DE3624377A1 - Verwendung einer korrosionsbestaendigen, nickelfreien kobalt-chrom-legierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer korrosionsbeständigen, nickelfreien Kobalt-Chrom-Legierung als Werkstoff zur Herstellung von medizinischen Implantaten und festsitzenden Dentalprothesen.

Unter Berücksichtigung von Kostengesichtspunkten sind in der Dentalprothetik bisher überwiegend zwei Arten von Unedelmetallgußlegierungen verwendet worden, nämlich für die Herstellung von festsitzenden und herausnehmbaren Dentalprothesen. Für den herausnehmbaren Zahnersatz haben sich die in DIN 13912 genormten Kobalt-Chrom-Legierungen bewährt. Beim festsitzenden Zahnersatz, bei dem das Metallgerüst üblicherweise mit Keramik verblendet wird, kommt es insbesondere auf eine ausgezeichnete Haftung der keramischen Verblendung mit dem Grundmetall an. Dies bedeutet, daß der Ausdehnungskoeffizient vorzugsweise im Bereich von 14 bis 16 × 10^-6K^-1 liegen muß.

Die bekannten Kobalt-Chrom-Legierungen für den herausnehmbaren Zahnersatz (vgl. beispielsweise DE-PS 35 10 331) sind für die Anwendung als Aufbrennlegierung nicht geeignet, da sie während des Abkühlens einer Phasenumwandlung von der kubisch-raumzentrierten in die hexagonale Phase unterliegen; dies führt zu einer relativ hohen Härte der Legierung. Für den festsitzenden Zahnersatz sind jedoch Härtewerte oberhalb 320 HV unerwünscht, da sie die Bearbeitbarkeit, wie z. B. Schleifen und Polieren der aus der Gußlegierung hergestellten Prothesen, erschweren. Für den Dentaltechniker sind für diesen speziellen Anwendungsfall Werkstoffe mit niedriger Vickershärte geeignet. Außerdem sollen diese Werkstoffe genügend korrosions- und oxidationsbeständig sein und sich leicht gießen lassen.

Grundsätzlich sind auch schon Kobalt-Chrom-Legierungen für die Verwendung von festsitzendem Zahnersatz vorgeschlagen worden (vgl. beispielsweise DE-PS 35 10 331). Allerdings weisen diese Legierungen in der Regel Härtewerte oberhalb 320 HV auf.

Gegen die weiterhin bishr vielfach verwendeten Nickel- Chrom-Legierungen (vgl. z. B. US-PS 39 48 653) wurden in jüngster Zeit Bedenken wegen der karzinogenen Wirkung des Nickels geäußert.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für die eingangs genannten Anwendungsfälle eine korrosionsbeständige, nickelfreie Kobalt-Chrom-Legierung zur Verfügung zu stellen, die keiner nachteiligen Phasenumwandlung unterliegt und die aufgrund einer niedrigen Härte leicht bearbeitbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in der Verwendung einer korrosionsbeständigen, nickelfreien Kobalt-Legierung aus 15 bis 24% Chrom, 2 bis 15% Eisen, 3 bis 10% Molybdän, Rest Kobalt einschließlich geringer Desoxidations- und Verarbeitungszusätze mit einem im wesentlichen kubisch-flächenzentrierten Gefüge und einer Härte unterhalb etwa 320 HV vorzugsweise unter 270 HV als Werkstoff zur Herstellung von medizinischen Implantaten und festsitzenden Dentalprothesen.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Kobalt-Chrom-Legierungen keiner nachteiligen Phasenumwandlung in die hexagonale Phase unterliegen, so daß diese Legierungen beispielsweise nach der für die Verblendung mit geeignetem dentalkeramischen Werkstoff erforderlichen Wärmebehandlung keine erhöhten Härtewerte aufweisen.

Untersuchungen haben ferner ergeben, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen bei Beachtung der maximal zulässigen Grenzen für den Chrom- und Molybdängehalt kaltumformbar sind und damit sogar als Knetlegierung eingesetzt werden können.

Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen nicht mehr als jeweils 0,05% Kohlenstoff und Stickstoff, weil beide Elemente eine Härtung verursachen. Besonders vorteilhaft sind Legierungen, die 18 bis 21% Chrom, 2 bis 8% Eisen, 6 bis 8% Molybdän und als Rest abgesehen von üblichen Desoxidations- und Verarbeitungszusätzen Kobalt enthalten.

Es hat sich ferner herausgestellt, daß es besonders günstig ist, den Molybdängehalt der Legierung teilweise durch Wolfram zu ersetzen, wobei das Verhältnis von Wolfram zu Molybdän vorzugsweise kleiner als 3 gewählt wird. Weiterhin ist es zweckmäßig, den jeweiligen Eisengehalten der Legierung ganz oder teilweise durch bis zu 10% Mangan zu ersetzen, um eine gute Haftung der Legierung mit der Dentalkeramik zu erreichen.

Weitere Verbesserungen der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen, insbesondere hinsichtlich einer erhöhten Haftfestigkeit mit der Keramik, lassen sich durch Zugabe von 0,5 bis 1% Titan und/oder durch bis zu 2,5% Kupfer erreichen. Die kubisch-flächenzentrierte Phase dieser Legierungen kann weiterhin durch Zugabe von bis zu 15% Palladium stabilisiert werden. Die Bearbeitbarkeit läßt sich ferner dadurch verbessern, daß man der Legierung außerdem noch bis zu 2% Silber zusetzt.

Anhand von einigen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden noch näher erläutert. An insgesamt 6 erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen (Leg. 1 bis 6, wobei jeweils C _max ≦ωτ 0,03%, N _max ≦ωτ 0,03%) und einigen Vergleichslegierungen wird nachstehend gezeigt, wie kritisch die Zusammensetzung der jeweiligen Beispiellegierung ist, um die gewünschte Eigenschaftskombination zu erreichen. Die Zusammensetzung der Beispiellegierungen ist in Tabelle 1 jeweils in Gew.% angegeben.

Tabelle 1

Die Vickershärte, der mittlere Wärmeausdehnungskoeffizient a _th im Temperaturbereich von 20 bis 500°C wurde für die Beispiellegierungen ermittelt. In ergänzenden Korrosionsversuchen wurde ferner die jeweilige Korrosionsbeständigkeit nachgewiesen, und zwar in kochender 10%iger HCl und in künstlichem Speichel nach Fusayama. Sämtliche Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen weisen nicht nur ein stabiles kubisch-flächenzentriertes Gefüge auf, sondern besitzen sowohl eine gute Haftfestigkeit mit geeignetem Keramikmaterial als auch eine hervorragende Verformbarkeit. Diese Eigenschaftskombination ist insbesondere für notwendig werdende Wärmebehandlungen und zusätzliche Feinarbeiten an den Dentalprothesen von großer Bedeutung.

Tabelle 2

Claims (9)

1. Verwendung einer korrosionsbeständigen, nickelfreien Kobalt-Chrom-Legierung aus 15 bis 24% Chrom, 2 bis 15% Eisen, 3 bis 10% Molybdän, Rest Kobalt einschließlich geringer üblicher Desoxidations- und Verarbeitungszusätze, mit einem im wesentlichen kubisch-flächenzentrierten Gefüge und einer Härte unterhalb etwa 320 HV vorzugsweise unter 270 HV als Werkstoff zur Herstellung von medizinischen Implantaten und festsitzenden Dentalprothesen.

2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen auf jeweils maximal 0,05% begrenzten Gehalt an Kohlenstoff und Stickstoff als Werkstoff für den in Anspruch 1 genannten Zweck.

3. Verwendung einer Legierung gemäß Anspruch 1 oder 2 aus 18 bis 21% Chrom 2 bis 8% Eisen, 6 bis 8% Molybdän, Rest Kobalt einschließlich geringer Desoxidations- und Vearbeitungszusätze für den in Anspruch 1 genannten Zweck.

4. Verwendung einer Legierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Molybdängehalt teilweise durch Wolfram ersetzt ist, mit der Maßgabe, daß das Verhältnis der Gewichtsanteile von Wolfram zu Molybdän kleiner als 3 ist, für den in Anspruch 1 genannten Zweck.

5. Verwendung einer Legierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Eisengehalt ganz oder teilweise durch bis zu 10% Mangan ersetzt ist, für den in Anspruch 1 genannten Zweck.

6. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die außerdem 0,5 bis 1% Titan und bis zu 3% Kupfer enthält, für den in Anspruch 1 genannten Zweck.

7. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die außerdem bis zu 15% Palladium enthält, für den in Anspruch 1 genannten Zweck.

8. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die zusätzlich bis zu 2% Silber enthält, für den in Anspruch 1 genannten Zweck.

9. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die außerdem noch bis zu 10% Vanadium enthält, für den in Anspruch 1 genannten Zweck.