Применение способа литья дентальных изделий газодинамическим ударом при изготовлении цельнолитых металлокерамических каркасов.

Киевская медицинской академия последипломного образования

В настоящее время в ортопедической стоматологии широкое распространение получили металлокерамические зубные протезы. Это связано с хорошими косметическими показателями, высокой износостойкостью керамики и появлением качественных керамических материалов с низкой температурой нанесения на металлический каркас. Основные осложнения связаны с изготовлением цельнолитого металлического каркаса и качеством металла в каркасе, которое зависит от способа его получения.

При изготовлении каркасов металлокерамических протезов необходимо рассматривать 4 стадии:

В качестве шихтовых или исходных материалов для литья под облицовку керамикой используются Со-Сг, Ni-Сг-сплавы, сплавы благородных металлов и Ti.

Следует отметить, что во многих странах Западной Европы отказались от использования Ni - Сг-сплавов из-за их канцерогенности [4].

В Украине наибольшее распространение получили Со—Сг и Ni—Сг-сплавы эвтектического состава, представляющие собой сложные многокомпонентные системы, которые состоят из основы (матрицы) Со или Ni, в которой неким образом распределены карбиды, нитриды, интермиталиды, включения и другие фазы, причем отличающиеся между собой как температурой плавления, удельным весом, геометрической формой, размерами, так и другими физическими и химическими свойствами.

Основным способом плавки и заливки металла до недавнего времени была плавка на воздухе, при которой структура металла окислялась, насыщалась вредными компонентами от формовочных масс, увеличивалась его газонасыщенность, что особенно проявлялось при изготовлении металлокерамических протезов.

Вследствие этого появлялись такие осложнения, неравномерный оксидный слои, плохое соединение оксида с металлом, газование металла при обжиге керамики в вакууме и необходимость неоднократной дегазации каркаса в металлокера-мической печке, что увеличивало количество обжигов керамики и, в конечном итоге, приводило к ухудшению качества керамического покрытия и сколам керамики.

При заливке жидкого металла в форму на воздухе наиболее распространенным центробежным способом литья кроме газонасыщения (см. журнал «Зубное протезирование» № 1 за 2002 год) происходит процесс так называемой гравитационной ликвации (неравномерное распределение фаз по изделию). Под действием центробежных сил более тяжелые фазы в жидком металле перемещаются по направлению их действия и создают тем самым неравномерность химического состава по высоте изделия [1, стр. 45].

При получении отливок зубных протезов дополнительный вклад в изменение химического состава вносят высокие скорости кристаллизации. Диффузионные процессы по выравниванию состава не успевают произойти в полной мере, и поэтому сплав не достигает состояния фазового равновесия. Такая кристаллизация называется неравновесной; она является физико-химической основой процесса зональной ликвации.

Это объясняется тем, что вначале происходит кристаллизация более тугоплавких фаз, которые вытесняют более легкоплавкие фазы в область более высоких температур (литок, фасетка, литниковая система и др.) [1, стр. 51].

При таких условиях нанесение керамической массы даже при последующей термической обработке в печи для обжига керамики является довольно рискованным процессом, осложнения могут проявиться не только в период изготовления, но и в процессе носки за счет внутренних напряжений в каркасе, которые увеличиваются на протяжении функционирования протеза.

Термическая обработка каркаса в печке для обжига керамики в вакууме не дает возможности убрать из него все газообразные компоненты и внутреннее напряжение, поскольку обработка производится при твердой фазе каркаса, а дальнейшее увеличение температуры может привести к деформации протеза (симптом провисания).

Постоянно растущие требования к качеству металла металлокерамического каркаса привели к появлению на рынке вакуумных литейных установок. И технологии это понятно — ведь получение качественного изделия может быть достигнуто только с помощью применения современных наукоёмких технологий и оборудования.

Максимально избавиться от изменений химического состава и получать металлические изде- лия высокого качества позволяет «Способ литья дентальных изделий с помощью газодинамического удара» (Патент UA № 42889 от 21.04.2000 г.), разработанный сотрудниками ООО «Медгарант» совместно с кафедрой ортопедической стоматологии КМАПО им. Шупика.

Данный способ реализован в конструкции литейной установки модели «П-2000» патент Украины № 42890 от 10.05.2000 г., в которой камера плавки и камера заливки разделены.

Это дало возможность регулировать все основные технологические параметры при изготовлении металлокерамических каркасов:

- степень вакуумизации, давление аргона и его температура нагрева при заливке;

- направленность кристаллизации при охлаждении;

- проведение дегазации с температурой плавления металла в вакууме 10-1 тор, т. е. в 100 раз ниже, чем в керамической печи при обжиге керамики.

Таким образом, металлическое изделие на всех стадиях изготовления не контактирует с атмосферой, что позволяет получать металл, не отличающийся по химическому составу от исходного. Основные преимущества способа литья дентальных изделий с помощью газодинамического удара можно оценить по основным физико-химическим характеристикам, приведенным в таблицах 1, 2, 3, 4. Преимущества вакуумного литья и заливки в вакууме приведены в таблице 5.

Достоинства вакуумного литья над центробежным приведены в таблице 6. Этот способ литья имеет целый ряд преимуществ и основное из них — это высокое качество металла в изделии как по химическому составу, физико-механическим свойствам, так и по формам получаемого металлического каркаса.

Опыт применения данного способа литья в клинике ООО «Медгарант» и КМАПО им. Шупика позволил изготавливать только Со—Сг-конструкции и отказаться от использования в практических работах от Ni сплавов. Появилась возможность изготавливать более тонкостенные конструкции с улучшенными механическими и физическими свойствами. Это дало возможность реже применять девитализацию зубов при изготовлении сложных конструкций и в большем объеме сохранять твердые ткани зубов.

Врачи-практики уверены в качествах металлокерамических каркасов, т. к. при их использовании отсутствуют осложнения, связанные с качеством металла в изделии (газование металла на стадии изготовления, скол керамики с опаком, сколы за счет внутренних напряжений). Повышается качество металла, стабилизируется химический состав и улучшается структура, повышается коррозионная стойкость и сцепление оксида с металлом, достигается благоприятное сочетание физико-механических свойств (упругость, твердость, пластичность). В бюгельных протезах, отлитых способом литья с применением газодинамического удара, уменьшается количество переломов кламмеров, улучшается качество полировки изделия за счет большей плотности металла. Новая технология позволяет получать бюгельные и базисные конструкции уникальных весовых параметров 5-7 г при достижении высоких механических характеристик.

1. Воздвиженский В.М., Грачев В.А., Спасский В. В. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении. — Москва: Машиностроение, 1984.

2. Цибрык А.Н. Физико-химические процессы в контактной зоне металл—форма. — Киев: Наукова Думка, 1977.

3. Симе Ч., Хагель В. Жаропрочные сплавы. — Москва: Металлургия, 1976.

4. Ершов Ю.А., Плетнева Т.В. Механизмы токсичного действия неорганических соединений. — Москва: Медицина, 1985.

5. Жулев Е.Н. Теория, кли- ника и лабораторная техника / 2-е издание. — Нижний Новгород: Издательство Нижегородской государственной медицинской академии, 1998.

6. Щербаков А.С., Гаврилов Е.И., Трезубое В.Н., Жулев Е.Н. Ортопедическая стоматология / 5-е издание. — Санкт-Петербург: ИКФ «ФОЛИАНТ», 1998.