Материалы для химической обработки сплавов металлов и соединеия металличеких частей протезов

Термической обработке, которая неизбежна при исполь­зовании различных металлов и сплавов, сопутствует образование под воздействием кислорода воздуха окалины (окисной пленки) на поверхности металла. Удаление окалины с поверхности металла про­водят химическим путем. Для этого применяют растворы минераль­ных кислот (соляной, азотной, серной) различной концентрации или их смеси.

Вещества, служащие для растворения окалины, называют отделами, а сам процесс удаления окалины — отбеливанием.

Отбелы подбирают с таким расчетом, чтобы они, растворяя ока­лину, как можно меньше действовали на металл.

В технологии отбеливания используются два варианта:

1) ручное (с помощью инструментов) погружение отбеливаемого металла в емкость с отбелом;

2) электролитическое.

Растворы, применяемые для снятия окалины, имеют различный состав.

Отбел оказывает химическое воздействие не только на слой окали­ны, растворяя его, но и на металл. Поэтому процедура снятия ока­лины предполагает следующее: в подогретый до кипения отбел зуб­ной техник помещает на 0,5-1 мин протез и сразу же промывает его водой для удаления остатков отбела. Следует помнить, что при при­готовлении раствора отбела в воду наливают кислоту, а не наоборот.

Электроотбеливание предполагает очистку поверхности ме­таллического каркаса от окалины и остатков огнеупорной массы электролитическим способом. Этому процессу предшествует грубая ме­ханическая очистка каркаса протеза с помощью вращающейся метал­лической щетки или в пескоструйном аппарате.

После этого отливку помещают в специальный ковш и очищают от окалины химическим способом, а именно кипячением в расплаве гидроксида натрия, имеющего низкую температуру плавления. Ки­пячение можно проводить на газовой или электрической плите, уста­новленной в вентиляционном шкафу. К каркасу протеза фиксируется ^анод. Катод помещается в ванну с раствором электролита. Процесс отбеливания продолжается 1-3 мин при силе тока в 7-9 ампер и притемпературе отбела, равной 20-22° С. При проведении злектроотбеливания нужно строго соблюдать правила электробезопасности.

Основными компонентами электролитов являются кис­лоты (ортофосфорная и серная), которые под действием постоянного тока в несколько раз увеличивают свою активность.

Используя названные составы и увеличивая плотность тока припрохождении через электролит, проводится:

— электрошлифование, т. е. сглаживание поверхности металличе­ского каркаса путем равномерного истончения металла, при кото­ром вес отливки может уменьшиться на 20% [Соснин Г. П., 1981];

— электрополирование, т. е. получение зеркальной поверхности металлического каркаса при нахождении в этиленгликолевых элек­тролитах в течение 5-7 мин при плотности тока 5-6 А/дм².

Для очистки и электрополирования металлических зубных проте­зов используется отечественная установка Катунь, имеющая ванночку для заливки 18% раствором соляной кислоты. В кислоту погружают протез, фиксированный пластмассовым зажимом на вертикальной штан­ге, служащей анодом. Время травления составляет 10 мин, при плотно­сти тока 0,4 А/см². Следует помнить, что работа установки Катунь дол­жна проводиться при условии достаточной вентиляции. При отсутствии условий для вентиляции предлагается [Петрикас О. А., 1998] использо­вание специальных растворов с пониженной токсичностью:

— соляная кислота 260 мл/л + поваренная соль 104 г/л + щаве­левая кислота 42 г/л (при плотности тока 0,5 А/см² и экспозиции 6,4 мин);

— соляная кислота 276 мл/л + поваренная соль 92 г/л (при плот­ности тока 0,6 А/см² и экспозиции 10 мин).

Для электрохимической полировки многие фирмы производят специальное оборудование. Так, например, фирмой «Шулер-Дентал* (Германия) выпускаются аппараты Электропол, Унопол и Вариант для электрохимической полировки и аппараты для золочения Ауро-Плат и Квик-Плат.

В аппарате Электропол имеются две встроенные в корпус и изолированные друг от друга ванночки объемом по 1,5 л. Заполнение ванночек электролитом проводится раздельно. Каждая ванночка имеет свой пульт управления (сила тока, таймер), что позволяет, проводить одновременную полировку двух каркасов дуговых (бюгельных) протезов. При этом каркас фиксированный в специальные зажимы, совершает вращательные движения. Аппарат имеет пласт­массовый корпус, металлические кислотостойкие части.

Аппарат Вариант отличается от вышеназванного тем, что две ван­ночки для электролита находятся вне корпуса прибора.

Подобный Варианту аппарат Унопол меньшей мощности (80 Вт) предназначен для электрохимической полировки одного каркаса ду­гового (бюгельного) протеза. Для проведения полировки необходи­ма сила тока 3,5-4,5 А, а электролит должен быть подогрет до тем­пературы 35-45° С.

Ауро-Плат — аппарат для ускоренного золочения кламмеров, кар­касов дуговых (бюгельных) протезов и сплава для металлокерамики. При этом каркасы протезов фиксируются вне аппарата с помощью электродов-зажимов типа «крокодил». Одновременно с процессом обезжиривания поверхности каркаса происходит золочение (рис. 38).

Для этого разработана специальная жидкость, в которой содер­жание золота составляет 2 г/л. Она не требует предварительной под­готовки, обладает высокой химической устойчивостью, экономиче­ски выгодна. Скорость осаждения золота составляет 0,2 мкм/мин при силе тока в 300 мА.

Другой аппарат для ускоренного золочения, Квик-Плат, имеет ван­ночку объемом 1,25 л вне корпуса прибора. Этот аппарат особенно пригоден для золочения готовых дуговых и мостовидных протезов, коронок. При этом отпадают необходимость электролитического обезжиривания и предварительного золочения. Плавная регулиров­ка силы тока (до 3 А), наличие амперметра позволяют контролиро­вать силу тока и скорость осаждения при золочении. Содержание золота в жидкости Квик-Плат составляет 2 г/л.

Для соединения элементов протезов в единую конструкцию исполь­зуется, в частности, паяние.

Паяние — процесс получения неразъемного соединения путем нагрева места паяния и заполнения зазора между соединяемыми деталями расплавленным припоем с его последующей кристаллизацией.

Припой — металл или сплав, заполняющий зазор между соединяемыми деталями при паянии.

Существует различная техника паяния: в пламени, печи. При работе с каркасами до нанесения и обжига керамической массы предпочтительнее использовать паяние в пламени. Паяние в печи применяет ся на объектах, уже облицованных керамикой. Прочность пайки можно проверить различными методами с помощью растяжения и изгиба.

Физико-механические свойства припоя (цвет, узкий температурный интервал плавления, стойкость против коррозии) должны максимально соответствовать таковым у сплава, из которого сделаны требующие соединения элементы каркаса протеза. Во время паяния соединяемые места принимают температуру расплавленного припоя. Поэтому температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления спаиваемых частей на 50-100° С, так как в противном случае паяние привело бы к частичному расплавлению спаиваемых деталей протеза. Расплавленный припой обладает текучестью, которая увеличивается с повышением температуры, т. е. припой течет в направлении от холодных частей к горячим. Фактически на этом свойстве и основано использование пламени горелки в процессе паяния. В месте соприкосновения деталей и припоя происходит диффузия одного металла в другой. Скорость диффузии зависит главным образом от материала протеза и припоя, а также от температуры. Все это вместе взятое й определяет структуру полученного шва, которая может быть в виде, твердого раствора, химического соединения или механической смеси.

Твердый раствор является наиболее благоприятной структурой и считается лучшим видом паяния. Шов хорошо противостоит корро зии и получается прочным. При этом максимальная прочность шва будет при использовании минимального количества припоя. Следует помнить, что прочность большинства припоев ниже прочное соединяемых металлов, хотя прочность шва за счет диффузии выше

Расплавлять припой в процессе паяния необходимо как можно быстрее, а после получения шва источник нагрева (горелку) необходимо немедленно удалить.

Так как паяние чаще происходит при нагревании открытым пламенем, то на поверхности спаиваемых металлов может образовать пленка окислов, которая препятствует диффузии припоя. Особенно усиленно образуется эта пленка у сплавов, содержащих хром, отличающихся высокой способностью пассивироваться, т. е. покрыватся окисной пленкой. Поэтому в процессе паяния необходимо не только расплавить припой и заставить разлиться по поверхностям, но и не допустить образования окисной пленки к моменту дост­ижения рабочей температуры в спаиваемых деталях. Это достига­ется применением различных паяльных веществ или флюсов.

Флюс — химическое вещество (бура, борная кислота, хлористые и фтористые соли), служащее для растворения окислов, образующих­ся на спаиваемых поверхностях металлов при паянии.

Наибольшее распространение в качестве флюса получила бура, белое кристаллическое вещество. Ее добывают из при­родных месторождений или получают из борной кислоты взаимодей­ствием с кристаллической содой. При нагревании она постепенно теря­ет воду, а температура ее плавления достигает 741° С. Кроме того, бура поглощает кислород, препятствуя тем самым образованию на поверх­ности металла окислов, и способствует лучшему растеканию припоя.

Флюсы, как и окалину, удаляют с поверхности металлов отбелами.

Кроме паяния, используется другой вид соединения элементов протеза в единую конструкцию — сварка, при которой расплавлен­ные элементы (детали) протеза сливаются и образуют однородное монолитное соединение.

Сварка — процесс получения неразъемного соединения деталей кон­струкции при их местном или общем нагреве, пластическом дефор­мировании или при совместном действии того и другого в результате установления межатомных связей в месте их соединения.

В промышленности существуют способы сварки, при которых материал расплавляется (дуговая, электрошлаковая, электроннолу­чевая, плазменная, лазерная, газовая и др.), нагревается и пласти­чески деформируется (контактная, высокочастотная, газопрессовая и др.) или деформируется без нагрева (холодная, взрывом и др.); способ диффузионного соединения в вакууме.

В отличие от паяных соединений сварные швы отличаются со­вершенно однородной структурой, так как используемый присадоч­ный материал имеет такое же химическое строение и свойства, что и свариваемые детали. Другими словами, в этой технологической опе­рации используется тот же самый сплав, который был использован при получении соединяемых элементов протеза.

Кроме того, сварные швы обладают более высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. В отличие от них в области паяния возни­кает коррозия. Это объясняется разницей напряжения между сплавом и припоем.

К преимуществам плазменной микросварки, применяе­мой в ортопедической стоматологии, например, с помощью установ­ки типа Микро-PW 10, следует отнести следующие:

— плазменная микроструя, в которой в качестве плазмообразующего газа применяется аргон, соединяет самые твердые металлы, например сплавы на основе Сг,Со,Мо, в узких пределах зоны плавления (даже вблизи пластмассовых частей) путем слияния расплавленной заготовки без применения дорогостоящих припоя и флюса;

— значительно большая прочность по сравнению с паянием;

— отсутствие остатков флюсов на сварном шве.

Между электропроводящей заготовкой и плазменной струей образуется электрическая дуга большой плотности энергии и высокой температуры. Прибор является настольным, достаточно удобным в использовании. Диапазон настройки сварочного тока (0,3-10 А) можно регулировать в процессе работы с помощью ножного управления.

Место сварки защищается от окисления с помощью среды защитного газа (аргон/водород, 5-8% Н2). Показаниями к применению микроплазменной сварки является соединение литых элементов протеза в единую конструкцию как при его изготовлении, так и при реставрации.

Сварочный столик фирмы «Брандере» в настоящее время отвечает требованиям зубных техников, пользующихся микроплазменной сваркой. На столике имеются регулятор потока газа и подвижный рукав (крепление) для точечной сварки. Столик снабжен двумя-тремя сочленениями, которые дают возможность безупречного достижения контактов.

Подвижная сварочная пластина над сочленением может использоваться в различных рабочих положениях. Сварочный столик сконструирован таким образом, что может употребляться как рабочая подставка для сварки частей протеза из чистого титана.

Фирма «L-TEC» выпускает прибор для сварки PWM-6, в котором качество сварочного соединения превышает таковое, получаемое при1 всех других способах соединения. Тепловое воздействие плазменной дуги на обрабатываемые объекты является незначительным. В качестве защитного газа используют аргон, что позволяет избежать образования окислов на поверхности свариваемых объектов. Метод сварки обеспечивает получение стабильных размеров соединяемых деталей и экономию припоя.

Аппарат точечной электросварки Дентафикс для всех сплавов из высококачественной стали дает возможность регулировать время сварки от 0,1 до 1,0 с и десятикратно понижать силу тока.

Другим видом сварки, применяемым в ортопедической стоматологии, является лазерная. Лазерная установка Хаас Лазер 44Р фирмы «Хереус Кульцер» (Германия) обеспечивает глубину сварки низкоуглеродистых кобальто-хромо-молибденовых сплавов до 2 мм при возможности изменений диаметра фокуса от 0,3 мм до 2 мм. На дисплее установки во время сварки отражаются все рабочие параметры.