняк [Fe(Cr0₂)2] является основной рудой для получения хрома. Извлечение металлического хрома производится путем восстановления его при плавке.

Хром — белый, с синеватым оттенком металл. Он имеет высокую коррозионную стойкость. На хром не действует азотная кислота. Растворяется он в соляной кис­лоте. Лишь при высоких температурах вступает в реакцию с кислородом, образуя

Таблица 15.6 Физико-механические свойства кобальта

 

Химический знак	Со
Плотность, г/см'	8,65-8,79
Температура плавления, °С
Температура кипения, °С
Усадка при затвердевании, %	Незначи­тельна
Предел прочности, кгс/мм^2
Относительное удлинение, %
Твердость по Бринеллю, кгс/мм^2
Коэффициент линейного расширения	12,8-Ю-^6

 

270 Раздел II. Материалы, применяемые для изготовления пластиночных протезов при полной утрате зубов

Таблица 15.7 Физико-механические свойства хрома

Таблица 15.8 Физико-механические свойства никеля

 

Химический знак	Сг
Плотность, г/см^3	7,2
Температура плавления, °С
Температура кипения, °С
Усадка при затвердевании, %	1,8
Предел прочности, кгс/мм^2	-
Относительное удлинение, %	6,7
Твердость по Бринеллю, кгс/мм^2	217-236
Коэффициент линейного расширения	8-10"

 

Химический знак	Ni
Плотность, г/см^1	8,9
Температура плавления, °С
Температура кипения, °С
Усадка при затвердевании, %	-
Предел прочности, кгс/мм^2	35-40
Относительное удлинение, %
Твердость по Бринеллю, кгс/мм^2
Коэффициент линейного расширения	13-10^6

 

окись хрома Сг₂0₃ и хромовый ангидрид Сг0₃. Хром обладает хрупкостью.

Широкое применение хром находит в промышленности для получения раз­личных антикоррозийных сплавов, по­крытия металлических изделий тонкой хромовой оболочкой (хромирование). Хром придает стали большую твердость, высокую антикоррозийность. Окись хро­ма Сг₂0₃ используют для приготовления полировочных паст, применяемых для по­лировки металлических частей протезов.

Никель. Никель в природе встречается в виде различных соединений, среди ко­торых наиболее часто встречаются гар-ньерит (NiMgH₂* Si0₄), мышьяково-ни-келевый блеск (NiAS).

Никель — блестящий, серебристо-бе­лый металл, обладающий хорошей вяз­костью и ковкостью. Он хорошо вальцу­ется и вытягивается. Обладает устойчи­востью к окислению на воздухе и в воде. Соляная, серная и крепкая азотная кис­лоты действуют на него слабо. Устойчив к щелочам.

Никель входит в состав многих спла­вов. Его добавки улучшают механичес­кие свойства сплавов, повышают вяз­кость, уменьшают усадку, придают им

химическую устойчивость. Никель при­меняют для покрытия (никелирования) поверхностей металлических предметов. Такие поверхности имеют высокую отра­жательную способность.

Никель является компонентом многих стоматологических сплавов. В нержаве­ющей стали, применяемой в зубопротез­ной технике, содержится 8—11% никеля. Иногда его добавляют в золотые сплавы вместо платины (5—10%). Такие сплавы приобретают повышенную прочность.

Сплавы на основе кобальта, хрома и ни­келя. В стоматологии в течение уже мно­гих лет широко применяются кобальто-хромовые и никель-хромовые сплавы. В 1953 г. в нашей стране разработан и вы­пускается промышленностью кобальто-хромоникелевый сплав КХС. В его со­став входят: кобальт — 67%, хром — 26%, никель — 6%, молибден и марганец — по 0,5%. Основу сплава составляет кобальт, имеющий высокие механические свой­ства. Хром вводится для придания спла­ву твердости и антикоррозийных свойств. Молибден сообщает сплаву мелкокристаллическую структуру, что усиливает прочностные свойства сплава. Никель усиливает вязкость сплава. Map-

Глава 15. Основные конструкционные материалы