DE2729488A1

DE2729488A1 - Herstellungsverfahren fuer kuenstliche zaehne oder zahnteile

Info

Publication number: DE2729488A1
Application number: DE19772729488
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: ROGERS OLBERT WILLIAM
Current assignee: ROGERS OLBERT WILLIAM
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1977-06-30
Publication date: 1978-03-16
Also published as: AU2581977A; CA1119121A; GB1520105A; US4125442A; DE2729488C2; AU507116B2

Description

Olbert William Rogers, 7o Gymea Bay Road, Gymea 2227, New South Wales, Australien

Herstellungsverfahren für künstliche Zähne oder Zahnteile

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für künstliche Zähne oder Zahnteile, die aus Porzellan und Metall zusammengesetzt sind.

In der am 2 3. April 19 75 eingereichten US-Patentanrreldung Nr. 57o74o des Anmelders ist ein Herstellungsverfahren für einen Zahnaufbau aus Porzellan beschrieben, bei dem zunächst ein dünnes Metallmodell gebaut wird, in das Porzellan Schicht um Schicht hineingeschmolzen wird, um eine Porzellaneinlage zu schaffen, die genau einer Zahnkavität entspricht, in der sie anschließend haftend mit Hilfe eines üblichen Dentalzementes befestigt werden soll.

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Aufgabe der Erfindung ist es, einen aus Metall und Porzellan zusammengesetzten ZahnaufLau herzustellen, der entweder für endo-osseale Inplantation iir Knochengewebe oder für eine Krone für einen vorhandenen Zahngeeignet ist.

Zusammengesetzte Metall-Porzellanaufbaus sind selber nicht neu. Ks besteht jedoch ein ernsthaftes Probler darin, daß die gegenwärtigen Techniken zum Verbinden von Porzellan mit Metall im allgemeinen unzuverlässig sind, und daß die Wirksamkeit solcher Bindungen viel beachtet und besprochen v/ird. Eine Diskussion über dieses Probler befindet sich z.B. in Fraunhofer, Scientific Aspects of Dental Materials, Butterworths 1975, auf Seite 316.

Metalle, die bei der Herstellung von Metall-Porzellanaufbaus benutzt werden, schließen Gold, Platin, Goldlegierungen und unedle Metalle ein, normalerweise Chromlegierungen wie z.B. Nickel-Chromlegierungen nit 8o % Nickel und 2o % Chrom. Gold hat den offensichtlichen iiachteil, daß es,wie auch Goldlegierungen und Platin, teuer ist. ChromIegierungen haben bessere physikalische Eigenschaften als Gold, insbesondere was die Dichte anbetrifft, und sind weniger teuer; die Bindung, die zwischen ihnen und Porzellan durch die gegenwärtigen Verfahren hergestellt wird, ist jedoch sogar noch weniger zufriedenstellend als die zwischen Gold und Porzellan.

Beispiele solcher Bindungen sind in den beigefügten Figuren 1 bis 4 gezeigt. In diesen Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Bindung zwischen "Victory¹"

Metall und Porzellan bei einer Vergrößerung von 15o ("Victory" ist ein Warenzeichen; das unter diesem

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Namen vertriebene Metall enthält 84,5 % Kobalt, Chroip und Nickel) ;

Fig. 2 u. 3 Bindungen zwischen "Ultratek"-Metall

und Porzellan auch bei einer Vergrößerung von 15o ("Ultratek" ist ein Warenzeichen; das entsprechende Metall ist eine Legierung mit 96,2 % Kobalt, Chrom und Wickel, o,3 % Beryllium, der Rest besteht aus Spurenmetallen, z.B. Eisen);

Fig. 4 eine Bindung zwischen "Ultratek" und

Porzellan bei einer Vergrößerung von 2oo.

Bei diesen Darstellungen kann die unzufriedenstellende Bindung zwischen dem Metall P. und dem Porzellan B erkannt werden; man beachte insbesondere die Bruchlinien infolge Spannungskonzentration in den Figuren 2, 3 und 4.

Erfindungsgemäß kann eine starke und zuverlässige Bindung zwischen Metall und Porzellan erhalten werden, um die Herstellung der erwähnten Zahnkonstruktionen unter Benutzung entweder von Edelmetallen oder unedlen Metallen zu ermöglichen.

Die Erfindung ermöglicht auch die Herstellung von Zahnkonstruktionen entweder

(a) durch Aufbauen von Schichten von Porzellan auf dem Grundmetall oder

(b) durch Binden eines vorgeformten Porzellanteils auf das GrundFetall.

Technik (a) ist zum Herstellen von endo-ossealen Inplantaten und auch wie Technik (b) zum Herstellen von Zahnkronen geeignet. 809811/0617

Gemäß der Erfindung wird bei der Herstellung von Metall-Porzellan-Zahnkonstruktionen das Grundmetall vorbehandelt, bevor es mit dem Porzellan verbunden wird, indem darauf eine dünne Schicht eines anderen Metalls aufgebracht wird.

Die genaue Form der Vorbehandlung wird von der Art des Grundretalls abhängen; insbesondere erfordern Edelmetalle und unedle Metalle verschiedene Behandlung.

Ijr Falle von Edelmetallen, d. h. Goldlegierungen und Platin (reines Gold wird wegen seiner Vfeichheit nur selten verwendet) wird eine dünne Schicht von reinem Gold, Platin, Palladium, Eisen, Zinn, Zink, Kupfer, nickel, Chrom, Kobalt, Vanadium oder Indium auf dem Grundmetall vorzugsweise elektrolytisch und vorzugsweise mit einer Dicke zwischen 1o und 3o Mikron aufgebracht. Danach kann das Porzellan damit durch das Verfahren verbunden werden, das weiter unten ausführlicher beschrieben wird.

Im Falle von unedlen Metallen, wie z.B. den gewöhnlich benutzten Chromverbindungen, muß das Aufbringen der Schicht aus anderem Metall jedoch in Verbindung mit zusätzlichen Oberflächenbehandlungen durchgeführt werden, um später eine zufriedenstellende Bindung mit dem Porzellan sicherzustellen.

Das Grundmetall kann vor der Aufbringung der Metallschicht einerAnzahl verschiedener Vorbehandlungen unterzogen werden, die z.B. einschließen:

(i) Ätzen mit Säure, wie z.B. 5 bis 5o%iger

Schwefelsäure bei 5,4 mA pro cm (5 amps/sg.ft.J während 1 bis 5 Minuten;

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(ii) anodischem Ätzen für ungefähr 3 Minuten

mit anschließender kathodischer Aktivierung für ungefähr 6 Minuten unter Benutzung von Wood's Nickel-Elektrolyt bei 32 irA pro cir² (3o amps/sq.ft.); oder

(iii) anodisches Ätzen während ungefähr 2 Minuten mit anschließender kathodischer Aktivierung während ungefähr 2 bis 1o Sekunden unter Benutzung von 1o bis 5o%iger Schwefelsäure bei 1o,8 bis 215 irA pro ein (Io bis 2oo airps/sq. ft.)

Wood's Wickel-Elektrolyt ist aus 24o gr. Wickelchlorid, 86 ml lon.-Salzsäure unter Auffüllung auf einen Litier mit destilliertem Wasser hergestellt.

Die Stromdichte und die Konzentration des Elektrolyten können unter Berücksichtigung des Widerstandes der verwendeten Metallegierung gegenüber Passivierung verändert werden.

Es wird durch die MetaIlschicht nicht nur eine verbesserte Bindung erreicht. Im Falle von unedlen Metallen bildet eine solche Schicht auch eine Sperre gegen die Bildung von unerwünschten Oxyden wie Chrom- und Nickeloxyden, die den Wärmeausdehnungskoeffizienten des keramischen Materials bis zu 5o % reduzieren können und auch schlecht aussehende Verfärbungen verursachen können.

Wenn das Verfahren mit anodischer Vorbehandlung angewendet wird, ist es erstrebenswert, um die Bindung der Hauptmetallschicht zu verbessern, eine dünne Schicht, vorzugsweise elektrolytisch, eines noch anderen Metalles aufzubringen, bevor die Hauptschicht aufgebracht wird. Gold oder Platin werden für die Hauptschicht bevorzug-t,

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während für die vorherige zusätzliche Schicht Zinn, Silber, Eisen, Zink, Kupfer oder Indium benutzt werden können.

Mach der Aufbringung von Gold oder Platin wird, um die Bindung π it dem Porzellan zu verbessern, noch eine weitere dünne Schicht eine3 anderen Materials vorzugsweise elektrolytisch aufgebracht, z.B. aus Eisen, Zinn, Zink, Kupfer, Kobalt, Vanadium, Platin oder Palladium.

Mit deir so (d. h. durch einfaches Aufbringen im Falle von Edelmetallen oder mit Hilfe des komplizierteren Vorbehandlungs- und Aufbringung ve rf ahrens, das für den Fall von unedlen Metallen beschrieben wurde) behandelten Grundmetall kann das Porzellan nun verbunden v/erden. Das Verfahren zum Verbinden des Porzellans wird von dem benötigten Aufbau sowie davon abhängen, ob ein vorgeformtes PorzellanstUck verwendet werden soll oder ob das ganze Porzellanstück in Schichten auf der Grundmetallkonstruktion aufgebaut werden soll.

nie Benutzung von vorgeformten Porzellanstücken hätte natürlich klare wirtschaftliche Vorteile, da eine große Zahl solcher Porzellanstücke von verschiedenen Formen und Größen sehr billig in Massenherstellung produziert werden könnte. Es besteht jedoch ein Problem darin, in Massenherstellung erzeugte Porzellanstücke an die unendliche Vielfalt von Formen und Farben anzupassen, auf die man bei der Behandlung der Zähne von verschiedenen Patienten trifft.

Die vorliegende Erfindung bewältigt diese Schwierigkeit und erlaubt die Herstellung genauer Konstruktionen unter Benutzung vorgeformter Porzellanstücke mit einer Genauigkeit, wie sin bei einem zu behandelnden Zahn auftritt.

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Dieser Punkt der Erfindung ist besonders geeignet für die Herstellung von Konstruktionen in Form von Kronen oder Kappen, die eine "Haube" aus Metall enthalten, die über einen Zahnstunpf passen soll, wobei an der Vorderseite dieser "Haube" ein Porzellanstück befestigt ist, so daß nach Befestigung im Mund des Patienten nur das Porzellanstück sichtbar ist.

Ls wird daher ein Modell des zu behandelnden Zahnstuirpfes auf konventionelle Weine z.B. aus einen gewöhnlich "künstlicher Stein" genannten Gipsmaterial hergestellt.

Anschließend wird ein Porzellanstück e'er gewünschten Farbschattierung r.it ungefähr den vorderen Abmessungen des Zahnstumpfes ausgewählt, und die Rückseite dieses Porzellanstücks wird so geschliffen, daß sie vernünftig gut mit der vorderen Oberfläche <?os Modells übereinstimmt. Es versteht sich, obwohl durch Schleifen des Porzellanstücks auf diese Weise eine gute Anpassung an die vorderen Konturen des Modells erreicht werden kann, daß es praktisch unmöglich ist, eine hinreichend genaue Form zu schaffen, daß das Porzellanstück zufriedenstellend am Modell befestigt werden kann. Sicher ist es jedoch unmöglich, dies wirtschaftlich zu tun.

Das Modell wird dann gewachst und das Porzellanstück wird auf die Vorderseite des Modells gesteckt und wird durch das Wachs in dieser Stellung festgehalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein dünner "Abstandshalter" aus Metall oder anderem Material angebracht, um Platz für die Schicht von Porzellanmaterial zu schaffen, die anschließend, wie weiter unten beschrieben, aufgebracht werden soll.

Mittels des Prinzips des "verlorenen Wachses" wird dann eine "Haube" aus Metall gegossen. Die auf diese Weise her-

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AO

gestellte Haube wird genau über den Zahnstuirpf im Mund des Patienten passen und kann datier letztendlich über den Stumpf auf die übliche Weise zementiert v/erden.

Das Porzellanstück wird nun mit der Metallhaube, wie weiter unten beschrieben, verbunden; es versteht sich, daß das Porzellanstück nicht einfach auf die Haube zementiert werden kann, da eine gänzlich unzureichende Bindung dabei erzielt würde.

Die Haube wird daher mit den oben beschriebenen Verfahren vorbehandelt, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Haube aus Edelmetall oder unedlen- Metall hergestellt ist.

Auf die Vorderseite der so behandelten Haube wird eine Schicht von Porzellanpaste aufgebracht,auf die das Porzellanstück aufgebracht wird. Diese Konstruktion wird dann erhitzt, um das Porzellanstück und die Haube fest miteinander zu verbinden.

Das beschriebene Verfahren erlaubt die Bildung einer Bindung hoher Qualität zwischen der Haube und dem Porzellanstück, die bisher nicht möglich war, und erlaubt auch die Benutzung von in Massenherstellung erzeugten lasierten oder nichtlasierten Porzellanstücken, wobei die mit den letzteren erreichte Bindung nach der Uberglasung sogar noch besser ist. Die Benutzung einer Platinschicht anstelle einer Goldschicht erlaubt auch die Benutzung eines härteren hochschmelzenden Porzellans.

Die aufgebrachte Schicht von Metall oder Metallen auf dem Grundmetall scheint als eine "Pufferzone" zwischen dem Grundmetall und dem Porzellan zu wirken, wobei diese Zone die Spannungen aufnimmt, die durch Unterschiede in den

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Wänreausdehnungskoeffizienten des Basismaterials und

des Porzellans verursacht werden, während die Konstruktion von der Brenntemperatur auf Zimmertemperatur abkühlt.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren zu erhaltene, verbesserte Bindung ist in den beigefügten Zeichnungen und 6 dargestellt.

Fig. 5 zeigt eine Bindung zwischen "Victory"-Metall A und Porzellan B mit einer dazwischen befindlichen elektrolytisch aufgebrachten Schicht von Gold C bei einer Vergrößerung von 3ooo. In dem hier dargestellten Beispiel ist die Oberfläche des "Victory"-Metalls zunächst durch anodisches Ätzen in Woodschem Elektrolyt wie oben beschrieben behandelt worden, und anschließend wurde Gold darauf elektrolytisch aufgebracht. Auf das Gold wurde dann noch vor der Bindung mit dem. Porzellan eine weitere Schicht aus Zinn elektrolytisch aufgebracht.

Fig. 6 zeigt eine Bindung zwischen "Ultratek"-Metall A und Porzellan B mit einer elektrolytisch aufgebrachten Zwischenschicht aus Gold C bei einer Vergrößerung von 3ooo. Bei diesem Beispiel ist das"ültratek"-Metall auf dieselbe Weise wie das Metall in Fig. 5 vorbehandelt.

In den Fig. 7 und 8 ist dargestellt, wie die Unterschiede der Wärmeausdehnungskoeffizienten durch die aufgebrachte Metallschicht aufgenommen wird. In diesen Figuren ist dargestellt, daß Porzellan mit einem 18/8 rostfreien Stahl nach den oben beschriebenen Verfahren verbunden ist. Der Ausdehnungskoeffizient des Stahls ist 17,ο χ 1ο , während der des Porzellans 1o,o χ 1ο~ beträgt.

Die Erfindung wird weiter unter Bezug auf die folgenden typischen Beispiele beschrieben.

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... 1o

Ai.

Beispiel 1;

Eine Haube aus einer lJickel-Chroir-Legierung (80 % Nickel, 2o % Chror) wurde ur ein Zahnstumpfmodell gegossen und durch Einbringen in 15%ige Schwefelsäure bei anodischer Behandlung jrit 215 mA pro cn (2oo air.ps/sq. ft.) für Minuten und anschließender kathodischer Behandlung während 3 Sekunden aktiviert. Die Haube wurde anschließend in Wasser gewaschen und in eine Goldzyanid-Elektrolytlösung während 15 Mnuten bei einer Stromdichte von 32 irA pro er (3o arps/sq.ft.) bei einer Temperatur von 6o° C gelegt, darrit darauf eine Goldschicht aufgebracht wird. Der Elektrolyt hatte folgende Zusammensetzung:

Kaliurgoldzyanid 14,1 gr.

Kaliurzyanid 13_f3 gr.

Kaliuirkarbonat 14,1 gr.

Borsäure ¹¹I* 9^r· Destilliertes Wasser bis

zu 1 Liter

Die Behandlung führte zur Ablagerung einer Goldschicht mit einer Dicke von ungefähr o,o25 mm (o,oo1 inch). Nach weiterer Spülen in Wasser wurde die Haube in ein Elektrolyt rit der folgenden Zusammensetzung gelegt:

Natriumstannat 15 gr.

Watriumhydroxyd 135 gr.

Destilliertes Wasser 1 Liter

Die Terperatur wurde auf 6o° C gehalten und Zinn wurde bei einer Stromdichte von 16 mA pro cm (15 amps/sq.ft.) während einer Minute aufgebracht.

Das Porzellanipaterial wurde dann auf der so behandelten Metalloberfläche in einem Vakuumofen mit zwei Opakbrennungen ^be^_n^k°ßj ^WfiJVi^·^¹¹ Brennen bei 845°C und unter Be-

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nutzung eines Porzellans, das unter dem Warenzeichen "Vita-VMK 68" vertrieben wird, mit anschließender Verglasung bei 875° C ohne Vakuuir aufgebaut.

Beispiel 2;

Bei diesem Beispiel wurde ein vorgeformtes Porzellanstück benutzt, wobei eine,wie im Beispiel 1 beschrieben, behandelte Metallhaube benutzt wurde. Bs wurde jedoch nicht,wie in Beispiel 1 beschrieben, das Porzellan Schicht um Schicht aufgebaut, sondern es wurde ein vorbehandeltes PorzellanstUck mit der behandelten Metalloberfläche mit opakem Porzellan verkittet und dann bei 875° C während 1o Minuten gebrannt.

Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist ausgezeichnet geeignet für die Herstellung von ästhetischen Zahnkonstruktionen verschiedener Typen bei vorbildlicher Biokompatibilität und großer Haltbarkeit.

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...

Claims

Patentansprüche

1. ^Herstellungsverfahren für mit Metall zusammengesetzte Zahnkonstruktionen mit einem Grundmetall, irit dem Porzellan verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall vor dem Verbinden rit dem Porzellan durch vorzugsweise auf elektrolytischer Wege vorgenommenes Aufbringen einer dünnen Schicht eines anderen Metalls vorbehandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall eine Goldlegierung oder Platin umfaßt, und daß als anderes Metall auf dem Grundiretall reines Gold, Platin, Palladium, Eisen, Zinn, Zink, Kupfer, Wickel, Chrom, Kobalt, Vanadium oder Indium aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Metall elektrolytisch auf das Grundmetall in einer Dicke zwischen 1o und 3o Mikron aufgetragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall ein unedles Metall ist, und daß vor der Aufbringung des anderen Metalls das Grundmetall mit Säure oder mit VJoodschem Elektrolyt geätzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeidinet, daß anodisch geätzt wird und anschließend kathodisch aktiviert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Aufbringung des anderen Metalls auf das Grundiretall eine zusätzliche Schicht eines noch ande-

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ren Metalls vorzugsweise auf elektrolytischem Wege auf das geätzte Grundmetall aufgebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorher aufgebrachte zusätzliche Schicht aus Metall aus Zinn, Silber, Eisen, Zink, Kupfer oder Indium besteht, während die Hauptschicht aus Gold oder Platin besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Verbinden mit den Porzellan eine zusätzliche v/eitere Schicht aus Metall auf der Gold- oder Platinschicht aufgebracht wird, wobei diese zusätzliche Schicht aus Eisen, Zinn, Zink, Kupfer, Kobalt, Vanadium, Platin oder Palladium besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall eine Chromlegierung ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgeformtes Porzellanstück mit dem vorbehandelten Grundmetall verbunden wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Porzellan Schicht um Schicht auf dem Grundmetall aufgebaut wird.

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