專利名稱：一種含稀土La的牙用烤瓷支架鈷鉻合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到口腔修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及到一種含稀土La的牙用烤瓷支架鈷鉻合金。用該合金制作活動(dòng)修復(fù)支架可在支架上直接鑄出金屬底冠，在底冠上進(jìn)行烤瓷，將瓷的美觀耐用與金屬的高強(qiáng)度、高韌性有機(jī)結(jié)合起來。適合牙缺失較多、基牙條件不佳的患者，是實(shí)現(xiàn)把烤瓷固定修復(fù)和支架活動(dòng)修復(fù)優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合的一種牙科鈷鉻合金鑄造材料。
背景技術(shù)：
一副理想的義齒不但需要恢復(fù)良好的咀嚼功能，還應(yīng)兼具美觀與耐用。金屬烤瓷修復(fù)體兼有陶瓷的美觀和金屬的強(qiáng)度，而沒有塑料牙的易磨耗，易著色，易老化，在口腔修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。但這種修復(fù)方式為固定修復(fù)，對(duì)于一些牙缺失較多、基牙條件不佳的患者難以應(yīng)用。如何用固定修復(fù)的技術(shù)彌補(bǔ)可摘義齒的不足，使二者完美的結(jié)合起來，給患者帶來更好的功能、外觀和口感，是口腔修復(fù)醫(yī)生和材料科學(xué)工作者合作研究的目標(biāo)。目前，國內(nèi)外達(dá)到這一目標(biāo)的途徑有1、鈦支架。生物相容性好，但鑄造條件更苛刻，鑄鈦成功率低，設(shè)備昂貴，耗材成本高。
2、貴金屬(如金合金、金鉑合金、金鈀合金)支架。性能最好，但費(fèi)用過高，難以為大多數(shù)患者所承受。
3、二次鑄造法。先鑄造鈷鉻合金支架(對(duì)應(yīng)缺牙區(qū)有金屬核)，在核上制作烤瓷用金屬基底冠蠟型，連同支架進(jìn)行二次包埋，熔鑄成鎳鉻合金基底冠，然后烤瓷，制作程序繁瑣。
采用烤瓷支架鈷鉻合金無疑是解決問題的理想方法，這種合金應(yīng)具有高強(qiáng)度、高彈性，適合鑄造支架卡環(huán)、顎桿等部件，同時(shí)還應(yīng)具有良好的金瓷結(jié)合力、良好的鑄造性能、良好的耐高溫?zé)灸芰Γ芍苯釉谡T支架上烤瓷。但是現(xiàn)有的臨床采用的鈷鉻合金因金瓷結(jié)合強(qiáng)度(棒盤實(shí)驗(yàn)剪切強(qiáng)度，下同)較低，不能在其制作的支架上直接進(jìn)行烤瓷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種含稀土La的牙用烤瓷支架鈷鉻合金。該合金可采用精密鑄造的方法制作活動(dòng)修復(fù)支架，并可在支架上直接進(jìn)行烤瓷，形成可摘義齒烤瓷修復(fù)體。
本發(fā)明提供一種含稀土La的牙用烤瓷支架鈷鉻合金，其特征在于該合金含有Co、Cr、Mo、La元素，并含有Mn、Si、W、C等元素中的一種或多種，其特征在于化學(xué)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％(均為質(zhì)量百分比)，余量為Co，基體為Co-Cr-Mo面心立方固溶體，含有少量的第二相。與現(xiàn)有牙科合金和修復(fù)方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1)該合金的抗拉強(qiáng)度(σb)可達(dá)800Mpa，屈服強(qiáng)度(σ0.2)可達(dá)680Mpa，延伸率(δ5)可達(dá)18％，維氏硬度(HV)可達(dá)300～400，，鑄造收縮率為1.8～2.1％。鑄流率(網(wǎng)格鑄造法)為100％，適合于制作活動(dòng)修復(fù)支架。與現(xiàn)有的烤瓷鎳鉻合金相比，具有強(qiáng)度高、回彈性好的優(yōu)點(diǎn)，可保證支架上卡環(huán)等部位在反復(fù)取戴過程中不變形。不含現(xiàn)有的烤瓷鎳鉻合金所含的Ni、Be等元素，因而生物學(xué)性能優(yōu)良，患者戴用安全性高。
2)與現(xiàn)有的鈷鉻合金相比，因?yàn)楹形⒘康谋砻婊钚栽豅a，并通過合金化學(xué)成分的優(yōu)化和各元素含量的合理搭配，使合金的熱膨脹系數(shù)明顯下降，熱膨脹系數(shù)(αRT～500℃)為13.4～14.5μm/m/℃，使其在烤瓷過程中能與瓷的熱膨脹系數(shù)相匹配。稀土La改善了金瓷結(jié)合界面的結(jié)構(gòu)，使合金的金瓷結(jié)合力大大提高，金瓷結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)75Mpa，可滿足在該合金制作的支架底冠上直接進(jìn)行烤瓷的要求，克服了現(xiàn)有鈷鉻合金金瓷結(jié)合性能差，不適合烤瓷的弱點(diǎn)，這樣在支架上形成的烤瓷牙與現(xiàn)有技術(shù)形成塑膠牙相比具有不變色、不老化、耐磨損的特點(diǎn)。
3)該合金可利用臨床現(xiàn)有的高熔合金精密鑄造技術(shù)，利用乙炔一氧、瓦斯一氧、高頻感應(yīng)加熱為熱源，離心鑄造出精細(xì)、適合性好的鈷鉻合金支架鑄件，并利用現(xiàn)有的烤瓷設(shè)備和瓷粉對(duì)支架上鑄出的金屬底冠進(jìn)行烤瓷，形成支架烤瓷活動(dòng)修復(fù)體。


圖1本發(fā)明實(shí)施例1中，含稀土La的牙用烤瓷支架鈷鉻合金的金相組織圖片。
圖2本發(fā)明實(shí)施例1中，金屬(左)-過渡層(中)-陶瓷層(右)橫斷面形貌。
圖3本發(fā)明實(shí)施例2中，金屬(左)-過渡層(右)橫斷面中Cr、O元素分布的X射線能譜圖。
圖4本發(fā)明實(shí)施例2中，金屬(左)-過渡層(中)-陶瓷層(右)橫斷面中Mo、W元素分布的X射線能譜圖。
圖5本發(fā)明實(shí)施例2中，合金基體相X射線能譜分析圖譜。
圖6本發(fā)明實(shí)施例4中，合金熱膨脹系數(shù)測定的TMA圖譜。
具體實(shí)施例方式
下面給出實(shí)施例，以對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。值得指出的是，給出的實(shí)施例不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整仍應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
實(shí)施例1根據(jù)設(shè)計(jì)的化學(xué)成分Cr20.0％，Mo9.0％，La0.05％，Mn1.0％，Si2.0％(余量為Co，均為質(zhì)量百分比)，采用電解鈷(Co)、金屬鉻(Cr)、金屬鉬(Mo)、金屬鑭(La)、電解錳(Mn)、結(jié)晶硅(Si)等為原材料，在感應(yīng)電爐中熔煉獲得鑄錠。臨床用高頻鑄造機(jī)制作活動(dòng)修復(fù)用支架和試棒，利用臨床現(xiàn)有的烤瓷爐和瓷粉進(jìn)行烤瓷，烤瓷前應(yīng)對(duì)金屬支架進(jìn)行必要的表面處理，烤瓷工藝按瓷粉說明書要求的工藝參數(shù)和過程執(zhí)行。因合金中不含可能改變陶瓷顏色的元素，在支架上制得的烤瓷牙顏色穩(wěn)定。本實(shí)施例測試出試棒的機(jī)械性能為抗拉強(qiáng)度(σb)為758Mpa，屈服強(qiáng)度(σ0.2)為607Mpa，延伸率(δ5)為18％，維氏硬度(HV)為300，熱膨脹系數(shù)(αRT～500℃)為14.3μm/m/℃，鑄造收縮率為2.1％。金瓷結(jié)合良好，反復(fù)燒烤沒有出現(xiàn)崩裂，金瓷結(jié)合強(qiáng)度為62Mpa，可滿足烤瓷修復(fù)的臨床要求。
實(shí)施例2根據(jù)設(shè)計(jì)的化學(xué)成分Cr23.0％，Mo8.0％，La0.03％，W4.0％，Si2.0％，Mn1.0％(余量為Co，均為質(zhì)量百分比)，采用電解鈷(Co)、金屬鉻(Cr)、金屬鉬(Mo)、金屬鑭(La)、金屬鎢(W)、結(jié)晶硅(Si)，電解錳(Mn)等為原材料，在感應(yīng)電爐中熔煉獲得鑄錠。臨床用高頻鑄造機(jī)制作活動(dòng)修復(fù)用支架和試棒，利用臨床現(xiàn)有的烤瓷爐和瓷粉進(jìn)行烤瓷，烤瓷前應(yīng)對(duì)金屬支架進(jìn)行必要的表面處理，烤瓷工藝按瓷粉說明書要求的工藝參數(shù)和過程執(zhí)行。因合金中不含可能改變陶瓷顏色的元素，在支架上制得的烤瓷牙顏色穩(wěn)定。本實(shí)施例測試出試棒的機(jī)械性能為抗拉強(qiáng)度(σb)為768Mpa，屈服強(qiáng)度(σ0.2)為612Mpa，延伸率(δ5)為16％，維氏硬度(HV)為330，熱膨脹系數(shù)(αRT～500℃)為14.0μm/m/℃，鑄造收縮率為1.9％。金瓷結(jié)合良好，反復(fù)燒烤沒有出現(xiàn)崩裂，金瓷結(jié)合強(qiáng)度為75Mpa，可滿足烤瓷修復(fù)的臨床要求。
實(shí)施例3根據(jù)設(shè)計(jì)的化學(xué)成分Cr30.0％，Mo6.0％，La0.07％，W5.0％，Si1.2％(余量為Co，均為質(zhì)量百分比)，采用電解鈷(Co)、金屬鉻(Cr)、金屬鉬(Mo)、金屬鑭(La)、金屬鎢(W)、結(jié)晶硅(Si)等為原材料，在感應(yīng)電爐中熔煉獲得鑄錠。臨床用高頻鑄造機(jī)制作活動(dòng)修復(fù)用支架和試棒，利用臨床現(xiàn)有的烤瓷爐和瓷粉進(jìn)行烤瓷，烤瓷前應(yīng)對(duì)金屬支架進(jìn)行必要的表面處理，烤瓷工藝按瓷粉說明書要求的工藝參數(shù)和過程執(zhí)行。因合金中不含可能改變陶瓷顏色的元素，在支架上制得的烤瓷牙顏色穩(wěn)定。本實(shí)施例測試出試棒的機(jī)械性能為抗拉強(qiáng)度(σb)為780Mpa，屈服強(qiáng)度(σ0.2)為650Mpa，延伸率(δ5)為8.2％，維氏硬度(HV)為370，熱膨脹系數(shù)(αRT～500℃)為13.8μm/m/℃，鑄造收縮率為1.9％。金瓷結(jié)合良好，反復(fù)燒烤沒有出現(xiàn)崩裂，金瓷結(jié)合強(qiáng)度為67Mpa，可滿足烤瓷修復(fù)的臨床要求。
實(shí)施例4根據(jù)設(shè)計(jì)的化學(xué)成分Cr30.0％，Mo8.0％，La0.14％，W7.0％，Si1.8％(余量為Co，均為質(zhì)量百分比)，采用電解鈷(Co)、金屬鉻(Cr)、金屬鉬(Mo)、金屬鑭(La)、金屬鎢(W)、結(jié)晶硅(Si)等為原材料，在感應(yīng)電爐中熔煉獲得鑄錠。臨床用瓦斯-氧氣離心鑄造機(jī)制作活動(dòng)修復(fù)用支架和試棒，利用臨床現(xiàn)有的烤瓷爐和瓷粉進(jìn)行烤瓷，烤瓷前應(yīng)對(duì)金屬支架進(jìn)行必要的表面處理，烤瓷工藝按瓷粉說明書要求的工藝參數(shù)和過程執(zhí)行。因合金中不含可能改變陶瓷顏色的元素，在支架上制得的烤瓷牙顏色穩(wěn)定。本實(shí)施例測試出試棒的機(jī)械性能為抗拉強(qiáng)度(σb)為790Mpa，屈服強(qiáng)度(σ0.2)為680Mpa，延伸率(δ5)為8.3％，維氏硬度(HV)為400，熱膨脹系數(shù)(αRT～700℃)為13.41μm/m/℃，鑄造收縮率為1.8％。金瓷結(jié)合良好，反復(fù)燒烤沒有出現(xiàn)崩裂，金瓷結(jié)合強(qiáng)度為62Mpa，可滿足烤瓷修復(fù)的臨床要求。
權(quán)利要求
1.一種含稀土La的牙用烤瓷支架鈷鉻合金，其特征在于該合金含有主要含有Co、Cr、Mo、La元素，并含有Mn、Si、W、C等元素中的一種或多種，其特征在于化學(xué)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％(均為質(zhì)量百分比)，余量為Co，合金基體為Co-Cr-Mo面心立方固溶體，含有少量的第二相。
2.一種權(quán)利要求1說述的牙用烤瓷支架鈷鉻合金，其特征在于該合金中含有微量的稀土La元素，該元素為表面活性元素，在烤瓷過程中于金瓷界面富集，改變了金瓷界面氧化物過渡層的結(jié)構(gòu)，明顯提高金瓷結(jié)合性能。
3.一種權(quán)利要求1說述的牙用烤瓷支架鈷鉻合金，其特征在于采用稀土La對(duì)鈷鉻合金進(jìn)行改性，用改性后的鈷鉻合金制作支架，可在這種支架上直接進(jìn)行烤瓷操作，將瓷的美觀耐用和金屬的高強(qiáng)度和高韌性結(jié)合起來，并可應(yīng)用于可摘義齒修復(fù)。
4.采用權(quán)利要求1所述的牙用烤瓷支架鈷鉻合金，其特征在于可用于活動(dòng)修復(fù)支架的制作，在支架上鑄出金屬底冠，在底冠上烤上陶瓷形成烤瓷牙，從而具有不變色、不老化、耐磨損的特點(diǎn)，特別適合牙體缺失較多、基牙條件不佳的患者。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含稀土La的牙用烤瓷支架鈷鉻合金。本合金采用電解鈷(Co)、金屬鉻(Cr)、金屬鉬(Mo)、金屬鑭(La)、金屬鎢(W)、電解錳(Mn)、結(jié)晶硅(Si)等為原材料，在感應(yīng)電爐中熔煉獲得鑄錠。合金的化學(xué)成分為Cr15.0～ 30.0％，Mo4.0～9.0％，La0.03～0.30％，Mn0～2.0％，Si0～3.0％，W0～10.0％，C0～0.2％(均為質(zhì)量百分比)，余量為Co。該合金可采用目前臨床現(xiàn)有的鑄造機(jī)、烤瓷爐、瓷粉進(jìn)行支架烤瓷活動(dòng)修復(fù)體的制作。因合金中含有稀土La，使合金的金瓷結(jié)合性能大大提高。棒盤試驗(yàn)表明金瓷結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)75MPa，合金的抗拉強(qiáng)度(σ
文檔編號(hào)A61K6/02GK1827814SQ20061002063
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者李寧, 巢永烈, 文玉華, 劉長虹, 胥永剛, 朱智敏, 張偉, 吳峻嶺 申請(qǐng)人:四川大學(xué)