Сплавы с высоким содержанием золота  - это группа сплавов применяется длительное время в стоматологии.  Эти сплавы отличает высокое содержание драгоценных металлов, которых должно быть не менее 75%, в том числе золота более 60%.

В состав сплавов обычно входит золото, серебро, платина и палладий. Эти сплавы можно разделить на четыре типа.

 

Тип Характеристика Au(%) Ag(%) Cu(%) Pt(%) Pd(%) Zn(%)
I Мягкий 80-90 3-12 2-5 - - -
II Средний 75-78 12-15 7-10 0-1 1-4 0-1
III Твердый 62-68 8-26 8-11 0-3 2-4 0-1
IV Сверхтвердый 60-70 4-20 11-16 0-4 0-5 1-2

 

Количество золота в сплаве определяется одним из двух способов:

1. Число карат. Чистое золото оценивается в 24 карата, а в сплаве число карат выражается количеством чистого 24-х каратного золота. Таким образом, сплав с 50% содержанием золота будет обозначаться как золотой сплав в 12 карат. Большинство ювелирных изделий изготовлено из золота в 9 карат (37,5%) или 18 карат (75%).

2. Проба. Чистое золото имеет пробу 1000, поэтому проба золота в 18 карат равна 750, а в 9 карат — это 375. Таким образом, стоматологические золотые сплавы, представленные в Таблице, по содержанию золота изменяются в пределах 21,6 — 14,4 карат или 900-600 пробы.

 

Легирующие элементы в стоматологических сплавах золота

Самая большая фракция в таких сплавах — золото с небольшим количеством серебра и меди. Некоторые составы содержат также очень небольшое количество платины, палладия и цинка.

Серебро обладает небольшим упрочняющим эффектом и устраняет красноватый оттенок меди.

Медь является очень значимым компонентом, поскольку она увеличивает прочность, особенно в золотых сплавах III и IV типов, а также снижает температуру плавления. Предельное количество добавляемой меди 16%, превышение этого количества ведет к потускнению поверхности сплава.

Платина и палладий повышают как прочность сплава, так и температуру его плавления.

Во время процесса литья цинк действует как растворитель, предотвращая окисление и улучшая жидкотекучесть сплава.

В сплаве также могут присутствовать другие элементы, такие как иридий, рутений и рений (5%). Эти элементы имеют очень высокую температуру плавления и действуют как кристаллообразующие вещества во время затвердевания, способствуя тем самым формированию тонкозернистой структуры сплава.

 

Механизм упрочнения сплавов

Хотя все легирующие элементы тем или иным образом способствуют увеличению предела текучести золотого сплава, наиболее эффективным механизмом упрочнения сплава является добавление меди, известное под названием упорядоченное упрочнение.

Термообработка выполняется после гомогенизирующего отжига при температуре около 700°С, что гарантирует равномерность состава во всем объеме отливки. Она включает также повторный нагрев сплава до 400°С и его выдержку при этой температуре примерно в течение 30 минут. Атомы меди не распределяются случайно, а располагаются более упорядоченным образом и образуют небольшие кластеры.

Эта упорядоченная структура предотвращает скольжение слоев кристаллической решетки относительно друг друга, что дает повышение предела текучести и твердости сплава. В сплаве должно содержаться, по крайней мере, 11% меди, чтобы произошло упрочнение, поэтому его невозможно получить в золотосодержащих сплавах I и II типов.

Золотой сплав III типа имеет как раз достаточное количество меди, поэтому наблюдается незначительное повышение прочности сплава.

Прочность золотых сплавов IV типа значительно выше.

 

Другие свойства

Поскольку легирующие элементы легко образуют твердые растворы с золотом, различие в таких сплавах между показателями ликвидуса и солидуса незначительное. Это облегчает литье и обеспечивает требуемую гомогенность сплавов. Добавление платины и палладия приводит к большой разнице между ликвидусом и солидусом. Чем больше эта разница, тем выше неоднородность при отвердевании сплава, поэтому гомогенизирующий отжиг более подходит для золотых сплавов III и IV типов.

Благодаря низкой температуре литья усадка при отливке (1,4%) легко компенсируется применением формовочного материала на гипсовой связке. Низкие показатели твердости по Виккерсу (VHN- ЧТВ) облегчают полирование этих сплавов до получения гладкой поверхности, хотя в случае термообрабатываемых сплавов полирование лучше выполнять непосредственно после отливки.

Сплавы обладают высокой биосовместимостью, устойчивостью к коррозии и потускнению. Влияние такого процесса упрочнения на свойства сплавов отражено в Таблице

Тип Состояние Предел текучести
σy (МПа)
Предел прочности при растяжении 
σ(МПА)
Удлинение
(%)
Число твердости по Викерсу
I После отливки 60-140 200-310 20-35 40-70
II После отливки 140-250 310-380 20-35 70-100
III После отливки 180-260 330-390 20-25 90-130
После отжига 280-350 410-560 6-20 115-170
IY После отливки 300-390 410-520 4-25 130-160
После отжига 550-680 690-830 1-6 200-240

 

Добавление меди в комбинации с термообработкой может дать десятикратное увеличение предела текучести. Для сплавов III и IV типа упрочняющая термообработка имеет большое значение. Однако, цена такому упрочнению — снижение ковкости сплава, что выражается более низким процентом удлинения при разрыве. Таким образом, чрезмерный изгиб сплава может привести к тому, что он сломается, это может случиться при изготовлении плеча кламмера частичного зубного протеза из золотосодержащего сплава IV типа.

Для некоторых сплавов процесс упрочнения заключается в медленном, а не резком охлаждении сплава сразу после отливки. Этот технологический прием широко известен под названием самоупрочнения. Недостаток данного способа упрочнения в том, что его труднее контролировать, чем метод, заключающийся в предварительном гомогенизирующем отжиге с последующей упрочняющей термообработкой.

Важно, чтобы врач-стоматолог оговаривал с зубным техником способ термообработки для упрочнения сплава, если для изготовления протеза выбраны золотые сплавы III и IV типов.

Если в работе использован самоупрочняющийся сплав, необходимо проследить, чтобы он медленно остывал, а не подвергался резкому охлаждению.

 

 

Применение

Показания к применению сплавов определяются их механическими свойствами:

Сплавы I типа

Рекомендуются для изготовления одноповерхностных вкладок. Поскольку они относительно мягкие и легко деформируются, необходимо обеспечить им соответствующую опору-поддержку для предотвращения деформирования под воздействием жевательной нагрузки. Низкий предел текучести этих сплавов обеспечивает легкую полировку краев вкладки. Благодаря высокой пластичности они менее подвержены отколам.

Сплавы II типа

Из сплавов этого типа можно изготавливать большинство видов вкладок. В тоже время, истонченные участки вкладок могут деформироваться.

Сплавы III типа

Сплавы этой группы используются для изготовления всех видов вкладок, накладок, искусственных коронок, небольших по протяженности мостовидных протезов и литых штифтов, благодаря их большей прочности по сравнению со сплавами I и II типов. Однако они труднее поддаются полированию и могут ломаться при больших усилиях в процессе этой обработки.

Сплавы IV типа

Эти сплавы используются для литых штифтов и создания искусственной литой культи под коронку, для всех видов мостовидных и частичных зубных протезов, особенно для изготовления плеч кламмеров. Изгиб плечей кламмеров можно регулировать непосредственно после отливки, а затем подвергнуть их термообработке. Низкий модуль упругости и высокий предел текучести золотого сплава обеспечивают высокую степень гибкости плеча кламмера, что позволяет использовать их во всевозможных конфигурациях без риска вызвать постоянную деформацию. Эти сплавы нельзя полировать в полностью охлажденном состоянии, поэтому они не годятся для изготовления вкладок.

Источник: "Основы стоматологического материаловедения" Ричард ван Нурт