CN1827814A

CN1827814A - 一种含稀土La的牙用烤瓷支架钴铬合金

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Publication number: CN1827814A
Application number: CN 200610020634
Authority: CN
Inventors: 李宁; 巢永烈; 文玉华; 刘长虹; 胥永刚; 朱智敏; 张伟; 吴峻岭
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: CN100422367C

Abstract

本发明公开了一种含稀土La的牙用烤瓷支架钴铬合金。本合金采用电解钴(Co)、金属铬(Cr)、金属钼(Mo)、金属镧(La)、金属钨(W)、电解锰(Mn)、结晶硅(Si)等为原材料，在感应电炉中熔炼获得铸锭。合金的化学成分为：Cr15.0～ 30.0％，Mo4.0～9.0％，La0.03～0.30％，Mn0～2.0％，Si0～3.0％，W0～10.0％，C0～0.2％(均为质量百分比)，余量为Co。该合金可采用目前临床现有的铸造机、烤瓷炉、瓷粉进行支架烤瓷活动修复体的制作。因合金中含有稀土La，使合金的金瓷结合性能大大提高。棒盘试验表明：金瓷结合强度可达75MPa，合金的抗拉强度(σ_b)可达800MPa，屈服强度(σ_0.2)可达680MPa，延伸率(δ₅)可达18％，维氏硬度(HV)可达300～400，热膨胀系数(α_RT～500℃)为13.4～14.5μm/m/℃，铸造收缩率为1.8～2.1％。可在该钴铬合金铸出的金属底冠上直接烤瓷而不崩裂，铸出的卡环、颚杆强度高、回弹性好。是实现将现有烤瓷修复和活动修复优点相结合、制作支架烤瓷修复体的理想材料。

Description

一种含稀土La的牙用烤瓷支架钴铬合金

技术领域

本发明涉及到口腔修复领域，具体涉及到一种含稀土La的牙用烤瓷支架钴铬合金。用该合金制作活动修复支架可在支架上直接铸出金属底冠，在底冠上进行烤瓷，将瓷的美观耐用与金属的高强度、高韧性有机结合起来。适合牙缺失较多、基牙条件不佳的患者，是实现把烤瓷固定修复和支架活动修复优点相结合的一种牙科钴铬合金铸造材料。

背景技术

一副理想的义齿不但需要恢复良好的咀嚼功能，还应兼具美观与耐用。金属烤瓷修复体兼有陶瓷的美观和金属的强度，而没有塑料牙的易磨耗，易着色，易老化，在口腔修复领域应用日益广泛。但这种修复方式为固定修复，对于一些牙缺失较多、基牙条件不佳的患者难以应用。如何用固定修复的技术弥补可摘义齿的不足，使二者完美的结合起来，给患者带来更好的功能、外观和口感，是口腔修复医生和材料科学工作者合作研究的目标。目前，国内外达到这一目标的途径有：

1、钛支架。生物相容性好，但铸造条件更苛刻，铸钛成功率低，设备昂贵，耗材成本高。

2、贵金属(如金合金、金铂合金、金钯合金)支架。性能最好，但费用过高，难以为大多数患者所承受。

3、二次铸造法。先铸造钴铬合金支架(对应缺牙区有金属核)，在核上制作烤瓷用金属基底冠蜡型，连同支架进行二次包埋，熔铸成镍铬合金基底冠，然后烤瓷，制作程序繁琐。

采用烤瓷支架钴铬合金无疑是解决问题的理想方法，这种合金应具有高强度、高弹性，适合铸造支架卡环、颚杆等部件，同时还应具有良好的金瓷结合力、良好的铸造性能、良好的耐高温烧烤能力，可直接在整铸支架上烤瓷。但是现有的临床采用的钴铬合金因金瓷结合强度(棒盘实验剪切强度，下同)较低，不能在其制作的支架上直接进行烤瓷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含稀土La的牙用烤瓷支架钴铬合金。该合金可采用精密铸造的方法制作活动修复支架，并可在支架上直接进行烤瓷，形成可摘义齿烤瓷修复体。

本发明提供一种含稀土La的牙用烤瓷支架钴铬合金，其特征在于该合金含有Co、Cr、Mo、La元素，并含有Mn、Si、W、C等元素中的一种或多种，其特征在于化学成分：Crl5.0～30.0％，Mo4.0～9.0％，La0.03～0.30％，Mn0～2.0％，Si0～3.0％，W0～10.0％，C0～0.2％(均为质量百分比)，余量为Co，基体为Co-Cr-Mo面心立方固溶体，含有少量的第二相。与现有牙科合金和修复方法相比，本发明具有以下优点：

1)该合金的抗拉强度(σ_b)可达800Mpa，屈服强度(σ_0.2)可达680Mpa，延伸率(δ₅)可达18％，维氏硬度(HV)可达300～400，，铸造收缩率为1.8～2.1％。铸流率(网格铸造法)为100％，适合于制作活动修复支架。与现有的烤瓷镍铬合金相比，具有强度高、回弹性好的优点，可保证支架上卡环等部位在反复取戴过程中不变形。不含现有的烤瓷镍铬合金所含的Ni、Be等元素，因而生物学性能优良，患者戴用安全性高。

2)与现有的钴铬合金相比，因为含有微量的表面活性元素La，并通过合金化学成分的优化和各元素含量的合理搭配，使合金的热膨胀系数明显下降，热膨胀系数(α_RT～500℃)为13.4～14.5μm/m/℃，使其在烤瓷过程中能与瓷的热膨胀系数相匹配。稀土La改善了金瓷结合界面的结构，使合金的金瓷结合力大大提高，金瓷结合强度可达75Mpa，可满足在该合金制作的支架底冠上直接进行烤瓷的要求，克服了现有钴铬合金金瓷结合性能差，不适合烤瓷的弱点，这样在支架上形成的烤瓷牙与现有技术形成塑胶牙相比具有不变色、不老化、耐磨损的特点。

3)该合金可利用临床现有的高熔合金精密铸造技术，利用乙炔一氧、瓦斯一氧、高频感应加热为热源，离心铸造出精细、适合性好的钴铬合金支架铸件，并利用现有的烤瓷设备和瓷粉对支架上铸出的金属底冠进行烤瓷，形成支架烤瓷活动修复体。

附图说明

图1：本发明实施例1中，含稀土La的牙用烤瓷支架钴铬合金的金相组织图片。

图2：本发明实施例1中，金属(左)-过渡层(中)-陶瓷层(右)横断面形貌。

图3：本发明实施例2中，金属(左)-过渡层(右)横断面中Cr、O元素分布的X射线能谱图。

图4：本发明实施例2中，金属(左)-过渡层(中)-陶瓷层(右)横断面中Mo、W元素分布的X射线能谱图。

图5：本发明实施例2中，合金基体相X射线能谱分析图谱。

图6：本发明实施例4中，合金热膨胀系数测定的TMA图谱。

具体实施方式

下面给出实施例，以对本发明作进一步说明。值得指出的是，给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍应属于本发明保护范围。

实施例1

根据设计的化学成分：Cr20.0％，Mo9.0％，La0.05％，Mn1.0％，Si2.0％(余量为Co，均为质量百分比)，采用电解钴(Co)、金属铬(Cr)、金属钼(Mo)、金属镧(La)、电解锰(Mn)、结晶硅(Si)等为原材料，在感应电炉中熔炼获得铸锭。临床用高频铸造机制作活动修复用支架和试棒，利用临床现有的烤瓷炉和瓷粉进行烤瓷，烤瓷前应对金属支架进行必要的表面处理，烤瓷工艺按瓷粉说明书要求的工艺参数和过程执行。因合金中不含可能改变陶瓷颜色的元素，在支架上制得的烤瓷牙颜色稳定。本实施例测试出试棒的机械性能为：抗拉强度(σ_b)为758Mpa，屈服强度(σ_0.2)为607Mpa，延伸率(δ₅)为18％，维氏硬度(HV)为300，热膨胀系数(α_RT～500℃)为14.3μm/m/℃，铸造收缩率为2.1％。金瓷结合良好，反复烧烤没有出现崩裂，金瓷结合强度为62Mpa，可满足烤瓷修复的临床要求。

实施例2

根据设计的化学成分：Cr23.0％，Mo8.0％，La0.03％，W4.0％，Si2.0％，Mn1.0％(余量为Co，均为质量百分比)，采用电解钴(Co)、金属铬(Cr)、金属钼(Mo)、金属镧(La)、金属钨(W)、结晶硅(Si)，电解锰(Mn)等为原材料，在感应电炉中熔炼获得铸锭。临床用高频铸造机制作活动修复用支架和试棒，利用临床现有的烤瓷炉和瓷粉进行烤瓷，烤瓷前应对金属支架进行必要的表面处理，烤瓷工艺按瓷粉说明书要求的工艺参数和过程执行。因合金中不含可能改变陶瓷颜色的元素，在支架上制得的烤瓷牙颜色稳定。本实施例测试出试棒的机械性能为：抗拉强度(σ_b)为768Mpa，屈服强度(σ_0.2)为612Mpa，延伸率(δ₅)为16％，维氏硬度(HV)为330，热膨胀系数(α_RT～500℃)为14.0μm/m/℃，铸造收缩率为1.9％。金瓷结合良好，反复烧烤没有出现崩裂，金瓷结合强度为75Mpa，可满足烤瓷修复的临床要求。

实施例3

根据设计的化学成分：Cr30.0％，Mo6.0％，La0.07％，W5.0％，Si1.2％(余量为Co，均为质量百分比)，采用电解钴(Co)、金属铬(Cr)、金属钼(Mo)、金属镧(La)、金属钨(W)、结晶硅(Si)等为原材料，在感应电炉中熔炼获得铸锭。临床用高频铸造机制作活动修复用支架和试棒，利用临床现有的烤瓷炉和瓷粉进行烤瓷，烤瓷前应对金属支架进行必要的表面处理，烤瓷工艺按瓷粉说明书要求的工艺参数和过程执行。因合金中不含可能改变陶瓷颜色的元素，在支架上制得的烤瓷牙颜色稳定。本实施例测试出试棒的机械性能为：抗拉强度(σ_b)为780Mpa，屈服强度(σ_0.2)为650Mpa，延伸率(δ₅)为8.2％，维氏硬度(HV)为370，热膨胀系数(α_RT～500℃)为13.8μm/m/℃，铸造收缩率为1.9％。金瓷结合良好，反复烧烤没有出现崩裂，金瓷结合强度为67Mpa，可满足烤瓷修复的临床要求。

实施例4

根据设计的化学成分：Cr30.0％，Mo8.0％，La0.14％，W7.0％，Si1.8％(余量为Co，均为质量百分比)，采用电解钴(Co)、金属铬(Cr)、金属钼(Mo)、金属镧(La)、金属钨(W)、结晶硅(Si)等为原材料，在感应电炉中熔炼获得铸锭。临床用瓦斯-氧气离心铸造机制作活动修复用支架和试棒，利用临床现有的烤瓷炉和瓷粉进行烤瓷，烤瓷前应对金属支架进行必要的表面处理，烤瓷工艺按瓷粉说明书要求的工艺参数和过程执行。因合金中不含可能改变陶瓷颜色的元素，在支架上制得的烤瓷牙颜色稳定。本实施例测试出试棒的机械性能为：抗拉强度(σ_b)为790Mpa，屈服强度(σ_0.2)为680Mpa，延伸率(δ₅)为8.3％，维氏硬度(HV)为400，热膨胀系数(α_RT～700℃)为13.41μm/m/℃，铸造收缩率为1.8％。金瓷结合良好，反复烧烤没有出现崩裂，金瓷结合强度为62Mpa，可满足烤瓷修复的临床要求。

Claims

1.一种含稀土La的牙用烤瓷支架钴铬合金，其特征在于该合金含有主要含有Co、Cr、Mo、La元素，并含有Mn、Si、W、C等元素中的一种或多种，其特征在于化学成分：Cr15.0～30.0％，Mo4.0～9.0％，La0.03～0.30％，Mn0～2.0％，Si0～3.0％，W0～10.0％，C0～0.2％(均为质量百分比)，余量为Co，合金基体为Co-Cr-Mo面心立方固溶体，含有少量的第二相。

2.一种权利要求1说述的牙用烤瓷支架钴铬合金，其特征在于该合金中含有微量的稀土La元素，该元素为表面活性元素，在烤瓷过程中于金瓷界面富集，改变了金瓷界面氧化物过渡层的结构，明显提高金瓷结合性能。

3.一种权利要求1说述的牙用烤瓷支架钴铬合金，其特征在于采用稀土La对钴铬合金进行改性，用改性后的钴铬合金制作支架，可在这种支架上直接进行烤瓷操作，将瓷的美观耐用和金属的高强度和高韧性结合起来，并可应用于可摘义齿修复。

4.采用权利要求1所述的牙用烤瓷支架钴铬合金，其特征在于可用于活动修复支架的制作，在支架上铸出金属底冠，在底冠上烤上陶瓷形成烤瓷牙，从而具有不变色、不老化、耐磨损的特点，特别适合牙体缺失较多、基牙条件不佳的患者。