专利名称：成型体制造方法及生坯的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过混合金属粉末制造成型体、尤其是义齿或其一部分的方法。本发明还涉及用于制造义齿或其一部分的生坯。
背景技术：
近年来，为了制造义齿如齿冠或齿桥而采用了 CAD/CAM技术(计算机辅助设计，计算机辅助制造)，它们尤其被用在陶瓷领域。例如参见EP-B-I 067880。从DE-C-19938144中得到一种义齿制造方法，其中由陶瓷构成的预烧结坯件通过铣削方法来加工并且随后被致密烧结。W0-2009/120749公开一种CAD/CAM铣制方法用于制造义齿。为此，首先将金属粉末与粘合剂混合，以便随后通过金属粉末压铸制造坯件。通过铣削加工由坯件制造出成型体，考虑到在坯件烧结时出现的收缩，该成型体对应于要制造的义齿。根据EP-A-I 764062，由牙科合金制造成型体，该成型体由通过热等静压被致密烧结的牙科合金粉末构成。DE-A-10352231公开了通过粉末冶金技术制造成型体，其中该成型体在加工时是开孔的并且未被致密烧结。只有在产生最终形状之后，才在另一个加工步骤中借助浸渍方法用第二合金封闭成型体的敞开孔。第二合金的使用是不利的。从US-A-2005/0023717中得知一种按照自由构造、尤其是快速原型方法制造补牙的方法。尤其是由非氧化金属构成的粉末被用作材料。优选采用贵金属。在Rodrigues等的文献“用于植牙的Co_28% Cr-6% Mo的粉末冶金加工物理、 化学和电化学性能”(Powder Technology, 2006 (2011), 233-238)中，描述了制造补牙的方法。为此，使生物相容的钴铬钼合金与润滑剂混合，被加热到使润滑剂燃尽的温度并且随后彻底烧结。US-A-4996022公开一种制造烧结体的方法。金属粉末如铁或镍被用作原材料。含有最高达有机粘合剂的铁粉混合物被用于制造按照AT-A-505698的烧结成型件。在预烧结和冷却后，执行最终烧结。
发明内容
本发明基于以下任务，即改进前言所述类型的方法和预烧结的生坯，使得可以提供一种成型体，尤其是义齿或其一部分，其能以非常小的公差来生产并且毫无问题地在湿或干的状态下被加工，其中，尤其是还应该有以下可能性，即用陶瓷材料对其进行镶饰。此时应该避免现有技术的缺陷。还应该提供一种生坯，它能通过简单的方式以高精度进行加工，以便随后能制造出高精度的成型件，尤其是义齿或其一部分。根据本发明，该任务将主要通过一种制造成型体、尤其是义齿或其一部分的方法来完成，该方法的特征在于以下方法步骤
5CN 102528039 A-制造由金属粉末和粘合剂构成的混合物，-压实该混合物成生坯，-将生坯从室温加热至脱粘合剂起始温度T1,-通过以加热速度R1从脱粘合剂起始温度T1至脱粘合剂终点温度T2可控地加热生坯，以不发生生坯受损的方式使生坯脱粘合剂，-预烧结脱粘合剂的生坯，其中该生坯以加速速度Rhvs被加热到预烧结终点温度
Tvs，-从预烧结终点温度Tvs起以冷却速度Rkvs冷却生坯，其中至少所述加热速度R·、 预烧结终点温度Tvs和冷却速度Rkvs应相互协调，使得构成坯件的预烧结的生坯在预烧结后具有16%至22%的表面孔隙率，-对坯件进行切削加工，
-对加工后的坯件进行致密烧结以形成成型体。
表面孔隙率在此是指在制作金相切片时未被材料填充的表面的比例。
尤其是规定，作为金属粉末，采用呈钴铬合金或镍铬合金形式的牙科金属合金。
在钴铬合金中应该如下选择组成
钴50重量％至70重量％，
铬20重量％至35重量％，
钼0重量％至10 1■量％，
钨0重量％至20|■量％，
其它元素小于10:隨％，
其中，总和为100重量％。
也存在以下可能性，即采用具有以下组成的镍铬合金
镍50重量％至70重量％，
铬20重量％至35重量％，
钼0重量％至10 1■量％，
钨0重量％至20|■量％，
其它元素小于10:隨％，
总和为100重量％。
作为其它元素，尤其考虑使用锰、硅、镍(对于钴铬合金)、钴(对于镍铬合金)、铍、镉、铅、铁、铝、钛、碳、氮、氧、硫及其它元素，其重量比小于1%。
尤其规定，被压实成生坯的混合物具有16%至27%、优选18%至22%的表面孔隙率，其对应于体积孔隙率。该孔隙率此时由在金属粉末颗粒之间填充以空气或粘合剂的生坯区域构成。
优选规定，在生坯被加热到预烧结终点温度Tvs后，生坯在预烧结终点温度Tvs保持
一段保持时间tvs，随后以冷却速度Rkvs被冷却。尤其还规定，生坯以冷却速度Rkvs被冷却到温度T3,在此，尤其是K T2, 4500C ^ T3 彡 650°C，1"3优选约为 600°C。在此，脱粘合剂和预烧结应该在隔氧条件下，尤其是在惰性气氛或者特别优选在氩气气氛中进行。也可以考虑还原性气氛或真空。
为脱除粘合剂，生坯优选被加热到脱粘合剂起始温度T1，其中350°C ^T1 ^ 550 °C。 在达到温度T1后，尤其在达到约等于450°C的温度T1后，则进行缓慢加热，在此，脱除粘合剂过程中的加热速度不应超过20K/分钟。优选加热速度为IK/分钟至5K/分钟。尤其规定，在高于500°C且、尤其超过550°C至脱粘合剂终点温度T2的范围内，其中550°C< T2 ( 650°C, 尤其T2约等于60(TC时，选择尤其为IK/分钟至5K/分钟的加热速度。在达到脱粘合剂终点温度T2后，则应该将生坯保持一段时间t2，其中1分钟彡20分钟。但这不是必须的，并且主要与加热速度相关。与优选的、但为举例而非限制保护范围而给出的参数无关，此时必须进行加热，使得以可控的方式进行粘合剂脱除，否则会使生坯受损并因此无法使用。本领域普通技术人员可任选地在进行简单研究后顺利地执行这种不损伤生坯的可控加热。在脱粘合剂后，进行加热到预烧结终点温度Tvs，在这里，原则上可以选择任意加热
速度Rhvs °为了获得期望的、16%至22%且尤其是18%至20%的预烧结生坯的表面孔隙率， 根据本发明，进行预烧结终点温度Tvs、加热速度Rhvs和任选地在预烧结终点温度Tvs的保持时间tvs和冷却速度Rkvs的相互协调。在很缓慢加热到预烧结终点温度Tvs时，例如以IK/ 分钟至IOK/分钟的加热速度，不需要将脱除了粘合剂的生坯在预烧结终点温度保持一段时间tvs。也可以通过冷却速度来影响保持时间tvs，确切地说，影响到这样的程度，即在达到预烧结终点温度Tvs后直接进行冷却。协调参数以获得期望的16%至22%、尤其是18%至20%的表面孔隙率或体积孔隙率尤其可以在考虑以下举例描述的条件下进行。即，如果预烧结终点温度Tvs在650°C至750°C范围内，则加热速度Rhvs和/或冷却速度Rkvs应该在IK/分钟至200K/分钟、优选在IK/分钟至50K/分钟、特别优选在IK/分钟至20K/分钟范围内，其中在达到预烧结终点温度Tvs后，保持时间tvs应该保持在10分钟至200分钟、尤其是30分钟至100分钟、特别优选为50分钟至80分钟。当预烧结终点温度Tvs为750°C至850°C时，加热速度Rhvs和/或冷却速度Rkvs应该为5K/分钟至200K/分钟，尤其为5K/分钟至20K/分钟。在达到预烧结终占温度Tvs后， 优选5分钟至60分钟、尤其是10分钟至30分钟的保持时间tvs。但例如也有以下可能性，即预烧结终点温度Tvs在850°C至950°C范围内。在此情况下，加热速度Rhvs和/或冷却速度Rkvs应在15K/分钟至200K/分钟范围内，优选在15K/ 分钟至50K/分钟范围内。在预烧结终点温度Tvs下的优选保持时间tvs在5分钟至30分钟范围内，尤其在10分钟至20分钟范围内。为了获得预烧结坯件的期望的表面孔隙率或者说体积孔隙率，预烧结终点温度Tvs 也可以在950°C至1100°C范围内。在此情况下，加热速度Rhvs和/或冷却速度Rkvs应为30K/ 分钟至200K/分钟，优选为30K/分钟至100K/分钟。对于与之相关的参数，优选确定5分钟彡tvs ( 20分钟的保持时间tvs。优选的是，在具有上述组成的钴铬合金情况下，选择650°C至750°C的预烧结终点温度和在预烧结终点温度Tvs下50分钟至70分钟的保持时间，其中加热速度在IOK/分钟至30K/分钟范围内。
换句话说，可以选择不同的加热速度、预烧结终点温度、保持时间和冷却速度，使它们相互协调，以便得到也称为坯件的预烧结生坯的表面孔隙率，该表面孔隙率为16%至 22%。
尤其是应该如此进行参数的协调，即得到18%至20%的表面孔隙率。
尤其规定，生坯在脱粘合剂之前具有这样的孔隙率，其最多比预烧结后的表面孔隙率大5%。尤其是该差异应小于2%。
因此，本发明的特征还在于将压实的生坯用于制造成型体，该成型体的孔隙率为 16%至27%，尤其是18%至22%。
如果被压实的、但未脱粘合剂的生坯的孔隙率原则上大于预烧结生坯即坯件的孔隙率，则孔隙率也可以相等，而不偏离本发明。
在加热速度、预烧结终点温度、保持时间和冷却速度之间存在相关关系。例如，在加热和冷却速度较低时选取较短保持时间，或反之。所有速度和保持时间主要通过预烧结终点温度的选择来确定。不到5分钟的保持时间不太合适，因为尤其对于较大型坯件，在较短保持时间时无法保证均匀一致的热透和预烧结。超过60分钟的保持时间也是不利的，因为较长的保持时间有利于不希望地形成氧化层。
具有相应的表面孔隙率的成型体显示出非常好的加工性能，以便尤其能用于制造义齿或者义齿部分。可以以低刀具磨损实现精确加工。
在坯件冷却到室温后，进行切削加工以形成成型体，在这里是指铣削和磨削。
最后执行致密烧结步骤。
尤其规定，作为金属粉末使用基于镍铬或者基于钴铬的金属粉末，尤其是使用呈钴铬合金、优选钴铬钥合金形式的牙科合金粉末。
作为粘合剂，优选是基于蜡和/或纤维素的粘合剂。
尤其规定，为了获得16%至22%、尤其是18%至20%的表面孔隙率，生坯按照以下关系式在预烧结终点温度Tvs保持一段时间tvs
t/2 < tvs < 2t(I)
此时，t按照以下公式计算
权利要求
1.制造成型体、尤其是义齿或义齿部分的方法，其特征在于具有以下方法步骤 -制造由金属粉末和粘合剂构成的混合物，-将该混合物压实成生坯， -从室温起加热该生坯至脱粘合剂起始温度T1,-通过以加热速度R1从脱粘合剂起始温度T1起可控加热生坯至脱粘合剂终点温度T2 而使该生坯以不发生生坯受损的方式脱除粘合剂，-以加热速度Rhvs预烧结脱除了粘合剂的生坯到预烧结终点温度Tvs， -从预烧结终点温度Tvs起以冷却速度Rkvs冷却生坯，其中至少加热速度Rhvs、预烧结终点温度Tvs和冷却速度Rkvs相互协调，使预烧结的构成坯件的生坯在预烧结后具有16%至 22%的表面孔隙率， -切削加工该坯件，-致密烧结加工后的坯件以形成成型体。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，生坯在被加热到预烧结终点温度Tvs后在该预烧结终点温度Tvs保持一段保持时间tvs，并且随后以冷却速度Rkvs被冷却，其中优选该生坯以该冷却速度Rkvs被冷却到温度T3，其中450°C彡T3彡650°C。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，生坯为了脱粘合剂首先被加热到脱粘合剂起始温度T1，其中350°C ^ T1 ^ 550°C，并且随后在T1和脱粘合剂终点温度T2之间的温度范围内以加热速度R1被加热到T2，其中5500C < T2 < 650°C并且T2 > T1，且IK/分钟彡R1彡5K/ 分钟，其中尤其该生坯在脱粘合剂终点温度T2保持一段时间t2，其中1分钟< t2 ( 20分钟。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，用作被压实的生坯的生坯的表面孔隙率在 16%至27%之间，尤其在18%至22%之间。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，作为金属粉末，使用镍铬合金或者钴铬合金， 其中在钴铬合金的情况下选择以下组成钴50重量％至70重量％， 铬20重量％至35重量％， 钼0重量％至10重量％， 钨0重量％至20重量％， 其它元素小于10重量％， 其中总和为100重量％， 而在镍铬合金情况下采用以下组成 镍50重量％至70重量％， 铬20重量％至35重量％， 钼0重量％至10重量％， 钨0重量％至20重量％， 其它元素少于10重量％， 其中总和为100重量％。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，生坯在预烧结终点温度Tvs被保持一段保持时间tvs，其中尤其是650°C彡Tvs彡1100°C，其中选择越高的Tvs，则设定越短的保持时间tvs。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，在预烧结终点温度Tvs为650°C彡Tvs^ 7500C 的情况下，设定保持时间tvs为10分钟彡tvs彡200分钟，尤其是30分钟彡tvs彡100分钟， 尤其优选为50分钟< tvs ^ 80分钟，并优选调节加热速度Rhvs和冷却速度Rkvs至IK/分钟 (Rhvs ( 200K/分钟，尤其是IK/分钟彡Rhvs ( 50K/分钟，尤其优选为IK/分钟彡Rhvs ( 20K/ 分钟，以及IK/分钟彡Rkvs彡200K/分钟，尤其是IK/分钟彡Rkvs彡50K/分钟，特别优选是 IK/分钟彡Rkvs彡20K/分钟。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，在预烧结终点温度Tvs为750V < Tvs ^ 8500C 的情况下，设定保持时间tvs为5分钟彡tvs彡60分钟，优选10分钟彡tvs彡30分钟，并且优选调节加热速度Rhvs和冷却速度Rkvs至5K/分钟彡Rhvs ( 200K/分钟，优选5K/分钟彡Rhvs彡20K/分钟，以及5K/分钟彡Rkvs彡200K/分钟，特别优选是5K/分钟彡Rkvs彡20K/ 分钟。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于，在预烧结终点温度Tvs为850°C彡Tvs( 9500C 的情况下，设定保持时间tvs为5分钟彡tvs ( 30分钟，尤其是10分钟彡tvs ( 20分钟，并且优选调节加热速度Rhvs和冷却速度Rkvs至15K/分钟< Rhvs ^ 200K/分钟，尤其是15K/分钟彡Rhvs彡50K/分钟，以及15K/分钟彡Rkvs彡200K/分钟，尤其是15K/分钟彡Rkvs彡50K/ 分钟。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，在预烧结终点温度Tvs为 9500C ^ Tvs彡IlOO0C的情况下，设定保持时间tvs为5分钟彡tvs彡20分钟，并且优选调节加热速度Rhvs和冷却速度Rkvs至30K/分钟彡Rhvs彡200K/分钟，尤其是30K/分钟彡Rhvs彡100K/分钟，以及30K/分钟彡Rkvs彡200K/分钟，尤其是30K/分钟彡Rkvs彡100K/ 分钟。
11.根据权利要求1的方法，其特征在于，生坯在单位为K的预烧结终点温度Tvs保持一段时间tvs，其中，t/2 < tvs < 2t并且，
12.根据至少权利要求11的方法，其特征在于，在650°C和以摄氏度表示的预烧结终点温度Tvs之间调节出具有近似不变的加热速度Rhvs的加热时间和具有近似不变的冷却速度 Rkvs的冷却时间，使其总和满足以下条件
13.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述金属合金被雾化成粉末并且与蜡基和 /或纤维素基的粘合剂混合以制成混合物，优选通过以100MPa<p< lOOOMpa、特别是 200MPa ^p^ 600MPa的压力ρ等压或轴向压制由金属粉末和粘合剂构成的混合物或者通过金属粉末压铸方法制造生坯，并且优选粘合剂脱除和预烧结和优选冷却在隔氧条件下、 尤其在惰性气氛或还原性气氛例如合成气体气氛中或在真空下进行。
14.其形状适用于制造义齿或义齿部分的生坯，其特征在于，该生坯是预烧结的生坯， 由牙科金属合金构成，并且具有16%至22%的表面孔隙率。
15.根据权利要求14的生坯，其特征在于，该预烧结的生坯具有18%至20%的表面孔隙率。
16.根据权利要求14的生坯，其特征在于，牙科金属合金是镍铬合金或钴铬合金，其中呈镍铬合金形式的牙科合金优选含有镍50重量％至70重量％， 铬20重量％至35重量％， 钼0重量％至10重量％， 钨0重量％至20重量％， 其它元素小于10重量％， 或者，呈钴铬合金形式的牙科合金优选含有 钴50重量％至70重量％， 铬20重量％至35重量％， 钼0重量％至10重量％， 钨0重量％至20重量％， 其它元素小于10重量％， 其中，各自的元素总和为100重量％。
全文摘要
本发明涉及制造成型体的方法。为了以很小的公差制造成型体且顺利地在湿润或干燥状态进行加工，提出以下方法步骤制造由金属粉末和粘合剂构成的混合物，将该混合物压实成生坯，从室温起加热该生坯至脱粘合剂起始温度T1，通过以加热速度R1从脱粘合剂起始温度T1起可控加热生坯至脱粘合剂终点温度T2来使生坯以不发生生坯受损的方式脱除粘合剂，以加热速度RHVS预烧结脱除粘合剂的生坯到预烧结终点温度Tvs，从预烧结终点温度Tvs起以冷却速度RKVS冷却生坯，其中至少加热速度RHVS、该预烧结终点温度Tvs和冷却速度RKVS相互协调，使预烧结的构成坯件的生坯在预烧结后具有16％至22％的表面孔隙率，切削加工该坯件，致密烧结加工后的坯件以形成成型体。
文档编号C22C19/05GK102528039SQ20111042093
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者E·霍克, G·策尔曼, I·维塞尔, J·哈亨贝格, L·弗尔克尔, M·福尔曼, R·施泰因克, S·费歇 申请人:德固萨有限责任公司