Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими характеристиками

Классы МПК:A61K6/04 металлы или сплавы
A61C13/00 Зубные протезы; их изготовление
C22C19/07 кобальта
Автор(ы):, , , , , , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-12-21
публикация патента:

Изобретение относится к области медицины, в частности ортопедической стоматологии, и может быть использовано для изготовления сплава на основе кобальта, предназначенного для высоконагруженных каркасов бюгельных и металлокерамических зубных протезов. Сплав содержит углерод 0,36-0,55 мас.%, кремний 0,7-2,5 мас.%, марганец 0,25-1,00 мас.%, хром 27,5-30,5 мас.%, молибден 3,5-6,0 мас.%, вольфрам 0,55-1,55 мас.%, бор 0,03-0,10 мас.%, никель не более 0,5 мас.% и железо не более 0,3 мас.%, при этом суммарное содержание молибдена и вольфрама находится в пределах 4,5-7,0 мас.%. Изобретение обеспечивает увеличение механических характеристик сплава (сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 в, сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 0,2,сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 ) и снижение температуры плавления при сохранении уровня температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР), литейных характеристик, коррозионной стойкости и нетоксичности, обрабатываемости и полируемости. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе кобальта для ортопедической стоматологии, предназначенным для металлических каркасов сложных бюгельных протезов и высоконагруженных металлокерамических мостовидных конструкций большой протяженности.

Данные сплавы должны удовлетворять следующим требованиям:

1. В соответствии с международным стандартом ИСО 6871-1-94 «Стоматологические литейные сплавы на металлической основе. Часть 1. Сплавы на основе кобальта» и Российским стандартом ГОСТ Р 51389-99 «Заготовки из коррозионно-стойких сплавов на основе кобальта для ортопедической стоматологии» для составов зубопротезных сплавов на основе кобальта должно выполняться следующее соотношение Cr+Co+Niсплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 85%.

2. Сплавы должны иметь высокие механические характеристики, что, особенно, важно для изготовления каркасов бюгельных протезов. Так, сплавы в соответствии с вышеуказанными стандартами должны иметь предел текучести сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 0,2сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 500 Н/мм. Однако, исходя из опыта стоматологической практики, предел текучести сплавов для высоконагруженных сложных бюгельных протезов предпочтительно иметь не менее 650 МПа, а модуль упругости (Е) - не менее 2,0×105 МПа.

3. Сплавы должны иметь повышенные литейные характеристики, обеспечивающие бездефектное точное литье каркасов ажурных бюгельных и тонкостенных металлокерамических зубных протезов.

4. Для изготовления металлокерамических конструкций температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) сплава должен быть невысокий, близкий к ТКЛР наносимой керамической массы, и кроме того, сплав должен иметь высокую прочность адгезии к керамике.

5. Сплав должен хорошо обрабатываться абразивным инструментом и полироваться.

6. Сплав должен быть коррозионно-стойким и не токсичным. Известен сплав для отливок зубных протезов, содержащий следующие компоненты, мас.%:

Углеродсплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 0,3
Кремний сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 3
Марганец сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 3
Хром 20-35
Молибден 4-8
Тантал, Ниобий и/или сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057
Вольфрам 0,05-1,2,

при этом каждый менее чем 0,5

Железосплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 3
Азот 0,05-0,4
Неизбежные примеси сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 1,0
Кобальт Остальное

В частном случае сплав может содержать бор до 0,1 мас.% (Патент Германии № 19815091, МПК А61К 6/04, опубл. 01.02.2001 г.).

Легирование сплава такими элементами как ниобий, тантал и/или вольфрам в сочетании с азотом и углеродом приводит к образованию сложных карбонитридов вышеуказанных элементов, которые снижают обрабатываемость и ухудшают полируемость сплава. Присутствие в сплаве железа (до 3%) снижает литейные характеристики сплава, увеличивая усадку, ухудшает качество оксидной пленки и уменьшает прочность металлокерамической связи.

Известен сплав для металлокерамических зубных протезов на основе кобальта, содержащий редкоземельный элемент лантан и следующие компоненты, мас.%:

Хром15,0-30,0
Молибден4,0-9,0
Лантан0,03-0,30
Марганец0-2,0
Кремний0-3,0
Вольфрам0-10,0
Углерод0-0,2
КобальтОстальное

(Патент CN 100422367 (С), МПК А61К 6/04, С22С 19/07, опубл. 01.10.2008 г.).

Из описания патента следует, что сплав имеет следующие прочностные свойства: предел прочности, сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 в=800 МПа и предел текучести, сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 0,2=680 МПа, которые вполне достаточны для высоконагруженных мостовидных металлокерамических зубных протезов большой протяженности, но для обеспечения надежности и долговечности кламмеров (креплений в виде крючков) каркасов бюгельных протезов желательно иметь более высокие прочностные характеристики металла. Кроме того, сплав содержит в своем составе редкий, дорогой и дефицитный элемент лантан, который увеличивает стоимость зубного протезирования с применением данного металла.

Известен сплав для зубных металлокерамических протезов на основе кобальта, с низким коэффициентом температурного расширения, содержащий следующие компоненты, мас.%:

Углерод0,1-0,3
Кремний1-3
Марганец0,3-0,8
Хром22-27
Молибден + Вольфрам 10-15
Бор 0-1
Никель <1
Железо <2
Кобальт Остальное,

при этом температурный коэффициент линейного расширения соответствует 14,4×10 -6град-1 в интервале температур от 20°С до 600°С, а содержание вольфрама не превышает 5%.

(Европейский патент № 0509910 В1, МПК С22С 19/07, А61К 6/04, опубл. 06.07.1994 г. - прототип).

Сплав имеет следующие свойства: предел прочности, сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 в=890 МПа, предел текучести, сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 0,2=700 МПа, относительное удлинение, сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 =4%.

Несмотря на то что прототип имеет более высокие значения предела прочности, сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 в, по сравнению с предыдущим аналогом, его предел текучести остается на том же уровне, а высокое содержание молибдена и вольфрама в составе сплава увеличивает температуру его плавления, в связи с чем для литья протезов требуются более мощные плавильные установки, что может ограничивать его применение из-за отсутствия такого плавильного оборудования, например, в небольших поликлиниках или в сельской местности. Кроме того, увеличиваются энергозатраты и время расплавления металла, что приводит к увеличению себестоимости протезирования.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании сплава на основе кобальта с повышенными механическими характеристиками для металлических каркасов сложных бюгельных протезов и для высоконагруженных металлокерамических мостовидных конструкций большой протяженности, сочетающего следующий комплекс свойств: высокие механические (прочность, пластичность, упругость и т.д.) и литейные характеристики (с пониженной температурой плавления), а также коррозионную стойкость и нетоксичность, хорошую обрабатываемость, полируемость и пониженные значения ТКЛР, близкие к ТКЛР керамической массы, обеспечивающие надежную металлокерамическую связь.

Техническим результатом изобретения являются увеличение механических характеристик сплава (сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 в, сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 0,2, сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 ) и снижение температуры плавления при сохранении уровня ТКЛР, литейных характеристик, коррозионной стойкости и нетоксичности, обрабатываемости и полируемости.

Указанный технический результат достигается тем, что сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими характеристиками для высоконагруженных каркасов бюгельных протезов и для металлокерамических мостовидных конструкций большой протяженности, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, вольфрам, бор, никель и железо, согласно изобретению содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Углерод0,36-0,55
Кремний0,7-2,5
Марганец0,25-1,00
Хром27,5-30,5
Молибден3,5-6,0
Вольфрам0,55-1,55
Бор0,03-0,10
Никельне более 0,5
Железо не более 0,3
Кобальт и сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057
неизбежные примеси Остальное,

при этом суммарное содержание молибдена и вольфрама связано следующей зависимостью:

[%Mo]+[%W]=4,5-7,0.

При содержании углерода в сплаве менее 0,36% не обеспечиваются высокие механические и литейные характеристики, а при содержании углерода свыше 0,55% снижается пластичность сплава и обрабатываемость.

Если в сплаве содержание кремния менее 0,7%, не обеспечиваются коррозионная стойкость и литейные характеристики; легирование кремнием свыше 2,5% нецелесообразно, так как снижается пластичность сплава.

При содержании в сплаве марганца менее 0,25% не обеспечивается достаточная жидкотекучесть сплава при литье, а свыше 1,00% - снижается пластичность.

Содержание хрома в сплаве менее 27,5% уменьшает прочность сплава и коррозионную стойкость, а увеличение его содержания свыше 30,5% повышает твердость и ухудшает полируемость.

Легирование молибденом в количестве менее 3,5% неэффективно, так как не обеспечиваются коррозионная стойкость, прочность и низкий уровень ТКЛР, а при содержании его свыше 6,0% снижаются пластичность и обрабатываемость, а также повышается температура плавления.

Содержание в сплаве вольфрама в количестве менее 0,55% неэффективно, легирование до 1,55% увеличивает прочность и упругость (Е) сплава, а свыше 1,55% повышает температуру плавления.

Легирование сплава бором в количестве менее 0,03% - не эффективно, а в интервале 0,03-0,10% увеличивает прочность и пластичность сплава за счет равномерного распределения в структуре сплава избыточных фаз и способствует созданию на поверхности сплава при технологическом отжиге более плотной окисной пленки, повышающей сцепляемость с керамикой.

Использование зубных протезов из сплавов с содержанием никеля более 0,5% может привести к возникновению аллергических реакций в организме пациентов, «чувствительных» к никелю.

Железо в количестве более 0,3% увеличивает усадку сплава и ухудшает качество окисной пленки, ответственной за прочность металлокерамического соединения.

Если сумма молибдена и вольфрама в сплаве менее 4,5%, не обеспечиваются прочность и упругость сплава, а если эта сумма более 7,0% - повышается его температура плавления.

Изобретение иллюстрируется следующим примером

Сплав выплавляли в вакуумно-индукционной печи ПИВК на чистой шихте с разливкой в вакууме в прямоугольную разъемную изложницу с целью получения литых прутков диаметром 12 мм и длиной 200 мм. После охлаждения на воздухе полученные прутки разрезали на мерные цилиндрические заготовки весом по ~ 15 г, из которых методом центробежного литья по технологии, принятой в зубопротезных лабораториях стоматологических клиник, отливали в соответствии с ИСО 6871-1-94 и ГОСТ Р 51389-99 образцы, которые затем испытывали по методикам, рекомендованным в вышеупомянутых стандартах.

Прочность металлокерамического соединения исследовали методом 3-х точечного изгиба по ГОСТ Р 51736-2001 «Металлокерамика стоматологическая для зубного протезирования».

Химические составы предложенного сплава и сплава-прототипа приведены в таблице 1, свойства - в таблице 2.

Из приведенных данных следует, что механические характеристики предложенного сплава: прочность (сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 в, сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 0,2) и пластичность (сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 ) выше, температура плавления ниже при одинаковом уровне ТКЛР, обеспечивающего прочную металлокерамическую связь. Модуль упругости предложенного сплава достаточно высокий Есплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 2,26·105 МПа, что особенно важно для кламмеров бюгельных протезов, обеспечивающих прочность и надежность крепления бюгельных протезов.

Исследование прочности металлокерамического соединения, жидкотекучести, технологических характеристик и коррозионной стойкости, а также проведение токсикологических испытаний предложенного сплава показали, что предложенный сплав коррозионностоек и не токсичен, обеспечивает прочную металлокерамическую связь, хорошо отливается, обрабатывается и полируется, т.е. соответствует всем современным требованиям, предъявляемым к сплавам для ортопедической стоматологии; при этом новый сплав имеет более высокие прочностные характеристики, позволяющие отливать из него более тонкие нагруженные каркасы зубных протезов при меньших энергозатратах (благодаря пониженной температуре плавления).

Таблица 1
Химический состав предложенного и известного сплавов на основе кобальта
Сплав Массовая доля, %; Co - остальноеЗависимость
СSi MnCrMo NiFeW ВMo+W
1Предложенный 0.420.770.91 28.05.9 0.020.250.93 0.0326.83
2Предложенный 0.511.20 0.5129.23.9 0.230.18 0.610.0884.51
3Предложенный 0.372.1 0.3230.14.8 0.310.11 1.490.0596.29
4Известный (прототип)0.15 2.00.625.0 10.0<0.6 <1.0-- 10

Таблица 2
Свойства предложенного и известного сплавов на основе кобальта
сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 Сплавы Механические характеристики Физические свойства
сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 всплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 0,25, % Ех105 МПа ТКЛР, сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 х10-6град-1 сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 T плавления, °С
МПав интервале
20-500°С20-600°С
1Предложенный 930770 6,02,2514,19 14,281215-
2Предложенный 900764 6,22,3014,23 14,321340
3Предложенный 940778 5,92,2214,21 14,29сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057
4 Известный (прототип)890 7004сплав на основе кобальта для зубных протезов с повышенными механическими   характеристиками, патент № 2517057 -14,2 1250-1370

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сплав на основе кобальта для высоконагруженных каркасов бюгельных и металлокерамических зубных протезов, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, вольфрам, бор, никель и железо, отличающийся тем, что для повышения механических характеристик он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Углерод0,36-0,55
Кремний0,7-2,5
Марганец0,25-1,00
Хром27,5-30,5
Молибден3,5-6,0
Вольфрам0,55-1,55
Бор0,03-0,10
Никельне более 0,5
Железо не более 0,3
Кобальт и неизбежные примесиОстальное,


при этом суммарное содержание молибдена и вольфрама связано следующей зависимостью:

[% Мо]+[% W]=4,5-7,0.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2517057

patent-2517057.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс A61K6/04 металлы или сплавы

Патенты РФ в классе A61K6/04:
способ получения оксидного биосовместимого покрытия на чрекостных имплантатах из нержавеющей стали -  патент 2519095 (10.06.2014)
способ получения металлокерамических покрытий на поверхности зубных протезов -  патент 2493813 (27.09.2013)
сплав на основе палладия для изготовления зубных протезов -  патент 2481095 (10.05.2013)
сплав на основе золота для изготовления зубных протезов -  патент 2478129 (27.03.2013)
остеоинтеграционное покрытие на ортопедические и стоматологические титановые имплантаты -  патент 2472532 (20.01.2013)
пригодный для обжига легкоплавкий никель-хромовый сплав для получения облицованной керамикой реставрации зубов -  патент 2469698 (20.12.2012)
способ нанесения гальванического покрытия на съемные зубные протезы -  патент 2469697 (20.12.2012)
оксидное покрытие на чрескостные ортопедические имплантаты из нержавеющей стали -  патент 2465015 (27.10.2012)
состав для пломбирования зубов -  патент 2463034 (10.10.2012)
сплав повышенной прочности на основе никеля для ортопедической стоматологии -  патент 2454988 (10.07.2012)

Класс A61C13/00 Зубные протезы; их изготовление

Патенты РФ в классе A61C13/00:
регулирование роста кости с использованием цеолита в комбинации с заменителями костного трансплантата -  патент 2529791 (27.09.2014)
способ определения гигиенического состояния съемных зубных протезов при частичном отсутствии зубов -  патент 2529403 (27.09.2014)
способ эстетической реставрации зубов -  патент 2529398 (27.09.2014)
челюстной протез-обтуратор -  патент 2529394 (27.09.2014)
устройство для изготовления идентичных экспериментальных конструкций временных несъемных зубных протезов -  патент 2529393 (27.09.2014)
заготовка для получения стоматологических/одонтологических устройств, а именно для штифтов, культевых вкладок и зубных коронок -  патент 2527325 (27.08.2014)
стоматологические модели с использованием стереолитографии -  патент 2526270 (20.08.2014)
кювета зуботехническая -  патент 2525508 (20.08.2014)
способ закрытия включенного дефекта в зубном ряду -  патент 2524120 (27.07.2014)
съемный зубной протез -  патент 2523831 (27.07.2014)

Класс C22C19/07 кобальта

Патенты РФ в классе C22C19/07:
способ получения сплава на основе кобальта для металлокерамических и бюгельных зубных протезов -  патент 2509816 (20.03.2014)
способ комплексной обработки высокопрочных аморфно-нанокристаллических сплавов -  патент 2492249 (10.09.2013)
коррозионностойкий высокопрочный инварный сплав -  патент 2468108 (27.11.2012)
сплав повышенной прочности на основе никеля для ортопедической стоматологии -  патент 2454988 (10.07.2012)
допускающий обработку давлением сплав кобальта (варианты) -  патент 2454476 (27.06.2012)
тонкая лента, выполненная из аморфного термомагнитного материала -  патент 2383652 (10.03.2010)
сплав на основе кобальта -  патент 2374348 (27.11.2009)
спеченный антифрикционный материал на основе кобальта -  патент 2360991 (10.07.2009)
аморфный магнитомягкий сплав на основе кобальта -  патент 2354734 (10.05.2009)
сплав на основе кобальта -  патент 2352663 (20.04.2009)

Наверх