Металлы и сплавы, применяемые в ортопедической стоматологии.

Металловедение – наука, изучающая состав, стро­ение и свойства металлов и сплавов. В химии под металлами понимают определенную группу элементов, которые вступая в химическую реакцию с неметаллами отдают им свои внешние (валентные) электроны.

Все металлы прежде всего следует разделять на две большие группы –черные и цветные.

Черные металлы имеют темно–серый цвет, боль­шую плотность, высокие температуры плавления, относительно высокую твердость. Наиболее типич­ными представителями этой группы являются железо и его сплавы.

Цветные металлы чаще всего имеют характер­ную окраску: красную, желтую, белую, обладают большой пластичностью, малой твердостью отно­сительно низкими температурами плавления. Наиболее типичным представителем этой группы явля­ется медь.

Применение металлов определяется их ценны­ми свойствами и распространенностью в природе, а в историческом аспекте – развитием техники. Боль­шинство металлов было открыто в ХIХ в., хотя тогда далеко не все из них получили промышленное использование.

Применение металлов в технике началось с меди, серебра и золота. Затем начали применять те из них, которые относительно легко восстанавлива­ются (олово, свинец) или их достаточно много в природе (железо).

Именно железо в виде его сплава с углеродом (стали) получило наибольшее применение, что свя­зано с рядом причин: малой стоимостью, наилучшими механическими свойствами и большой рас­пространенностью его руд в природе. Стали, например, производят больше, чем всех остальных металлов вместе взятых. Объем производства ста­ли – важнейший показатель технической и эконо­мической мощи государства.

Для ориентировочного сравнения металлов по стоимости принята стоимость 1 кг железа. Несмот­ря на сугубую относительность такого сравнения, оно дает общее представление о стоимости различ­ных металлов. Например, по данным зарубежных литературных источников, относительная стоимость цинка составляет 2,5; кобальта – 35; титана – 160; серебра – 230; палладия – 5 тыс.; золота – 11 тыс.; платины – 27 тыс. раз.

Строение металлов и сплавов определяется мак­роскопическим и микроскопическим анализами.

Кристаллическое строение металлов. Все веще­ства в твердом состоянии имеют кристаллическое или аморфное строение. В кристаллическом веще­стве атомы расположены геометрически правильно и на определенном расстоянии друг от друга, в аморфном же – беспорядочно. Всякое вещество может находится в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном.

В чем же различие между газообразным, жидким и твердым состояниями?

В газах отсутствует закономерность расположения частиц (атомов, молекул); частицы хаотически двигаются, отталкиваясь одна от другой, и поэтому газ стремится занять возможно больший объем.

В твердых телах атомы располагаются в опреде­ленном порядке, силы взаимного притяжения и отталкивания уравновешены, и твердое тело сохра­няет свою форму.

В жидкости частицы (атомы, молекулы) сохра­няют лишь так называемый «ближний» порядок, т.е. в пространстве закономерно расположено небольшое количество атомов, а не атомы всего объе­ма, как в твердом теле. Ближний порядок неустой­чив: он то возникает, то исчезает под действием тепловых колебаний. Таким образом, жидкое состояние – как бы промежуточное между твердым и газообразным; при соответствующих условиях воз­можен непосредственный переход из твердого со­стояния в газообразное без расплавления (сублима­ция).

Правильное, закономерное расположение час­тиц в металле (сплаве) характеризует кристалличес­кое состояние. Гипотеза о том, что в кристаллах частицы располагаются закономерно, была выдви­нута еще в 1860 г. Е.Е.Федоровым, но доказано это было только после открытия рентгеновских лучей в 1895 г. и применения их для изучения строения кристаллов.

Распространение атомов в кристалле весьма удоб­но изображать в виде пространственных схем – элементарных кристаллических ячеек.

Кристаллические решетки металлов. При пере­ходе из жидкого состояния в твердое образуется кристаллическая решетка, возникают кристаллы. Этот своеобразно протекающий процесс называет­ся кристаллизацией.

Еще в 1878 г. Д.К.Чернов, изучая структуру литой стали, указал, что процесс кристаллизации состоит из двух элементарных этапов. Первый зак­лючается в зарождении мельчайших частиц крис­таллов, которые он назвал «задатками», а теперь их называют «зародышами кристаллизации. Второй этап состоит в росте кристаллов из этих центров. Минимальный размер способного к росту зародыша называется критическим центром.

Простейшим типом кристаллической ячейки является кубическая решетка. Здесь атомы «упакованы» недостаточно плотно. Некоторые металлы имеют тетрагональную решетку. При этом каждый металл обладает определенной кристаллической решеткой, которая при изменении внешних условий (термическая обработка, литье и др.) может измениться – это явление называется полиморфиз­мом.

Одним из видов несовершенства кристалличес­кого строения является наличие атомных пустот («дырок»), иначе – «вакансий». Такие дефекты решетки играют очень важную роль при протекании диффузных процессов в сплавах и зависят от терми­ческой обработки.

Таким образом, правильность кристаллическо­го строения нарушается двумя видами дефектов – точечным («вакансии») и линейными (дислокация), что обуславливает качество металла.

Различие свойств в зависимости от направления испытания называется анизотропией. Все кристал­лы анизотропны. Следует учесть, что каждой темпе­ратуре кристаллизации (степени охлаждения) отве­чает размер устойчивого «зародыша»; более мелкие, если они и возникают, тут же растворяются в жидкости, а более крупные растут, превращаясь в кристаллы. Указанная особенность процессов кри­сталлизации имеет огромное практическое значе­ние при получении качественного литья (слитков).

Чем сильнее переохлаждение металла, тем боль­ше в нем возникает центров кристаллизации и, следовательно, тем меньше будут размеры отдельных зерен затвердевшего металла, т.е. при одной степени переохлаждения одного и того же металла получается мелкозернистая структура, а при другой –крупно­зернистая. Структура же металла имеет решающее влияние на его механические свойства.

Чтобы получить на практике нужную степень переохлаждения, помещают отливку расплавленно­го металла в холодные или подогретые формы, регулируя таким образом скорость образования цен­тров кристаллизации и скорость роста кристаллов. Обычно процессы зарождаются у стенок и на дне формы, в которую выливается расплавленный металл.

Взаимодействие металла со средой.Этот раздел имеет самое непосредственное отношение к стоматологии, поскольку металлы и сплавы, применяемые в зубном протезировании, имеют контакт с организмом, в результате чего металл находится в сложной часто меняющейся среде.

Взаимодействие между металлом и внешней средой может первоначально заключаться в адсорбции частиц из этой среды поверхностью металла. При определенных условиях адсорбция может пе­рейти в химическую реакцию, представляющую собой явление коррозии. В тех случаях, когда внешней средой является раствор электролита, например слюна, взаимодействие между металлом и жидкостью во многом напоминает процесс электролиза. Вследствие неоднородности свойств в центре зерен и на границе между ними, силы адсорбции отдель­ных участков будут различны. Точно так же связь отдельных атомов в пространственной решетке нео­динакова. Поэтому на некоторых участках поверхности металла, догруженного в электролит, атомы пространственной решетки, периодически превра­щаясь в ионы, с большой легкостью будут перехо­дить в раствор.

Коррозия металлов. Под коррозией следует пони­мать процесс разрушения металлов вследствие хи­мического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. Отрицательное воздействие коррозии на металл приводит к понижению проч­ности и пластичности, к потере металла. Различные химические вещества по–разному воздействуют на металлы при равных условиях, известно, например, что нержавеющая сталь стойка к азотной кислоте, но разрушается серной кислотой. К стоматологическим материалам в этом плане предъявляются особые требования, основное из которых – стой­кость к жидкости полости рта и среде, возникающей при приеме и пережевывании пищи.

Формы коррозионного разрушения обычно под­разделяют на равномерную, местную, интеркристаллитную.

Равномерная коррозия разрушает металл или сплав по всей поверхности. Она менее опасна, встречается при наличии в металле однородной мелкозернистой структуры, т.е. у чистых металлов или у сплавов, образующих твердые растворы. В полости рта по­добной коррозии подвергаются медные сплавы («Рондольф» и др.).

Местная коррозия приводит к разрушению толь­ко отдельных участков металла и проявляется в виде пятен и точечных поражений различной глубины. Она возникает в случае неоднородной поверхности при наличии включений в металл или внутренних напряжений, при грубой структуре металла. Этот вид коррозии очень резко отражается на механичес­ких свойствах деталей.

Интеркристаллитная коррозия характеризуется разрушением металла по границе зерен (кристал­лов). При этом нарушается связь между кристалла­ми и агрессивная среда, проникая вглубь, разрушает металл. Ей особенно подвержены нержавеющие стали и некоторые алюминиевые сплавы. Этот вид коррозии наиболее опасен, поскольку он приводит к быстрому уменьшению прочности металла, при­чем в большинстве случаев процесс коррозии внешне протекает незаметно.

Металлические зубные изделия находятся в полости рта в благоприятных для коррозии условиях. Ротовая жидкость является электролитом, так как содержит хлорид натрия, хлорид и карбонат кальция и другие соли.

Коррозии благоприятствуют температурные ус­ловия и знакопеременные нагрузки, испытываемые металлическими зубными конструкциями. Из мно­гочисленных сплавов для изготовления зубных про­тезов пригодными оказались лишь немногие, (золотые, платиновые, хромокобальтовые, нержавеющая сталь и др.), которые мало подвергаются коррозии. Стойкость металлов может нарушиться под влиянием таких причин, как характер поверхности, включения, состав металла, реже термической обработ­ки, наличие напряжений в металле. На грубой шероховатой поверхности металла процесс коррозии начинается раньше и протекает энергичнее.

Стремление же металла восстановить свой потенциал вызывает переход его ионов в раствор. Этот процесс широко используется в технике при гальва­низации. Микрогальванические элементы, являю­щиеся основой коррозии металлов, возникают по различным причинам. В результате образования гальванического элемента, в частности в организме, возникают постоянно действующие электрические токи, статический потенциал, которые нередко ха­рактеризуются достаточно высокими величинами. Это положение, отмеченное в клинических исследо­ваниях, привело к ограничению применения разно­родных металлов при изготовлении различного рода зубных протезов. Величина электродвижущей силы находится в прямой зависимости от кислотности среды. Причем в полости рта электродами служат не только разнородные металлы в виде протезов, но металлические пломбы и вкладки.

В отношении взаимодействия металла с внеш­ней средой необходимо отметить, что в «сухой» атмосфере при комнатной температуре и нормальном давлении все металлы покрываются пленкой окиси. Даже на металлах, которые считаются наи­более стойкими (например, платина), имеется ок­сидная (окисная) пленка, хотя и очень тонкая, тол­щиной всего в одну молекулу. Окисление металлов газами (кислородом) происходит не только при комнатной температуре. Аналогичное явление на­блюдается при повышенных температурах.

Окисная пленка, образующаяся на металлах при повышенной температуре, называется окалиной. Она может возникать при паянии.

Определенное влияние на интенсивность про­цессов коррозии имеет вид обработки металлов. Металлы и сплавы во время обработки подвергают­ся различным воздействиям: ковке, прокатке, штам­повке, протяжке. Точно также нагрев и охлаждение при термической обработке способствуют возник­новению напряжения в металлах.

Известно, что в деформированном металле про­цесс коррозии усиливается. Особенно это бывает заметным в случае работы металла при знакопеременных нагрузках. Полагают, что явление усталости связано с образованием трещин, со временем все глубже проникающих в металл. При знакоперемен­ных нагрузках трещины периодически открывают­ся и закрываются. Если в трещины проникает кор­розионный агент (электролит), то это приводит к одновременному расширению и углублению тре­щин.

Большое влияние на стойкость металла оказы­вает состояние его поверхности. На грубой шероховатой поверхности процесс коррозии начинается раньше и протекает более интенсивно, чем на глад­кой полированной. Наблюдения показали, например, что у одной и той же стали при полировке коррозия наступает через 28 дней, а при обработке только на токарном станке – уже через 10 дней.

Сплавы. В природе немногие металлы (золото, платина, серебро, ртуть и ряд других) встречаются в свободном (чистом) состоянии. Однако и они не нашли применения в чистом виде, а получили распространение в виде сплавов.

Сплавом называется вещество, полученное пу­тем сплавления двух или более элементов. Сплав, приготовленный преимущественно из металличес­ких элементов и обладающий металлическими свой­ствами, называется металлическим сплавом. Есте­ственно, что строение сплава более сложное чем чистого металла и зависит, главным образом, от того, в какие взаимодействия вступают компонен­ты, составляющие его. Взаимодействия компонен­тов, в свою очередь, зависят от условий процесса литья.

В твердом состоянии может не быть химическо­го взаимодействия между компонентами и просты­ми веществами, образующими сплав. Тогда строе­ние сплава является механической смесью отдельных частиц, зерен обоих компонентов. Такие сплавы образуют сурьма и свинец, кадмий и висмут и другие (например, сплав Мелота).

Механическая смесь компонентов образуется тогда, когда последние не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в химическую реакцию с образованием соединения. При этих условиях сплав будет состоять из кристал­лов компонентов, отчетливо выявляемых при мик­роскопическом анализе.

Составляющие сплав вещества могут вступать в химическое взаимодействие, образуя химические соединения, или взаиморастворяться друг в друге, образуя растворы (например, при погружении алю­миния в расплавленную медь или при соприкосно­вение платаны с расплавленной сурьмой).

Кроме механической смеси и химических со­единений возможно образование таких фаз, кото­рые не могут быть полностью отнесены к перечис­ленным и являются как бы промежуточными, например твердый раствор, при котором даже при значительном увеличении нельзя различить состав­ляющие его частицы, так как одно вещество находится в состоянии ионов, атомов и молекул и внедряется в промежутки между молекулами друго­го вещества. Примером могут служить системы (сплавы)I никель–хром, медь–никель и другие. Например, аустенитная структура (твердый раствор углерода в железе) нержавеющей стали.

В жидком состоянии большинство металличес­ких сплавов, применяемых в технике, представляют собой однородные жидкости, то есть жидкие ра­створы. При переходе в твердое состояние во мно­гих таких сплавах однородность сохраняется, следовательно, сохраняется и растворимость. Твердая фаза, образующаяся в результате кристаллизации такого сплава, называется твердым раствором.

Следовательно, в отличие от механической сме­си, твердый раствор является однофазным, состоит из одного вида кристаллов, имеет одну кристалли­ческую решетку.

Строение и свойства сплавов определяются фа­зовыми превращениями, протекающими при на­греве и охлаждении сплавов.

Существует специальная классификация видов термической обработки, в соответствии с которой они могут быть разбиты на пять групп.

Термическая обработка. Термической обработ­кой называются процессы теплового воздействия по определенным режимам с целью изменения структуры и свойств сплава. Такой обработке могут подвергаться металлы и сплавы, в которых возмож­ны полиморфные превращения или в результате холодной обработки возник наклеп. На результат термической обработки оказывают влияние следу­ющие факторы: время (скорость) и температура нагрева, продолжительность выдержки и время (ско­рость) охлаждения.

Различают следующие основные виды терми­ческой обработки: закалку, отжиг, отпуск и норма­лизацию. То есть режим термической обработки (закалка или отжиг, медленное или быстрое охлаждение) зависит от назначения сплава.

Для устранения неоднородности сплава, обра­зующегося после штамповки, прокатки, ковки (на­клепа), то или иное изделие подвергают повторно­му нагреву до температуры немного ниже точки плавления и затем быстро охлаждают.

Образование аустенитной структуры состоит из зарождения роста зерен (кристаллов) и является процессом кристаллизационного типа. Процессы кристаллизационного типа, происходящие при на­греве после наклепа сплава, носят название процес­сов рекристаллизации. Величина кристаллов аусте–нита имеет практическое значение так как от этого зависит получение после мелкозернистой стали с хорошими механическими свойствами. Стали, при­меняемые для зубных протезов, должны иметь мелкозернистую структуру. Величина зерен определя­ется сравнением микроструктуры со стандартной шкалой по ГОСТу 5539 – 51. Крупнозернистая сталь соответствует баллам 1–2, мелкозернистая – 6–8.

Незнание этих особенностей твердых растворов приводит к неудачам в работе. В зуботехнической практике такой сплав, обладающий большой упру­гостью, применяется для изготовления литых кламмеров. Однако, неправильно приготовленный сплав вследствие своей неоднородности не обладает нуж­ной эластичностью. Он становится хрупким, что препятствует его прокатыванию, выгибанию и штам­повке, а это приводит к снижению качества готового изделия.

Свойства сплавов и клинико–технологические требования к ним. Для стоматологических целей применяют сплавы заданного качества и свойств, что обусловливается необходимой технологичностью сплава, включающей температуру плавления, текучесть, эластичность и ряд медико–технологи­ческих требований. Удачное сочетание прочности и пластичности делает твердые растворы материалов легко поддающимися обработке и в то же время достаточно прочными для изготовления различных по конфигурации изделий.

Одним из важнейших требований, предъявляе­мых к сплавам, является текучесть в жидком состоянии, выражающаяся в способности расплавленного металла заполнять форму. Дальнейшее повышение температуры расплавленного металла резко повы­шает его текучесть, так как при этом уменьшается вязкость. Однако увеличивать температуру более, чем на 100–150°С выше точки плавления не реко­мендуется, так как при этом усиливается поглоще­ние газов и в отливке образуются газовые раковины.

Расплав, по существу, является однородным веществом. Однако при затвердевании, однородность состава нарушается. Возникновение неоднородности при затвердевании сплава в результате рада причин называется ликвацией. Основным фак­тором, приводящим к ликвации, является скорость охлаждения сплава. В результате ликвации свойства отливки в различных местах могут получаться различными. Основным способом борьбы с этим явле­нием в сплавах типа твердых растворов является быстрое охлаждение.

При затвердевании металла внутри отливки иногда образуются пустоты, называемые усадочными раковинами. Образование их является следствием уменьшения объема затвердевающего металла. Ос­новная усадка происходит в период образования кристаллической решетки, т.е. в период затвердева­ния. Наибольшее практическое значение имеет усад­ка, получающаяся во время перехода металла из жидкого состояния в твердое: во–первых, потому, что усадка металлов в этот момент является наи­большей частью общей усадки, и во–вторых, пото­му, что усадочные раковины являются следствием именно этого вида усадки.

Вылитый в форму жидкий металл начинает затвердевать с наружных слоев и некоторые время поверхность отливки представляет собой как бы твердую корку, под которой содержится еще жид­кий металл. Жидкий металл затвердевая уменьшается в объеме и не заполняет целиком всего про­странства, окруженного твердой оболочкой металла, застывшего в первую очередь, и таким образом появляются пустоты.

Иногда вместо видимых усадочных раковин в отливках возникает внутреннее напряжение, особенно в местах, где имеются резкие переходы от тонких частей отливок к более толстым, когда металл в тонких частях кристаллизуется (затвердевает) раньше. Возникающие при этом напряжения могут снизить прочность отливки или даже нару­шить ее целостность. Это необходимо учитывать при одновременной отливке тонких деталей бюгельных протезов (кламмеров, отростков) вместе с более массивными литыми зубами.

Для предотвращения образования усадочных раковин целесообразно создать избыток металла вне пределов отливки, чаще всего в области конуса, через который металл попадает в форму.

Основные свойства сплавов необходимо твердо усвоить, так как незнание их приводит к получе­нию некачественных или не отвечающих медико–технологическим требованиям изделий. Сплавы должны:

– обладать высокими механическими свойства­ми (пластичностью, упругостью, твердостью, высоким сопротивлением износу);

– иметь хорошую, доступную технологию обра­ботки (штамповка, литье, паяние, полировка, воло­чение);

– иметь минимальную усадку;

– обладать необходимыми физическими свой­ствами – невысокой температурой плавления и небольшой плотностью;

– быть химически стойкими к воздействию кислот и щелочей в небольших концентрациях, т.е. коррозийно стойкими.

Из отвечающих перечисленным требованиям в стоматологии применяют следующие сплавы: золо­та, серебра с палладием, на серебряной основе (припой), хромокобальтовый, хромоникелевый (нержавеющая сталь) и вспомогательные сплавы для временного использования – алюминия и бронзы. Кроме того, применяется технический сплав на основе свинца и олова, отличающийся легкоплав­костью. Технология получения сплавов требует ознакомления с процессами их легирования. Легиро­вание – это придание особых свойств металлам путем введения других металлов (элементов). Элементы, специально вводимые в определенных кон­центрациях с целью изменения его строения и свойств, называются легирующими элементами.

Например, сталь, содержащая всего 0,05–0,1% ванадия или 0,1% титана, считается легированной титановой или ванадиевой. Золото, в основном, легируется серебром или медью, иногда платиной. Элементы которые растворены в золоте, влияют на температуру плавления сплава.

Платина в этой системе значительно повышает температуру плавления золота, поэтому важно знать при какой температуре лигатуру наиболее целесооб­разно вводить, чтобы не сжечь основной металл. Эти сведения приобретают особую актуальность при изготовлении припоя, в состав которого вводится весьма легкоплавкий кадмий.

Технология обработки сплавов. Литье. Процессы литья складываются из нескольких этапов: изготовление необходимой модели из восковых смесей, подготовки восковой модели для формовки, самой формовки в огнеупорной массе и отливки. Литье из благородных металлов производится в зуботехнических лабораториях зубным техником на специально оборудованном месте; литье из нержавеющих сплавов – в централизованных литейных цехах на специальных установках.

Металлы и сплавы, применяемые в стоматологи­ческой практике для изготовления всевозможных протезов, в том числе и цельнолитых конструкций, должны отвечать определенным требованиям. Основ­ными из них являются текучесть в жидком состоянии, отсутствие ликвации и усадочных раковин. Особенностью процессов литья в стоматологической практи­ке является изготовление цельнолитых каркасов для бюгельных протезов. Это стало возможным после внедрения в практику протезирования хромокобальтовых сплавов и специальных противоусадочных ог­неупорных масс. Совокупность свойств сплава и спе­циальной огнеупорной массы дала возможность изготовления точного и ажурного литья.

Для плавления кобальтохромовых сплавов (КХС) при отливке цельнолитых каркасов применяется разнообразная аппаратура: ацетиленовые горелки, электродуговые установки, печи сопротивления и автоматизированные высокочастотные печи, обес­печивающие более качественные отливки.

Ковка. Технологический процесс ковки произ­водится в условиях зуботехнической лаборатории при помощи специальных наковален, которые име­ют отростки (оправки), имитирующие в приближенных формах конфигурацию зуба.

Во время ковки металл под ударами молотка расплющивается, при этом увеличиваются линей­ные размеры заготовки с уменьшением размеров ее поперечного сечения. При обивке коронок металл под ударами молотка выгибается по форме штампа и нередко оставляет острые углы, которые следует закруглять во избежание уменьшения прочности данного участка и появления брака в дальнейшем. В процессе ковки изменяются строение и свойства металла, что восстанавливается последующей тер­мической обработкой.

Прокатка. Прокатка или вальцевание – ши­роко применяемый в зуботехническом производ­стве технологический процесс, проводится горячим и холодным способами. Использование этого мето­да основано на текучести металла.

Горячая прокатка проводится на металлургичес­ких предприятиях, холодная – при помощи вальцев и может применяться в лабораториях. В услови­ях лаборатории подвергают вальцеванию «мягкие» металлы и благородные сплавы: медь, бронзу, ла­тунь и их сплавы. Вальцовку нержавеющей стали производят в заводских условиях. Действие вальцев на металл аналогично действию молота и наковальни. Расстояние между вальцами регулируют винта­ми. После первой прокатки вальцы сближают посредством подкручивания регулировочных винтов, слиток вторично прокатывают и т.д. до тех пор, пока заготовка не достигнет требуемой толщины. Получающийся в процессе прокатки наклеп удаля­ют отжигом.

Во время прокатки слитка одновременно проис­ходит сжатие его, вытяжение (увеличение длины), а также увеличение ширины. Движение слоев металла при прокатке различно. Наружные слои, находя­щиеся в соприкосновений с вальцами, вследствие трения опережают внутренние слои, отстающие в направлении противоположном направлению про­катки. Этот сдвиг между наружными и внутренними слоями можно наблюдать невооруженным глазом на концах проката.

После вальцевания металл приобретает волок­нистое строение вследствие ориентированного рас­положения его кристаллов. Если нужно произ­водить вальцевание в новом направлении, то необходимо предварительным отжигом снять на­пряжения, возникшие в металле во время предыду­щей прокатки.

Волочение. Этот технологический процесс в пос­леднее время применяется редко. Необходимость в нем была вызвана применением различных приспо­соблений типа гнутых кламмеров, непрерывных кламмеров, деталей дугового (бюгельного) протеза и различных удерживающих и направляющих кламмерных конструкций.

Потеря значимости данного процесса в услови­ях лаборатории объясняется поступлением стандар­тных заводских изделий, но необходимость получе­ния этих деталей со специальными формами сечения заставляет использовать эти процессы при применении благородных сплавов. При волочении метал­лическую проволоку или пруток протягивают через отверстие конической формы в специальной воло­чильной машине или доске, снабженной рядом постепенно уменьшающихся отверстий. Эти отвер­стия могут быть не только круглой, но также квад­ратной, овальной и другой фигурной, формы. Воло­чильная доска изготавливается из твердой хромистой стали. Для особенно тонкой проволоки употребля­ют также алмазные плашки.

Штамповка – технологический процесс, на­шедший в прошлом очень широкое применение в массовом производстве при изготовлений как коро­нок, так и съемных протезов путем использования штампованных металлических базисов.

При изготовлении зуботехнических деталей из металлов прочности гипса недостаточно. Для этой цели требуются металлические штампы, а сам процесс формирования на штампах называется штамповкой. Штамповка является разновидностью ковки.

В описанном выше процессе ковки распространение металла от ударов обрабатывающего металла всесторонне ограничивается конфигурацией штам­па и матрицы.

Процесс штамповки в обычных условиях можно разделить на предварительный, когда подготавливают необходимого размера и формы гильзу (фигурная штамповка), и окончательный.

Сплавы, применяемые в клинической стоматоло­гии. Их состав и свойства.Применяемые в стомато­логии для различных целей сплавы можно условно разделить на легкоплавкие, благородные (драгоцен­ные) и нержавеющие. В зависимости от температу­ры плавления предложено классифицировать спла­вы как легкоплавкие (с точкой плавления до 300°С), и тугоплавкие: благородные сплавы (с температурой плавления до 1100°С – сплавы золота) и сплавы, температура плавления которых превосходит 1200°С (нержавеющие стали).

Нержавеющие стали. Введение достаточного количества никеля в хромистую сталь переводит ее в аустенитное состояние, что обеспечивает лучшие механические свойства, а также делает ее более устойчивой к коррозии. Внедрению в России нержавеющей стали способствовали исследования Д.Н.Цитрина в 30–х годах. За последние десятиле­тия сплавы из нержавеющей стали нашли широкое применение в ортопедической стоматологии.

Высокие физико–механические свойства, хими­ческая стойкость и совершенство технологии при­вели к тому, что нержавеющие сплавы заняли место одного из основных материалов в несъемных проте­зах. Они хорошо прокатываются, вытягиваются и профилируются.

Термическая обработка нержавеющей стали аустенитного типа проста. В результате закалки твер­дость этих сталей не повышается, а снижается, поэтому для аустенитных нержавеющих сталей закалка является смягчающей термической опера­цией.

Термическая обработка нержавеющих сталей аустенитного типа заключается в закалке в воде.

Нагрев до 1050–1100°С вызывает растворение карбидов хрома в сплаве, а быстрое охлаждение фиксирует состояние пересыщенного твердого раствора. Медленное охлаждение недопустимо, так как при этом (как и при отпуске) возможно выделение карбидов хрома, приводящее к ухудшению пластичности и коррозийной стойкости. Это поло­жение нужно хорошо помнить, чтобы не превра­щать нержавеющую сталь в «ржавеющую».

Все марки нержавеющей стали, или как их назы­вают хромоникелевые сплавы, должны содержать не более 0,1% углерода, что обусловливает устойчивость к коррозии, и не менее 18% хрома. Никель добавля­ется к сплаву для повышения пластичности – ковко­сти и вязкости сплава. Хромоникелевые нержавею­щие стали относятся преимущественно к аустенитному классу. Впервые предложенные стали этого типа содержали 18% хрома и 8% никеля. В несколько измененном виде они сохранились в качестве основных до
настоящего времени и различаются содержанием углерода (≤0,04%, ≤0,08%, ≤0,12%). Для предохранения от интеркристаллитной коррозии в хромоникелевые стали вводится титан (стали Х18Н10Т, Х19Н9Т и
т.д.).

Сплавы хрома и кобальта. Хромокобальтовые сплавы были внедрены в стоматологическую прак­тику в 1933 г. под названием «Виталлиум». С тех пор сплавы хрома и кобальта получили применение и приобрели широкую популярность, которую не ут­ратили и в настоящее время. Такое широкое приме­нение этих сплавов обусловлено низкой плотнос­тью, высоким модулем упругости, хорошей текучестью в жидком состоянии, высокой стойкостью к окислению и коррозии. Тем не менее кобальтохромовый сплав, точнее его компоненты, могут вызывать у некоторых людей токсические или ал­лергические реакции. Требование спецификации к составу сплава хрома и кобальта предписывает: сплав должен содержать не менее 85% по массе хрома, кобальта и никеля. Это требование преследует две цели. Оно позволяет выделить из этой многочис­ленной группы сплавов более узкую по составу группу подходящую для зубоврачебных целей. В то же время это требование в известной степени гаран­тирует от возможных погрешностей. Тем более, что условия, существующие в полости рта могут изме­няться в очень широких пределах в отношении окислительно–восстановительного потенциала и состава слюны.

Сплавы хрома и кобальта содержат, помимо этих компонентов, углерод, молибден, а иногда никель, железо, кремний, вольфрам, марганец, медь, Иногда – бериллий и некоторые другие элементы.

Механическая вязкость сплавов хрома и кобаль­та примерно в 2 раза выше, чем вязкость сплавов золота.

Благодаря хорошим литейным и антикоррозийным свойствам сплава, были попытки его использования в челюстно–лицевой хирургии при остеосинтезе, в ортопедической стоматологии – для изготовления каркасов цельнолитых мостовидных и дуговых (бюгельных) протезов, литых базисов к съемным, протезам всевозможных шинирующих конструкций в комплексном лечении заболеваний пародонта. Но высокая температура плавления вызывает необходимость при отливках применять формы из огнеупорных формовочных материалов.

Ввиду того, что цельнолитые бюгельные протезы из этих сплавов являются более совершенным видом съемных протезов, чем пластиночные, на
технологии их изготовления мы считаем необходимым остановиться подробнее.

Существовало два принципиально различных метода изготовления цельнолитых конструкций из КХС:

1) восковая конструкция каркаса изделия (протеза) снималась с гипсовой рабочей модели, обволакивалась специальной огнеупорной массой, затем опускалась в опоку для литья (устаревший способ);

2) восковая конструкция моделируется на дуб­ликатной огнеупорной модели, на которой затем и производится отливка. Принципиальное различие заключается в том, что применяемые для первого метода огнеупорные массы на этилсиликате дают усадку. Поэтому принято объем модельных конст­рукций соответствующим образом увеличивать с учетом усадки металла. По второму методу, кото­рый является наиболее прогрессивным, огнеупор­ная модель изготавливается из массы, обладающей необходимым коэффициентом расширения для ком­пенсации усадки сплава. Это позволяет сохранить размеры отливки и получить точность его прилега­ния к протезному ложу. Для этой технологии литья необходимы огнеупорные паковочные и дубликат­ные гидроколлоидные массы.

Сплавы из благородных металлов. К драгоценным металлам относится золото, металлы платиновой группы, а также их сплавы. Широкое применение они получили из–за высокой антикоррозийной стой­кости в обычной атмосфере, в воде и многих других средах. Все эти металлы (кроме платины) обладают невысокой температурой плавления, высокой плот­ностью, не имеют аллотропических превращений (кроме родия), очень пластичны (кроме родия и осмия).

Золото (Au) находится в природе в виде крупных кусков (самородков), чаще всего вкрапленных в руду цветных металлов, или по берегам горных рек в виде мелких частиц, смешанных с песком (рас­сыпное золото). Единственное химическое соеди­нение золота в природе – каловерит (AuT₂ – со­единение золота с теллуром) – встречается очень редко.

Для извлечения золота, в зависимости от харак­тера руд, применяется один из следующих спосо­бов:

1) отделение золота от примесей, основанное на разности удельного веса (промывка);

2) амальгамирование, т.е. растворение золота в ртути;

3) цианирование, т.е. растворение золота в ци­анидах (соединения цианистоводородной кислоты) с последующим высаживанием цинковой пылью;

4) выплавление золота из руды вместе с осталь­ными цветными металлами.

Золото желтого цвета; в проходящем свете тон­кая пластинка золота имеет зеленый свет. Удельный вес золота – 19,32. Температура плавления 1064°; температура кипения 2550°. Теплопроводность зо­лота большая – 68,3. Усадка – 1,2%.

Чистое золото – мягкое, ковкое и тягучее и может быть выковано в листочки толщиной в 0,0001 см. Из 0,05 г золота можно вытянуть проволоку длиной в 162 м. Золото не окисляется ни при каких температурах и не растворяется ни в каких кислотах и щелочах, кроме царской водки. Золото в чистом виде не применяется для изготовления изделий вследствие того, что оно слишком мягкое и недоста­точно прочное. Оно легко сплавляется со многими металлами. Для технических целей приготовляют сплавы золота с другими металлами – так, назы­ваемое лигатурное золото. Металлы, добавляемые к золоту, называют лигатурными металлами. Они придают сплавам определенные физические свойства.

Температура плавления с увеличением количе­ства серебра понижается. При добавлении к сплаву 50% серебра он приобретает белый цвет. Медь придает сплаву твердость. Сплавы с большим содер­жанием меди имеют красноватый цвет. Сплав из 75% золота, 10% меди и 15% серебра называют зеленым золотом. Сплав золота с серебром и палла­дием называется белым золотом. От прибавления небольшого количества платины золото становится весьма эластичным. В практике чаще всего при меняют сплавы золота, содержащие серебро и медь. Такие сплавы отличаются необходимой твердостью, достаточно ковки и имеют красивый желтый цвет.

Достоинство или ценность сплава, содержаще­го золото (платину или серебро), выражается про­бой. В нашей стране с 1927 г. введена метрическая система проб. По этой системе проба показывает содержание чистого золота, платины или серебра в 1000 весовых частей сплава. У нас до 1927 г. проба выражалась числом золотников чистого благородного металла (золота, платины или серебра) в 96 золотниках сплава (пробирный фунт). Химически чистое золото соответствовало 96 пробе. В некото­рых странах применяется каратная система. Проба химически чистого золота по этой системе соответ­ствует 24 каратам, а по метрической системе – 1000.

Наличие нескольких систем для определения достоинства сплавов благородных металлов иногда заставляет переводить пробы одной системы в дру­гую. Для этого достаточно знать переводный коэф­фициент. Так как химически чистый благородный металл определяется 1000 метрических проб, 96 пробами золотниковыми или 24 каратами, то мож­но написать: 1000 проб метрических = 96 пробам золотниковым = 24 каратам, т. е. 1 золотниковая про­ба 1000:96 = 10,4 метрической пробы.

1 карат = 1000:24 = 41,66 метрической пробы.

1 карат = 96:24 = 4 золотниковым пробам.

Отсюда можно вывести – правила для перевода проб.

1. Для того чтобы перевести метрическую пробу в золотниковую, надо метрическую пробу разделить на 10,4, а при переводе в каратную – на 41,66.

Пример. Перевести метрическую пробу 583 в золотниковую и каратную.

583:10,4 = 56,06 золотниковой пробы.

583:41,66 = 14,08 карата.

1. Для того чтобы перевести золотниковую про­бу или каратную в метрическую, надо золотниковую пробу умножить на 10,4, а каратную на 41,66.

Пример. Перевести 72 золотниковые пробы в метрические, перевести 18 карат, в метрические.

72 х 10,4 = 748,8 = 750 проба.

18 х 41,66 = 749,88 = 750 проба.

В практической работе с благородными метал­лами (сплавами и изделиями) иногда возникает необходимость в приблизительном определении пробы. При опробовании сплавов и изделий пользу­ются реактивами, которые можно приобрести в пробирных управлениях, где они и изготовляются.

1. Хлорное золото представляет собой водный раствор золотисто–желтого цвета, который приме­няется для опробования золотых сплавов и изделий от низкопробных до 583–600–й пробы.

2. Другие реактивы изготовляют для опробова­ния золота разных проб: 292–й, 375–й, 500–й, 750–й, 900–й, 950–й и 1000–й. Реактивы эти представляют собой растворы кислот (азотная кислота различной концентрации с добавлением соляной кислоты). При опробовании золотых сплавов и изделий реак­тивами необходимо прежде всего тщательно очис­тить поверхность сплава или изделия от загрязне­ния и только после этого приступить к испытанию. Очищать поверхность сплавов или изделий можно напильником, шабером и наждачной бумагой. На очищенную поверхность стеклянной палочкой на­носят каплю реактива и следят за его действием. Когда реактив подействует, каплю осторожно сни­мают фильтровальной бумагой.

Хлорное золото моментально оставляет на ла­тунной пластинке черное пятно. На низкопробных золотых сплавах (до 300–й пробы) хлорное золото оставляет грязные желто–зеленые пятна, на сплавах до 450–й пробы темно–коричневые пятна, на спла­вах в пределах от 450–й пробы и выше – различные по интенсивности каштановые пятна и, наконец, на сплавах и изделиях 583–й пробы – светлые ажурные пятна.

На изделиях выше 600–й пробы хлорное золото следа не оставляет. В зависимости от пробы другие реактивы оставляют различной интенсивности пят­на: на сплавах и изделиях низкой пробы – темные пятна, на сплавах соответствующей (той же) пробы – светлые пятна. На сплавы высших проб реактивы не действуют.

Если проба сплава или изделий неизвестна, то опробование следует начинать с хлорного золота. Если хлорное золото подействовало, то надо вести опробование последовательно реактивами для 500–й, 375–й и 292–й пробы. Если хлорное золото действия не оказало, то надо переходить к опробованию другими реактивами для 750–й, 900–й, 950–й и 1000–й пробы.

Пример. Реактив для 750–й пробы не действует, а реактив для 900–й пробы оставляет темное пятно. Следовательно, проба сплава находится между 750–й и 900–й пробой, т.е. ее можно определить как 830–ю.

Реактивы следует сохранять при обычной ком­натной температуре в закрытых стеклянных флако­нах с притертыми пробками в сухом и темном месте. На свету, в особенности летом, реактивы разлагают­ся. При соблюдении указанных условий реактивы сохраняют силу своего действия в течение 3–4 месяцев. Хлорное золото может служить значитель­но дольше.

В зубопротезной технике золото применяется с древних времен и расход его для этой цели достиг очень большого количества. Несомненно, что здесь сыграла большую роль неокисляемость золота и его хорошие механические свойства. Золото употребля­ют для изготовления вкладок, штифтовых зубов, коронок, съемных протезов с металлическим бази­сом, мостовидных и других работ.

У нас применяются только 3 вида драгоценных сплавов: сплав 900–й пробы для коронок и литья, сплав 750–й пробы – для бюгелей и кламмеров и сплав 750–й пробы – в качестве припоя. Сплавы ниже 750–й пробы запрещены к применению, а сплавы выше 900–й пробы не применяются из–за низких механических свойств. Структура сплавов этой группы металлов представляет собой однород­ные твердые сплавы или механические смеси 2–3 твердых растворов.

1. Сплав 900–й пробы: золота 91%, серебра 4,5%, меди 4,5%.

Сплав имеет красивый желтый цвет благодаря большому процентному содержанию благородных металлов, не окисляется и легко поддается механи­ческой обработке. Из этого сплава приготовляют диски для коронок. Толщина дисков 0,25–0,28 мм. Сплав 900–й пробы применяется для изготовления не только отдельных коронок, но также и мостовид­ных и других видов несъемных протезов.

2. Сплав 750–й пробы: золота 75%, меди 16,66%, серебра 8,34%.

Из сплава 750–й пробы делают плакировку для фарфоровых зубов и базисные пластинки для съем­ных протезов.

3. Золотые сплавы с примесью платины: а) золота 75%, платины 4,15%, серебра 8,35%, меди 12;5%; б) золота 60%, платины 20%, серебра 5%, меди 15%. Сплавы с добавлением платины отлича­ются крепостью и эластичностью. Они применяют­ся для опирающихся протезов, полукоронок, вкла­док и т.п.

Припоем называют сплав, служащий для соеди­нениях двух и более металлов. Припой должен иметь более низкую точку плавления, чем спаивае­мые металлы, цвет его должен соответствовать цвету изделия. Кроме того, припой должен хорошо флю­совать (разливаться). Цвет припоя зависит от соста­ва лигатуры и должен быть хорошо подобран. Сни­жение температуры плавления достигается за счет включения в состав припоя легкоплавких металлов, главным образом цинка и кадмия (цинк плавится при температуре 419°, а кадмий – при температуре – 320°).

Чаще всего в протезировании применяют припои 750–ой пробы: золота 75%, серебра 5%, меди 13%, кадмия 5%; латуни 2%.

Для получения пластинок из сплава золота сли­ток подвергают прокатке через вальцы. Перед прокаткой слиток надо проковать. Ковку производят молотком, постепенно усиливая удары. Проковывают сначала одну сторону, затем другую, притуп­ляя острые углы слитка. Во время проковки и прокатки слиток неоднократно прогревают для ус­транения наклепа, так как после механической обработки золото становится жестким и может дать трещины. Толщину полученной пластинки определяют микрометром.

Для изготовления проволоки слиток пропускают через специальные вальцы и протягивают через волочильную доску. На вальцах имеются желобки, которые, соединяясь вместе, формируют проволоку различной формы и диаметра. В волочильной доске (стальной или чугунной) имеется ряд постепенно уменьшающихся отверстий разной формы. Проволоку протягивают, начиная с отверстия наибольшего диаметра. Таким образом можно получить проволоку круглую, полукруглую, квадратную и др. Во время протягивания проволоки ее необходимо несколько раз прокаливать с последующим медленным охлаждением. Отделение золота от ли­гатурных примесей называется аффинажем. Наиболее старый и распространенный метод аффинажа основан на свойстве азотной кислоты растворять серебро, в результате чего образуется азотнокислое серебро (белые кристаллы ляписа), растворимое в воде. Надо иметь в виду, что все серебро можно перевести в раствор только тогда, когда серебра в сплаве будет в 3–4 раза больше, чем золота. В противном случае часть серебра не растворится и в золоте образуется, как говорят, засада серебра. Если серебра в сплаве недостаточно, то добавляют необходимое количество его, это называется квартованием.

Расплавленный металл выливают в воду, чтобы получить его в гранулированном (зернистом) виде. Сплав гранулируют для того, чтобы процесс растворения серебра в азотной кислоте проходил легче и быстрее. Измельченный (гранулированный) сплав кладут в фарфоровую чашку, заливают разбавленной азотной кислотой и нагревают. Серебро и медь переходят из сплава в раствор, а золото не растворяется и остается на дне чашки. Собранный остаток золота еще раз кипятят в азотной кислоте для окончательного удаления серебра, затем промыва­ют в дистиллированной воде, сушат и плавят. Полу­ченный слиток практически представляет собой чистое золото. Серебро извлекают из раствора сле­дующим образом. К раствору добавляют поварен­ную соль. При этом выпадает белый осадок хлори­стого серебра. После полного осаждения хлористое серебро собирают и сушат. Затем перемешивают его с половинным по весу количеством соды, добавля­ют немного буры и селитры и плавят в тигле. Получается слиток высокопробного серебра. Этот метод обычно применяют при аффинаже сплавов, богатых серебром. Из сплавов, в которых большую часть составляет золото, последнее отделяют ра­створением в царской водке.

Подлежащий аффинажу сплав гранулируют, кладут в фарфоровую чашку и заливают царской водкой (смесью из 1 части азотной и 2 частей соляной кислоты). Процесс ведут при нагревании. Золото растворяется, а серебро осаждается в виде хлористого серебра. Раствор сливают, отделяя от него осадок хлористого серебра.

Золото можно осадить из раствора, например, железным купоросом. Для этого к нагретому раствору золота доливают нагретый раствор железно­го купороса. Золото выпадает в виде бурого порош­ка. Осадить золото из раствора можно и щавелевой кислотой. Хорошо промытый и высушенный оса­док золота плавят и получают высокопробный сли­ток. Обработка осадка хлористого серебра произво­дится так же, как указано выше

Иногда в практической работе встречается не­обходимость очистить загрязненное лигатурное зо­лото или повысить его пробу. В этих случаях золото переплавляют с селитрой или сулемой. Олово, медь, сурьма и другие легко окисляющиеся металлы пере­ходят при этом в шлак.

В процессе штамповки и вальцевания сплав золота приобретает наклеп, снимаемый отжигом при нагреве до красного каления. Перед отжигом сплав отбеливают, чтобы удалить с его поверхности случайно приставшие частицы посторонних метал­лов. Такое отбеливание является обязательным после штамповки золота на штампах из свинца или легкоплавких сплавов. Отбелом для золота может служить любая кислота, обладающая способностью растворять налет свинца, висмута, олова, сурьмы, цинка. Чаще всего пользуются наиболее доступной соляной кислотой.

Отжиг лигатурного золота сопровождается по­явлением окалины в противоположность чистому золоту, так как лигатура содержит неблагородные металлы и при нагревании окисляется. Эту окалину удаляют той же соляной кислотой.

Платина (Pt) встречается в природе в самород­ном состоянии. Добыча платины основана на отде­лении друг от друга составных частей руды с разным удельным весом.

Платина серовато–белого цвета. Это самый тяжелый металл: удельный вес ее 21,5. Температура оплавления платины 1770°, а температура кипения 2450°.

Усадка платины незначительная; это качество платины и ее сплавов, используется при литье мелких и точных деталей. Платина является довольно мягким, ковким и вязким металлом. Из платины можно готовить тонкую фольгу и вытянуть очень тонкую проволоку.

Платина не окисляется на воздухе и не раство­ряется ни в каких кислотах, кроме царской водки. Исключительная стойкость против окисления и способность активировать ряд химических реак­ций, оставаясь неизменяемой, т.е. каталитическое действие, делают платину весьма ценным металлом для техники. Платина не окисляется при нагрева­нии, что позволяет пользоваться ею как нагревательным элементом до очень высоких температур.

В зубопротезной технике платина употребляет­ся для коронок, штифтов, крампонов искусствен­ных зубов. Платиновая фольга применяется при изготовлении фарфоровых коронок и вкладок: та­кая фольга очень тонка, прочна и не расплавляется во время обжига фарфора благодаря высокой точке плавления. Кроме того, платину добавляют к золотым сплавам для улучшения их физических и механических свойств [уменьшения усадки, повышения, прочности (упругости)].

Припоем для платины служит чистое золото или сплав из 75% золота и 25% платины.

Серебро (Ag) встречается в природе как самородное, так и в виде соединений: роговое серебро (AgCI), серебряный блеск (Ag₂S) и др.

Чистое серебро имеет белый цвет. Оно является лучшим проводником электричества и тепла. Удель­ный вес серебра 10,5, температура плавления 960°, усадка 4,4%.

Серебро тверже золота и мягче меди.

Серебро не вполне устойчиво к воздействию кислот. Оно хорошо растворяется в азотной кислоте, в серной кислоте при нагревании; соляная кислота действует на нее слабо.

В технике чистое серебро применяется в гальвано–пластике. Серебро употребляется главным образом как драгоценный металл для изготовления монет, ювелирных изделий, ложек, ножей, вилок и т.п. Для этой цели пользуются сплавами серебра с 10–30% меди, улучшающей его механические свойства.

Для зубных протезов серебро непригодно, так как соединения серебра, получающиеся в результате его окисления в полости рта, небезразличны для организма. Кроме того, серебро не обладает доста­точной прочностью.

Серебро применяют как лигатуру в золотых сплавах для придания им более светлого оттенка и понижения температуры плавления. Оно входит также в состав припоев для золота, меди и ряда сплавов.

Припой для серебра состоит из 2 частей серебра и 1 части латуни. Отбелом для серебра служит разбавленная серная кислота.

Нашли ограниченное применение серебряно–палладиевые сплавы. Эти сплавы имеют белый цвет. Температура плавления их составляет 1100–1200°С.

Д.Н.Цитрин предложил сплав с содержанием серебра 75%, палладия – 10% и золота – 15%. Цвет сплава желтовато–золотистый, точка плавления 1105°С, твердость по Бриннелю 30.

При повышении содержания в сплаве палладия повышаются его точка плавления, твердость и сопро­тивление разрыву. Серебро является основой сплава и увеличивает его твердость, а золото вводится для улучшения литейных качеств и придачи золотистого оттенка. Паяние подобных сплавов проводится при помощи золотого припоя или припоя для нержавею­щей стали, но с добавлением 15% палладия. Отбелом служит 15% раствор соляной кислоты.

По причине того, что подобные сплавы темнеют в полости рта, они не нашли широкого применения, несмотря на высокие физико–механические, техно­логические и антикоррозийные свойства.

Легкоплавкие сплавы в изделиях стоматологи­ческого назначения занимают важное место, хотя и относятся к вспомогательным материалам. Наи­большее значение имеют легкоплавкие сплавы, слу­жащие материалом для штампов и моделей, при изготовлении коронок и некоторых других конструкций. Такой материал должен обладать рядом свойств, из которых важнейшими являются: легкоплавкость, облегчающая отливки индивидуаль­ных штампов и моделей, отделение штампов от изделий (например, коронок); относительная твер­дость, обеспечивающая устойчивость штампа в процессе штамповки; минимальная усадка при охлаж­дении, гарантирующая точность штампованных изделий. Основными компонентами, применяемы­ми для составления подобных сплавов, являются висмут, свинец, олово и кадмий. Температура плав­ления наиболее распространенных рецептур ограничена в пределах 115° С. Все эти сплавы имеют серый цвет. Они представляют собой механические смеси и выпускаются в виде блоков.

 

Состав наиболее распространенных легкоплавких сплавов
(в % по массе)

№	Висмут	Свинец	Олово	Кадмий	Температура плавления, ОС
	55,5 52,5 50,1 55,0 48,0	– 32,0 24,9 27,0 24,0	33,38 15,50 14,20 13,00 28,00	11,12 – 10,80 10,00 –

Сплав № 2 известен под названием сплава Розе, сплав № 5 называется сплавом Мелота.

 

К другим вспомогательным сплавам и металлам относятся латунь и бронза, которые создаются на основе меди и имеют желтый цвет. Некоторое время сплав латуни применяли в зубопротезной практике, он считался даже заменителем золота и назывался «Рондольф». Но быстрое его окисление в полости рта и вредное воздействие на организм привели к .запрещению использования этого сплава у нас в стране, что оговорено законом. Механические свой­ства и технологичность позволили применять дан­ный и подобные сплавы в ортодонтии для фиксации временных конструкций и в челюстно–лицевой трав­матологии.

Алюминиевая бронза состоит из 90% меди и 10% алюминия. Цвет алюминиевой бронзы – соломенно–желтый с красноватым оттенком, напоминает цвет золота. Температура плавления – 1030°С. Алюмини­евая бронза хорошо поддается волочению, из нее можно изготовить тонкую проволоку. В химическом отношении является неустойчивым сплавом, в азот­ной кислоте растворяется, в слабых растворах соля­ной и серной кислот окисляется. В полости рта окисная пленка растворяется и попадает в организм.

В стоматологии также применяется лигатурная проволока из алюминиевой бронзы для фиксации шин при лечении переломов челюсти. Спаивание алюминиевой бронзы производится серебряным припоем.

Оловянистые сплавы нашли применение при изготовлении различных конструкций зубных про­тезов, требующих применения металлических форм, штампов и контрштампов. Изготовляются эти спла­вы на основе олова и свинца. Помимо низкой температуры, плавления и достаточной вязкости, данные сплавы довольно тверды, что обеспечивает их устойчивость в процессе работы.

Из металлов, имевших важное значение в зуб­ном протезировании и нашедших широкое приме­нение, можно назвать также магний и олово.

Магний в природе встречается в составе некото­рых минералов, наиболее распространенными из которых являются магнезит, доломит, корналит. Магний входит в состав талька и асбеста. Магний получают осаждением из минералов и дальнейшим сплавлением. Температура его плавления – 650°С. Он применяется, в основном, для составления раз­личных сплавов. В стоматологической практике используется как компонент припоя.

Олово в природе встречается в рудных соедине­ниях. Получение чистого металла из руды произво­дится методом обжига при температуре 600°С. Температура плавления олова – 232° С. Олово характеризуется очень большой усадкой при затвердевании, что является отрицательным качеством его. Обладает очень большой вязкостью и текучестью при незначительной твердости. При обычных условиях и в присутствии влаги олово не окисляется, поэтому используется для лужения и паяния.

Широко применяется в сплавах и, в частности, в составе зубоврачебной амальгамы.

Сплавы для металлокерамических зубных проте­зов. В настоящее время в зуботехнических лабора­ториях широко используется около 150 различных сплавов для металлокерамики. К ним предъявляют­ся следующие основные требования: 1) температура размягчения сплава должна быть выше температуры обжига фарфора; 2) разница коэффициентов терми­ческого расширения сплава и фарфора должна быть минимальной; 3) наличие способности к сцепле­нию с фарфором; 4) обладание удовлетворительны­ми прочностными литейными свойствами; 5) дол­говечность и стабильность качеств;
6) коррозионная стойкость; 7) совместимость с тканями полости рта. Существующие сплавы для металлокерамики де­лятся на две основные группы – благородные и неблагородные.

Сплавы на основе благородных металлов под­разделяются на золотые, золото–палладиевые и серебряно–палладиевые. Сплавы металлов благород­ных групп имеют лучшие литейные свойства и коррозионную стойкость, однако по прочности ус­тупают сплавам неблагородных металлов. Недо­статком сплавов на основе золота является ограни­ченная прочность.

Неблагородными сплавами для металлокерами­ки являются сплавы на основе никеля и сплавы на основе кобальта. Они отличаются высокими механическими свойствами. Однако температура плавления этих сплавов на 500°С выше, чем сплавов на основе золота. Для улучшения литейных свойств таких сплавов в ряд зарубежных рецептур включали бериллий, который токсичен, что приводило к токсико–аллергическим реакциям. В результате проведенных исследований была установлена возможность применения отечественного кобальтохромового сплава (КХС) для изготовления металлокерамических про­тезов. Этот сплав в течение многих лет выпускается петербургским заводом медицинских полимеров («Медполимер»).