專利名稱：口腔修復用半貴金屬鑄造合金的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種貴金屬鑄造合金，具體是一種口腔修復用半貴金屬鑄造合金，用于牙科材料領域。
背景技術：
金及其合金在口腔醫學中有著悠久的應用歷史，最初牙科用金合金一般由金-銀-銅三種元素組成。在國外，從20世紀初以來，人們開始使用鉑族元素(特別是鈀和鉑)取代金，而形成了多種系列的牙科用金合金。美國牙科協會(ADA)以及ISO 1562根據合金的性能(強度和硬度)將金合金分為四類第一類為低強度合金，主要用于嵌體一類；第二類為中等強度合金，主要用于嵌體及高嵌體一類；第三類為高強度合金，適用于高嵌體、全冠和橋體等；第四類為超高強度合金，主要用于長橋、冠、3/4冠和支架等。由于第四類合金的優良力學性能和穩定性，可在臨床的多方面應用，適用性較廣而被廣泛使用。
為了保證合金具有良好的抗腐蝕性，國際牙科協會(FDI)規定金及鉑族元素含量在各類型合金中應不少于75、78、83％(重量)。到了20世紀70年代，由于經濟因素，逐步形成以金-銀-鈀為基體的相對廉價的金合金材料，通常含有(重量％)金20-60；銀0-20；鈀10-50；鉑0-15；銅0-15；錫或鋅0-5；及少量的晶粒細化元素銥和銠等，總的貴金屬的含量超過75％(重量)，以保證合金具有足夠的抗腐蝕效果。
經對現有技術的文獻檢索，發現有關專利有，歐洲專利EP0904765黃金色的牙科合金(Gold Colored Dental Alloy)，其組分重量百分比為金60-90％，銀0-20％，鈀0-7％，銅0-20％，鉑0-11％，其它含有少量的銦、錫、銥等。這些合金適用于牙科鑄造用冠、橋體、支架等多方面的應用。但是，沒有從根本上解決價格昂貴問題。美國專利US 3961420能用于牙科烤瓷修復的改進型白色金合金(Dental restoration combining dental porcelain and improved whitegold alloy)，其組分重量百分比為金50-54％，鈀27-31％，銀11-16％，其它含有少量的銦、錫、銠等。同樣是價格昂貴，而且由于鈀對合金有漂白作用，使合金變為淺黃色或白色，從而使合金失去良好的視覺效果。
發明內容
本發明針對現有技術中存在的不足，提供一種口腔修復用半貴金屬鑄造合金，使其在不降低合金的性能和臨床使用效果的前提下，具有良好的力學性能，既適用于臨床的多種使用要求，而且成本較低，又具有較好抗腐蝕性和抗過敏性。本發明主要適用于牙科鑄造用冠、橋、長橋和支架等。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明合金的成分及所占的重量百分比為金55.0～60.0，銀20.0～25.0，銅10.0～14.0，鈀3～8.0，鉑0～3.0，鋅0～4.0，銥0～0.3。與現有的同類貴金屬鑄造合金相比，本發明合金中金及貴金屬的含量降低約15％左右，降低了合金的成本。通過適當的熱處理工藝，使合金的力學性能遠遠超過ISO及美國牙科協會關于第四類即超高強度合金的標準。通過調整熱處理工藝，使合金得到均勻的顯微組織，從本質上提高合金的耐腐蝕性。
本發明合金中，金使合金有較強的抗腐蝕性和抗晦暗性，良好的鑄造性能、延展性和色澤；銅是主要的合金硬化元素，提高合金的硬度和強度，降低合金的熔點；銀可以降低合金密度，同時調節由Au和Cu元素引起的合金紅色，降低合金的熔點，增加合金的延伸率和延展性；鉑能提高合金的熔點，增加屈服強度，降低合金熱膨脹系數，同時，提高合金的耐腐蝕性和抗晦暗性；鈀提高合金的熔點，增加合金的硬度，改善其剛性，同時提高合金的抗腐蝕性和合金的強度。實驗也證明在三元系金-銀-銅合金中，鈀比鉑對提高合金強度有更強的作用；但合金中加入鈀的含量大于5％(重量)或者鉑的含量大于10％(重量)時，可導致合金失去黃金色的暖色調，使合金變為淺黃色或者白色；鋅在鑄造的過程中阻止金屬氧化吸氣的作用，增加流動性降低表面張力，提高合金的鑄造性能；銥為晶粒細化元素，有助于形成均勻的顯微結構，提高屈服強度和延伸率，同時提高合金的硬度和屈服強度。
合金的性能除了與合金的化學成份有關，還與合金的熱處理工藝有關。本發明通過調整傳統的熱處理工藝，使合金硬化溫度由傳統的450℃降低到300℃。硬化處理15～30分鐘后，合金無氧化，表面不變色，合金顯微組織均勻，從本質上提高合金的抗腐蝕性。同時，降低合金中金、鈀等貴金屬元素的含量，使合金又具有相對廉價的價格。
本發明合金可在真空感應或非自耗電弧熔煉，熔煉后的合金在真空爐中澆入預制模型(銅模)中，冷卻、取模、冷扎后，切斷成規格為1.0mm×10.0mm×7.3mm，重量約為1g/片的成品。
本發明口腔修復用半貴金屬鑄造合金與現有合金相比，具有以下優點(1)成本低合金成分調整后，金及其它貴金屬含量在60～65％的范圍內。與背景技術的合金相比，合金中貴金屬的總含量降低了15％以上。
(2)具有良好的力學性能和可加工性在硬化狀態下，合金屈服強度(σ0.2)可達740MPa；斷裂強度(σb)可達820MPa以上；而延伸率(δ)可達6％以上。本發明合金的力學性能遠遠超過美國牙科協會(ADA)標準中規定(第四類超高強度合金，在硬化態下的屈服強度為σ0.2＝450MPa，延伸率為δ＝3％)的要求。
(3)合金的熱處理工藝簡單調整傳統的硬化處理工藝，降低合金的硬化處理溫度。本合金的硬化溫度為300℃，保溫15～30min后，合金表面無氧化層，不變色；同時，合金顯微組織均勻，從本質上提高了合金的抗腐蝕性能。
具體實施例方式
以下結合本發明內容提供實施例實施例一配制合金，其成份為(重量百分比)金56，銀24.5，銅13，鈀5.2，鋅0.7，鉑0.5，銥0.1。
經真空熔煉或非自耗電弧熔煉成均勻塊狀合金，并加工成薄片成品。經電弧或感應溶化，澆鑄成各種口腔修復成品或力學性能檢驗試樣。樣品或試樣在700℃下保溫15分鐘，進行固溶處理；再在300℃下保溫20分鐘后，進行時效處理，測得合金的性能數據為顏色黃色，密度13.7g/cm3，熔化范圍880-945℃，屈服強度(Hard)σ0.2＝745±20MPa，斷裂強度(Hard)σb＝820±20MPa，延伸率(Hard)δ≥6％，維氏硬度Hv＝250±10。
實施例二配制合金，其成份為(重量％)金55，銀23，銅10，鈀7，鋅4，鉑0.7，銥0.3。
經真空熔煉或非自耗電弧熔煉成均勻塊狀合金，并加工成薄片成品。經電弧或感應溶化，澆鑄成各種口腔修復成品或力學性能檢驗試樣。樣品或試樣在700℃下保溫15分鐘，進行固溶處理；再在300℃下保溫15分鐘后，進行時效處理，測得合金的性能數據為顏色黃色，密度13.6g/cm3，熔化溫度范圍870-930℃，屈服強度(Hard)σ0.2＝720±20MPa，斷裂強度(Hard)σb＝790±20MPa，延伸率(Hard)δ≥8％，維氏硬度Hv＝240±10。
實施例三配制合金，其成份為(重量％)金60，銀20，銅14，鈀3，鋅1，鉑1.9，銥0.1。
經真空熔煉或非自耗電弧熔煉成均勻塊狀合金，并加工成薄片成品。經電弧或感應溶化，澆鑄成各種口腔修復成品或理化性能檢驗試樣。樣品或試樣在700℃下保溫15分鐘，進行固溶處理；再在300℃下保溫30分鐘后，進行時效處理，測得合金的性能數據為顏色黃色，密度13.9g/cm3，熔化溫度范圍875-930℃，屈服強度(Hard)σ0.2＝740±20MPa，斷裂強度(Hard)σb＝815±20MPa，延伸率(Hard)δ≥7％，維氏硬度Hv＝245±10。
實施例四配制合金，其成份為(重量％)金57，銀25，銅12，鈀3，鋅0，鉑3，銥0。
經真空熔煉或非自耗電弧熔煉成均勻塊狀合金，并加工成薄片成品。經電弧或感應溶化，澆鑄成各種口腔修復成品或理化性能檢驗試樣。樣品或試樣在700℃下保溫15分鐘，進行固溶處理；再在300℃下保溫30分鐘后，進行時效處理，測得合金的性能數據為顏色黃色，密度13.8g/cm3，熔化溫度范圍870-940℃，屈服強度(Hard)σ0.2＝720±20MPa，斷裂強度(Hard)σb＝805±20MPa，延伸率(Hard)δ≥7.5％，維氏硬度Hv＝240±10。
實施例五配制合金，其成份為(重量％)金58，銀20，銅13，鈀8，鋅1，鉑0，銥0。
經真空熔煉或非自耗電弧熔煉成均勻塊狀合金，并加工成薄片成品。經電弧或感應溶化，澆鑄成各種口腔修復成品或理化性能檢驗試樣。樣品或試樣在700℃下保溫15分鐘，進行固溶處理；再在300℃下保溫30分鐘后，進行時效處理，測得合金的性能數據為顏色黃色，密度13.8g/cm3，熔化溫度范圍870-930℃，屈服強度(Hard)σ0.2＝730±20MPa，斷裂強度(Hard)σb＝810±20MPa，延伸率(Hard)δ≥7％，維氏硬度Hv＝235±10。
權利要求
1.一種口腔修復用半貴金屬鑄造合金，其特征在于，其成分及所占重量百分比金55.0～60.0，銀20.0～25.0，銅10.0～14.0，鈀3～8.0，鉑0～3.0，鋅0～4.0，銥0～0.3。
2.按權利要求1所述的口腔修復用半貴金屬鑄造合金，其特征是，通過真空感應或非自耗電弧熔煉，獲得合金塊體，并加工成薄片成品。
3.按權利要求2所述的口腔修復用半貴金屬鑄造合金，其特征是，經電弧或感應溶化，澆鑄成各種口腔修復成品。
4.按權利要求3所述的口腔修復用半貴金屬鑄造合金，其特征是，口腔修復成品，理化性能檢測試樣的熱處理工序為700℃下保溫15分鐘，進行固溶處理，再在300℃下保溫15～30分鐘后，進行時效處理。
全文摘要
一種口腔修復用半貴金屬鑄造合金，用于牙科材料領域。本發明合金的成分及所占重量百分比金55.0～60.0，銀20.0～25.0，銅10.0～14.0，鈀3～8.0，鉑0～3.0，鋅0～4.0，銥0～0.3。與現有的同類貴金屬鑄造合金相比，本發明合金中金及貴金屬的含量降低約15％左右，降低了合金的成本。通過適當的熱處理工藝，使合金的力學性能遠遠超過ISO及美國牙科協會關于第四類即超高強度合金的標準。通過調整熱處理工藝，使合金得到均勻的顯微組織，從本質上提高合金的耐腐蝕性。
文檔編號A61K6/04GK1584078SQ200410024699
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月27日 優先權日2004年5月27日
發明者潘留國, 王健農, 丁冬雁 申請人:上海交通大學