专利名称：烤瓷牙用镍铬合金的制作方法
技术领域：
本发明属于镍基合金领域。主要用于烤瓷牙用冠及冠桥等。
金属及其合金材料在口腔医学有着悠久的应用历史。随之冶金术的发展，金属材料的应用日趋广泛，成为口腔医学的基础材料。
早在1897-1907年，源于工业的失蜡浇铸术，就已成为口腔临床对金属材料的一种重要的加工方法。采用铸造法制成的各种修复体铸件，不仅没有因机械冷加工带来的应变硬化，而且结构均匀，形貌准确，能将模型的精细形态复制出来。
烤瓷牙用铸造合金，对材料要求特别严格，要求合金有高的强度；良好的韧塑性；良好的磨削性；要求合金具有与瓷粉相匹配的功能；还要求合金的组织稳定性好；由于长期在口腔中使用，要求合金有很好的抗氧化及耐腐蚀性能。
美国专利US pat NO 4205982，US pat No 4350526中介绍合金中均有像Pd、Gu、Ru、Sh、Ag、Ga、Ir等贵金属，虽然使用性能佳，但由于价格昂贵，应用范围受到限制。
我国现用进口材料VeraBond(AALBA DENT INC USA)中，经分析表明含有一定量的Be元素。该元素在冶炼中产生有害气体，危害人的身体健康，甚至导致中毒。此外，要求生产条件严格，设备复杂，在我国现行生产条件下无法进行生产。
本发明提供一种成本低，生产条件简单，且不含有毒元素的烤瓷牙用镍铬合金，该合金不仅具有良好的抗氧化及耐腐蚀性，而且还具有良好的铸造和切削性能，与现有的瓷粉能很好相匹配使用。
基于上述目的，在Ni基合金中，加入Cr元素、Mo元素，以提高合金的抗氧化性，耐腐蚀性及一定的强度；Nb元素保持合金有良好的组织稳定性，考虑到铸造牙冠的模型复杂性，加入Sn元素以提高合金铸造性能。由于Sn容易造成晶界偏析，加入了Mg、B、Ce等元素强化和净化晶界。
本发明的具体化学成分(wt％)为C＜0.08，Si＜2.15，Mn＜0.2，Cr11-14，Mo2.4-3.0，Sn2.0-3.0，Nb2.7-3.1，Mg＜0.01，B＜0.01，Ce0.005-0.02，余为Ni。
下面分述合金中各元素的作用。
Cr元素作用主要目的是提高合金抗氧化和耐腐蚀性能，在合金中形成Cr2O3保护层。Cr2O3氧化物具有致密，低的阳离子空位，防止金属原子向表面扩散和氧，硫，氮等有害元素向金属内扩散。有效地防止合金的继续氧化。但是Cr又是形成TCP相元素，TCP相过多，使合金强度降低，所以Cr含量应控制在11-14％。
Mo元素作用是固溶强化元素，在r中有一定的溶解度。另外，适量的Mo含量与Ni、Cr形成合金在H2SO4、HCL、H3PO4等还原酸中，以及在HF气中的耐蚀性和在FeCl3溶液中的耐孔蚀性均提高，Mo又是形成σ相元素，过多会使合金塑性下降，Mo含量范围在2.4-3.0％。
Nb元素作用Nb是强化和稳定γ’的主要元素，能起到强化固溶体及使合金组织稳定的作用，同时，Nb的加入能细化晶粒，减少脆性相或改变其分布及形态，对改善合金综合性能有益，适量Nb合金含量使合金不易产生晶面腐蚀，此外，还可通过Nb含量调正合金的膨胀系数，Nb控制在2.7-3.1％。
Sn元素作用能降低合金熔点，改变钢液粘度，在合金铸造中，改善了钢液的流动性，这对于各类精密烤瓷冠等复杂薄壁的造型铸件，能获得良好的充填。Sn还有清除氧化物的功能，但Sn过量会引起合金性能下降，尤其使σb下降，所以Sn含量应控制在2.0-3.0％。
Mg元素作用在镍基高温合金中含有适量金属镁，可显著提高合金的强度和塑性，减少晶界碳化物，硫化物等数量，提高晶间的结合力。一般Mg含量在＜0.01。
Ce元素作用与O、S有较高的亲和力，能降低合金中O和S含量。合适的Ce含量能促进合金表面Cr2O3致密保护膜的生成，提高合金氧化腐蚀能力，含量为0.005-0.02％。
B元素作用主要起净化晶界作用，含量＜0.01％。
本发明可在真空炉中熔炼，熔炼后的合金直接浇入预先制备好的铸型内，待其冷凝后获得铸件，铸件与瓷粉在高温下烧结成假牙。
与现有技术相比，本发明具有如下优点(1)成本低，根据合金的材料成本计算，美国专利(US4205982、US4350526)合金中因含有Pd、Ag、Ir、Cu等贵金属，合金计算成本在4万元/Kg左右，而本发明合金计算成本在90元/Kg左右。
(2)本发明合金中不含有毒元素，对保护环境和操作工人的身体健康有好处，另外，本发明合金的生产简单可行。
(3)抗氧化及腐蚀性能良好，用人工唾液对合金试样作浸渍腐蚀试验表明，二天后的重量损失＜0.03％。
(4)具有良好的铸造性能和磨削性能，与现有的瓷粉能很好的匹配使用，并且组织性能稳定，本发明合金的线膨胀系数α在14(10-6/℃)左右，布氏硬度＞200HB。
实施例根据化学成分范围，在真空炉中冶炼4炉本发明合金。合金的具体化学成份见表1所示，熔炼后浇注各种试样毛坯，经加工后分别进行了性能测试，结果见表2所示，合金的腐蚀试验，参照人工唾液的标准配方，对4批合金试样浸渍，测定二天后的重量损失，其结果见表3。
将合金加热熔化，然后将熔化的合金浇铸入预先制备好的铸型内，待其冷凝后获得铸件。铸件与瓷粉经高温下烧结成假牙，观察假牙瓷釉与合金的结合性能见表4。
根据合金的材料成本计算出本发明4炉合金的成本，与美国专利牌号合金的成本对比见表5。表1 实施例合金的化学成份(重量％)
表2 实施例合金的性能
表3 合金试样的腐蚀失重试验
表4 瓷釉与合金结合效果
表5 根据材料成本计算的合金成本对照表
权利要求
1.一种烤瓷牙用镍铬合金，其特征在于其具体化学成分为(重量％)C＜0.08，Si＜2.15，Mn＜0.2，Cr11-14，Mo2.4-3.0，Sn2.0-3.0，Nb2.7-3.1，Mg＜0.01，B＜0.01，Ce0.005-0.02，余为Ni。
全文摘要
一种烤瓷牙用镍铬合金,属于镍铬合金领域,主要用于烤瓷牙用冠及冠桥等。其特点在于其具体化学成分为(重量%):C:< 0.08,Si< 2.15,Mn:< 0.2,Cr:11—14,Mo:2.4—3.0,Sn:2.0—3.0,Nb:2.7—3.1,Mg:< 0.01,B:< 0.01,Ce:0.005—0.02,余为Ni。本发明合金成本低、生产条件简单可行,不含有有毒元素,且有良好的抗氧化及耐腐蚀性,与现有瓷粉能很好匹配使用。
文档编号A61K6/04GK1201837SQ9810163
公开日1998年12月16日 申请日期1998年4月24日 优先权日1998年4月24日
发明者刘江 申请人:冶金工业部钢铁研究总院