Сплавы в стоматологии Металлическим сплавом называется материал

Сплавы в стоматологии

Металлическим сплавом называется материал, полученный сплавлением двух или более металлов или металлов с неметаллами, обладающий металлическими свойствами. Вещества, которые образуют сплав, называются компонентами.

По характеру взаимодействия компонентов все сплавы делят на: • Механические смеси • Химические соединения • Твердые растворы

Механическая смесь двух компонентов А и В образуется, если они не способны к взаимодействию или взаимному растворению. Каждый компонент при этом кристаллизуется в свою кристаллическую решетку. Структура механических смесей неоднородная, состоящая из отдельных зерен компонента А и компонента В. Свойства механических смесей зависят от количественного соотношения компонентов: чем больше в сплаве данного компонента, тем ближе к его свойствам свойства смеси.

Химическое соединение образуется когда компоненты сплава и А и В вступают в химическую взаимодействие. Химическое соединение имеет своего рода кристаллическую решетку, которая отличается от кристаллических решеток компонентов. Химические соединения имеют однородную структуру, состоящую из одинаковых по составу и свойствам зерен.

При образовании твердого раствора атомы одного компонента входят в кристаллическую решетку другого. Твердые растворы замещения образуются в результате частичного замещения атомов кристаллической решетки одного компонента атомами второго компонента.

Твердые растворы внедрения образуются, когда атомы растворенного компонента внедряются в кристаллическую решетку компонента растворителя. Твердый раствор имеет однородную структуру, одну кристаллическую решетку. В отличие от химического соединения твердый раствор существует не при строго определенном соотношении компонентов, а в интервале концентраций.

Растворы замещения могут быть ограниченными и неограниченными (непрерывными). В кристаллической решетке неограниченных твердых растворов А(В) атомы растворенного элемента В могут полностью заместить атомы растворителя А (компоненты А и В изоморфны). В данном случае невозможно установить какой из элементов является растворителем, а какой растворенным веществом. Поэтому аббревиатура неограниченных ратворов А(В) и В(А) идентичны (обозначение А(В) — твердый раствор, состоящий из компонентов А и В, причем компонент В растворен в кристаллической решетке А).

Для прогнозирования свойств сплавов и создания материалов с заданными свойствами большое значение имеет изучение диаграмм состояния. Диаграмма состояния это графическое изображение всех возможных фазовых состояний системы в пространстве параметров состояний. Строится экспериментально по кривым охлаждения сплавов. В отличие от чистых металлов сплавы кристаллизуются не при постоянной температуре, а в интервале температур.

Кривая охлаждения механической смеси отличается от кривой охлаждения твердого растора наличием горизонтального участка. На этом участке происходит кристаллизация эвтектики. Эвтектикой называют механическую смесь двух фаз, одновременно кристаллизирующихся из жидкого сплава (фазой называют однородную часть сплава, характеризующуюся определенными составом и строением и отделенную от других частей сплавов поверхностью раздела).

Рассмотрим, в качестве примера, диаграмму состояния сплавов образующих механические смеси. Если компоненты двойной системы не образуют химических соединений, на диаграмме имеется одна эвтектическая точка (С), в которой температура и состав характеризуют расплав, находящийся в равновесии с двумя твердыми фазами А и В. Затвердевание расплава любого состава в этом случае заканчивается при эвтектической температуре совместной кристаллизацией обоих твердых компонентов в виде механической смеси, называемой эвтектикой (Э). Линия АСВ – линия ликвидус –соответствует для расплава любого состава температуре начала кристаллизации. Линия DСЕ — линия солидус—соответствует температуре окончания кристаллизации, когда в равновесии находится три фазы: кристаллы обоих компонентов (А и В) и жидкая фаза (Ж). Ниже температуры солидус в системе существует только твердый двухфазный сплав состава А + Э или В + Э

Свойства сплавов. Сплавы, применяемые в ортопе дической стоматологии, по определенным свойствам можно разделить на две группы.

К первой группе относятся сплавы, обладающие общемедицинскими свойствами. Они не должны вызы вать в полости рта токсического и аллергического действия.

Во вторую входят сплавы с определенными технологическими свойствами: • высокой антикоррозийной стойкостью; • прочностью, твердостью; • малой усадкой при литье; • невысокой температурой плавления; • ковкостью, текучестью при литье; • возможностью паяния и сварки; • хорошей механической и электролитической об работкой и полировкой.

Свойства сплавов зависят от того, какие фазы в них образуются: растворы, химические соединения или механические смеси. Неограниченную растворимость, т. е. способность образовывать твердые растворы в любых пропорциях, имеют только металлы с кристаллической решеткой одного типа, т. е кристаллическая решетка определяет основные параметры механических свойств. Также влияет дополнительное легирование такими элементами как молибден, вольфрам, ниобий, углерод, азот и др.

Легирование — введение в сплав специально подобранных элементов с целью изменения строения и свойств сплава. Присутствие легирующих элементов в сплавах значительно повышает прочность, износостойкость, жаропрочность и другие свойства, необходимые для эксплуатации конструкций.

Добавка небольших количеств (0, 005%) иридия и рутения превращает грубую зернистую структуру сплавов золота в мелкозернистую, что дает возможность на 30 % улучшить прочность на растяжение и предел прочности при удлинении, не влияя при этом на твердость и предел текучести

В процессе эксплуатации и изготовления на сплав могут действовать различные силы — нагрузки: • статическая (плавно возрастающая) • динамическая( возрастает резко и с большой скоростью) • повторно переменная (многократно прикладываемая изменяющаяся по величине и направлению)

Соответственно нагрузкам механические испытания делят на : • статистические (растяжение, сжатие, изгиб, кручение, твердость) • динамические (ударный изгиб) • усталостные (при повторно переменном приложении нагрузки) • высокотемпературные (например, на длительную прочность).

Особенно важны циклические напряжения, в результате которых металл «устает» , прочность его падает и происходит разрушение протеза. Разрушение сплава под действием повторно переменных нагрузок называют «усталостью» . Сопротивление усталости носит название «выносливость» . Разрушение от усталости происходит всегда внезапно вследствие накопления металлом необратимых изменений, которые приводят к возникновению микроскопических трещин.

Международными стандартами (ИСО 1989 г) все сплавы металлов разделены на следующие группы: • сплавы благородных металлов на основе золота • сплавы благородных металлов, содержащих 25 50% золота или платины или других драгоценных металлов

Благородный и драгоценный — это не синонимы; драгоценный указывает на стоимость металла, а благородный — относится к его химическим свойствам. Золото и платина являются благородными и драгоценными металлами; палладий – благородный, но дешевый металл; серебро — драгоценный, но не благородный металл

сплавы неблагородных металлов • хромоникелевый сплав (нержавеющая сталь) • кобальтохромовый сплав • никелевохромовый сплав • кобальтохромовый сплав • сплав титана • вспомогательные сплавы алюминия и бронзы для временного использования

Сплавы для металлокерамических конструкций • с высоким содержанием золота ( >75%) • с высоким содержанием благородных металлов (золота и платина или золота и палладия >75%) • на основе палладия (более 50%) • на основе не благородных металлов

Кроме того, применяемые в ортопедической стоматологии сплавы, можно классифицировать и по другим признакам: • по назначению (для съемных, металлокерамических, металлополимерных протезов) • по количеству компонентов сплава • по температуре плавления: легкоплавкие (tпл ниже олова <232°C); тугоплавкие (tпл выше чем у железа >1535°C) • по технологии переработки

Требования, предъявляемые к металлам и сплавам, используемым для изготовления протезов Металлический каркас зубного протеза — это его основа, которая должна противостоять жевательным нагрузкам. Кроме того, он должен перераспределять и дозировать нагрузку, обладать деформационным свойствами и не менять первоначальных свойств в течение длительного времени функционирования протеза.