Сплави, які застосовують для виготовлення суцільнолитих мостовидних зубних протезів

На сьогодні як в нашій країні, так і за кордоном, відомо дуже багато (більше як 150) видів сплавів для виготовлення суцільнолитих конструкцій зубних протезів, які повинні відповідати наступним вимогам:

1) мати високу корозійну стійкість в умовах порожнини рота;

2) володіти добрими механічними властивостями (твердість, міцність, пластичність і ін.);

3) мати добрі технологічні властивості (хорошу текучість, мінімальну усадку і ін.);

4) мати необхідні фізичні характеристики (низьку температуру плавлення, погану теплопровідність, коефіцієнт термічного розширення, який узгоджується з коефіцієнтом термічного розширення облицювального матеріалу);

5) бути індиферентними по відношенню до тканин протезного ложа і до всього організму хворого в цілому, бути легкодоступними по ціні.

Найкраще цим вимогам відповідають наступні сплави: на основі золота (золотоплатинові, золотопаладієві), срібнопаладієві, хромонікелеві нержавіючі сталі, кобальтохромові, нікелехромові, кобальто- хромомолібденові, титанові. Метали благородної групи мають найкращі ливарні властивості, корозійну стійкість, але їх механічні характеристики (твердість, міцність) гірші ніж у сплавів із неблагородних металів.

Сплав золота 900–ї проби складається з 90% золота, 6% міді, 4% срібла. Володіє хорошою пластичністю і в’язкістю, має хороші антикорозійні властивості, добре піддається литву. Цей сплав має низьку твердість, легко піддається стиранню.

Сплав золота 750-ї проби складається з 75% золота, 8,3% срібла, 16,7% міді. Для підвищення твердості, міцності, еластичності, зменшення усадки до цього сплаву вводять 8% платини за рахунок зменшення кількості міді. Такий сплав застосовується для виготовлення бюгельних протезів та інших апаратів. Температура плавлення золотих сплавів біля 1000⁰С, усадка 1,25%. Сплави золота, які містять 5-8% платини, а іноді ще й невеликий процент паладію, дозволяють виготовити досить точні конструкції об’ємних зубних протезів середньої складності як паяних, так і суцільнолитих. Ці сплави технологічні, вони не вимагають складної ливарної апаратури. Для відливання виробів з цього сплаву можуть бути використані простіші формувальні матеріали з вмістом гіпсу в якості зв’язувального елементу. Сплави з золота і платини легко піддаються механічній обробці. Однак висока вартість цих сплавів є малодоступною для широких верств населення. Крім того, їх фізико-механічні властивості не повністю відповідають вимогам, що ставляться перед сплавами для виготовлення сучасних конструкцій протезів при частковому дефекті зубного ряду. Твердість сплаву з золота і платини складає 30 кг/мм² (за Брінеллем), що у вісім разів менше твердості сплаву кобальту і хрому. Крім того, велика густина цього сплаву призводить до того, що виготовлені з нього протези, в 2,5 рази важчі за протези з КХС. Все це стало підставою того, що сплави з золота і платини все частіше у стоматології витісняються іншими сплавами, а саме сплавами кобальту і хрому.

Останнім часом у ливарному виробництві для отримання суцільнолитих конструкцій почали використовувати сплави на основі срібла і паладію (СПС). Так,

сплав ПД-250 містить 72,1% срібла, 24,5% паладію

сплав ПД-190 містить 78% срібла, 18,5% паладію

сплав ПД-150 містить 84,1% срібла, 14,5% паладію.

Крім цих елементів, сплави містять невелику кількість легуючих елементів (цинк, мідь), а для покращення ливарних властивостей в сплав додають золото.

Срібнопаладієві сплави мають температуру плавлення 1100-1200⁰C, твердість за Брінеллем – 60-65 кг/мм², опір на розрив – 30-35 кг/мм².

У нашій країні нині досліджують сплав, що містить 72% срібла, 22% паладію і 6% золота. Густина цього сплаву – 10,5-10,9 г/см³, температура плавлення – 1030-1100⁰С, усадка складає 2%. За фізико-механічними властивостями він нагадує сплави золота, але антикорозійна стійкість їх нижча, вони темніють в порожнині рота, особливо при кислій реакції слини. Застосовуються ці сплави для виготовлення вкладок, коронок, мостоподібних і бюгельних протезів.

У зуботехнічному ливарному виробництві для відливок проміжних ланок у незнімних протезах застосовуються хромонікелеві нержавіючі сталі (ХНС). Застосування в стоматологічній практиці нержавіючих сталей цього типу виправдано тільки для тих видів зубних протезів, функціональні характеристики яких не потребують високої пружності і твердості.

Нержавіюча сталь, яка застосовується в ортопедичній стоматології, - багатокомпонентний сплав. В його склад входять залізо, хром, нікель, вуглець, титан та ряд інших компонентів. Основа сплаву – залізо, що визначає фізико-механічні властивості сплаву. Головний компонент, який забезпечує антикорозійну стійкість, є хром і мінімальний вміст його в сплаві повинен бути не менший ніж 12–13%. Для підвищення пластичності сплаву в нього додають 8–11% нікелю. Нікель, крім того, сприяє утворенню дрібнозернистої структури. Для запобігання випадіння карбідів хрому і розвитку процесів міжкристалічної корозії до сплаву додають титан. Щоб отримати сталь аустинітної структури, до неї додають до 0,15% вуглецю. Вуглець, крім того, надає сталі твердості і покращує антикорозійну стійкість. Широке розповсюдження отримала нержавіюча сталь марки ХІ8Н9Т (72% заліза, 18% хрому, 9% нікелю, 1% титану, 0,1% вуглецю).

Температура плавлення ХНС - 1400–1450⁰С, густина - 7,2–7,8 г/см³ , твердість за Брінеллем - 140–180 кг/мм².

Для отримання зубних протезів застосовуються також марки нержавіючої сталі: 20ХІ8Н9Т, 25ХІ8Н10С та ін.

Для покращення текучості і жаростійкості нержавіючої сталі, яка використовуються для литва, до неї вводять 2,5% кремнію (сплав ЕІ–95, сплав ЕЯІТ). Сталь цих марок має хороші ливарні властивості, застосовується для відливання зубних протезів. Недоліком її є відносно велика усадка (до 3%), низька границя міцності (біля 30 кг/мм²).

Кращими ливарними властивостями, порівняно з ХНС, і дешевшими за сплави з благородних металів, на даному етапі розвитку стоматології є кобальтохромові сплави, з яких сьогодні виготовляють різноманітні сучасні конструкції суцільнолитих зубних протезів.

Такі сплави під різними назвами (віталіум, візіл, вириліум, тираніум, рубаніт та ін.) випускаються багатьма фірмами Європи і Америки. Приблизний хімічний склад сплавів з кобальту і хрому наступний (в процентах):

Кобальт 60 – 65 %

Хром 25 – 30 %

Молібден 4,5 – 5,5 %

Нікель 3,0 – 4,0 %

Марганець 0,5 – 0,6 %

Кремній 0,3 – 0,5 %

Вуглець 0,2 – 0,3 %

Сплави можуть містити у вигляді домішок невелику кількість заліза (до 0,5%). Значення окремих легуючих елементів наступне:

Кобальт є основою сплаву і надає йому високих механічних властивостей.

Хром надає сплаву красивого кольору, забезпечує йому велику твердість, високу кислотостійкість, сплав не піддається корозії.

Молібден додається до сплаву для покращення міжкристалічної структури сплаву. Він надає сплаву дрібнозернистості, що має велике значення для підвищення міцності виробів, особливо дрібних деталей, якими є елементи суцільнолитого зубного протезу.

Нікель сприяє підвищенню в’язкості сплаву, а також підсилює стійкість його проти корозії.

Марганець є хорошим поглиначем, знижує температуру плавлення і допомагає видаленню шкідливих зернистих сполук у сплаві.

Кремній разом з марганцем надають сплаву доброї текучості і покращують його ливарні властивості. Проте наявність у сплаві цих двох легуючих елементів обмежується вмістом не більше 0,5%, перевищення яких приводить до крихкості сплаву.

Вуглець потрібний у сплаві для покращення його структури, підвищення твердості і міцності. Проте вміст його у сплаві не повинен перевищувати 0,25 – 0,35%, бо вуглець може чинити обернену дію, зробивши сплав крихким і непридатним до використання.

Шкідливимидомішкамидля кобальтохромових сплавів є сірка, фосфор, а також газоподібні домішки – азот, водень, кисень.

Для стоматологічних цілей наша промисловість випускає кобальтохромовий сплав під назвою КХС. Сплав має в своєму складі кобальту 61–66%, хрому 25–28%, молібдену 4,5–5,5%, нікелю 3,0–3,75%, марганцю, кремнію не більше 0,5%, вуглецю 0,25%, заліза 0,5%. Сплав КХС володіє хорошими ливарними властивостями, текучістю, стійкістю до ліквації (однорідності при охолодженні), має високу хімічну стійкість і індиферентність до тканин живого організму. Сплав відрізняється великою міцністю, твердістю і пружністю. Має границю міцності на розрив 70 кг/мм², твердість за Брінеллем 250 кг/мм², густину - 8 г/см³, температуру плавлення 1460⁰С. Сплав випускається у вигляді циліндричних злитків діаметрами 10 мм і довжиною 15 мм. Вага одного злитку 10 грам. Сплав КХС розрахований на отримання тільки литих виробів. Він не піддається штампуванню, паянню, згинанню. Сплав КХС призначений для виготовлення різноманітних сучасних конструкцій суцільнолитих зубних протезів.

За міжнародним стандартом (ISO) сплави, які містять більше як 1% нікелю, вважаються токсичними. Так, нержавіючі сталі містять до 10 % нікелю, КХС – 3,0-4,0%, Вірон (Німеччина) - біля 30%, Бюгодент – 4,0%. Тому постійно ведуться пошуки винайдення сплавів без нікелю.

Прикладом сучасних сплавів без нікелю є сплав Херанеум СЕ і ЕН (Німеччина), азотиста сталь РС–1 для литих мостовидних і бюгельних протезів. Азотиста сталь РС-1 містить до 0,2% азоту, який підвищує антикорозійну стійкість, покращує характеристики пружності. Сталь має малу усадку (менше 2%), це забезпечує точність і якість литва. Хром є основним компонентом цієї сталі, який забезпечує антикорозійні характеристики, він розчиняє азот і разом з марганцем забезпечує його потрібну концентрацію в сталі.

Хорошими ливарними властивостями володіють і сплави з нікелю і хрому, які складаються з нікелю (60–65%), хрому (23–26%), молібдену (6–11%) і кремнію (1,5–2%). Ці сплави мають у своєму складі рафіновані добавки, які дозволяють отримувати якісні вироби з литва у високочастотних індукційних плавильних установках, а також використовувати до 30 % очищених ливників в нових плавках. Найбільш популярними сплавами цієї групи є Вірон 88 (Німеччина).

Для відливання коронок, мостовидних протезів, каркасів бюгельних протезів, литих металевих базисів застосовують ливарний титан марки ВТ–5Л, температура плавлення якого 1640⁰С. За кордоном застосування титану і його сплавів вважається альтернативою золотих сплавів. При контакті з повітрям титан утворює на поверхні тонкий інертний шар окисної плівки. До переваг сплаву титану відносять низьку теплопровідність і здатність добре з’єднуватися з композитними матеріалами (цементами, фарфором тощо). Недоліком цих сплавів є їх висока температура плавлення. При плавленні титан реагує з традиційними формувальними матеріалами і киснем. Тому плавлення і відливання потрібно виконувати без кисню (у вакуумі або інертному середовищі).

Розроблено нові сплави титану з нікелем, що дозволяє відливати деталі традиційним методом. Ці сплави виділяють дуже мало іонів нікелю в ротовій порожнині і добре з’єднуються з фарфором.

Всі, без винятку, сплави готуються з дефіцитних і відносно дорогих металів. Для орієнтовного порівняння вартості металів прийнято вартість заліза вважати за одиницю. За даними закордонних джерел відносна вартість деяких металів складає: цинку – 2,5 один., кобальту – 35 один., титану – 160 один., срібла – 230 один., паладію – 5 тис. один., золота – 11 тис. один., платини – 27 тис. один. Таке порівняння є відносне, але це дає загальну уяву про вартість різних металів.

Все вище зазначене необхідно враховувати під час виготовлення моделей, що виплавляються, при побудові ливникової системи, не допускаючи зайвих допусків на обробку відливків і невиправданого збільшення ливників. Не менше значення для економії сплаву має точний розрахунок необхідної кількості металу. Для цього блок воскових моделей з ливниково-живильною системою зважується і помножується на густину того сплаву, що застосовується для відливання деталей в кожному конкретному випадку (нагадуємо, що густина воскових композицій 0,9–0,95 г/см³).

З метою економії сплавів КХС можна використовувати крупні, добре очищені, ливники, додаючи їх не більше 40% до кожної плавки.