Brevet FR2662072A1 — publié le 19911122

i PROCEDE DE MOULAGE PAR COULEE DE METAUX DENTAIRES La présente invention porte sur un procédé de moulage par coulée de métaux dentaires, tels que le titane, adaptés pour réaliser des châssis de placage, des pinces, etc, dans le domaine de la technique dentaire, procédé qui permet à des produits de qualité élevée, sans défauts de coulée ni cavités de coulée, d'être coulés par fusion de lingots de métaux dentaires par une décharge en arc. Dans le domaine de la technique dentaire, le titane est utilisé pour le moulage par coulée de plaques, de pinces, etc, parce qu'il est de poids léger, qu'il présente une certaine ou bonne résistance, et qu'il est excellent en ce qui concerne la résistance à la corrosion et la bioaffinité. Jusqu'ici, les châssis métalliques, etc, utilisés, par exemple, pour des couronnes ou des couronnes de porce- laine fusionnée à du métal, étaient coulés par fusion de métaux dentaires dans l'atmosphère à l'aide de techniques appropriées, telles que la fusion haute fréquence et la coulée des métaux fondus dans des moules, parce que les métaux dentaires sont des alliages de métaux nobles relati- vement difficiles à oxyder Etant donné que le titane mentionné ci-dessus a la propriété d'être susceptible de subir une oxydation, il doit être fondu dans une atmosphère d'un gaz inerte, tel que l'argon Pour satisfaire une telle demande, on s'en est rapporté à une technique de moulage par coulée, dans laquelle des lingots de métaux dentaires sont fondus par une décharge en arc et les métaux fondus obtenus sont versés dans des moules. Conformément à cette technique de moulage par coulée, une électrode à arc disposée en partie supérieure dans une chambre de fusion hermétiquement scellée, et un creuset fait d'un matériau électriquement conducteur est positionné juste au-dessous de l'électrode à arc L'élec- trode à arc et le creuset étant connectés respectivement à une cathode et à une anode, le lingot de métal dentaire devant être coulé est tout d'abord placé sur le creuset. Après la mise sous vide, la chambre de fusion est ensuite remplie d'un gaz inerte, tel que l'argon, jusqu'à ce que sa pression interne s'élève à une pression à peu près égale à la pression atmosphérique Ensuite, le lingot est fondu par des arcs qui sont produits à partir de l'électrode à arc Fina- lement, le métal fondu est versé dans une chambre de moule par l'entrée d'un moule situé dans celle-ci, ladite chambre de moule qui est séparée de ladite chambre de fusion par une paroi de séparation dotée d'un trou traversant formé dans sa partie positionnée au-dessous dudit creuset. Lorsque le titane est utilisé avec cette technique de moulage par coulée, il doit être rapidement versé dans le moule par son entrée, en partie parce que son point de fusion est supérieur à ceux des métaux dentaires courants, et en partie parce que le titane doit être coulé avec le moule maintenu à la température ambiante, pour qu'il se refroidisse et se solidifie rapidement en raison du fait qu'il réagit avec le matériau du moule à une température élevée comme lors de la coulée des alliages courants de métaux nobles En d'autres termes, le titane doit être versé sous pression dans le moule par augmentation de la pression dans la chambre de fusion pour réaliser une différence de pression entre la chambre de fusion et la chambre du moule. Le moule utilisé est réalisé à partir de matières pour coulée en modèle perdu, se composant d'une combinaison liant/agrégat De façon plus spécifique, le liant et l'agrégat sont malaxés ensemble avec de l'eau ou un liquide choisi pour donner une bouillie Après cela, un modèle de cire est noyé dans la bouillie et, après durcissement, on fait suivre par une élimination de la cire par combustion à environ 7001 C dans le four. En raison du fait qu'une telle matière pour coulée en modèle perdu présente une certaine perméabilité à l'air, une telle matière pour coulée en modèle perdu peut être utilisée pour le moulage par coulée d'alliages de métaux nobles faisant partie de châssis métalliques, etc, utilisés pour des couronnes ou des couronnes de porcelaine fusionnée à du métal La raison en est que s'il est pressurisé avec une différence de pression réalisée entre les chambres de fusion et de moule, une augmentation de la pression de gaz dans le moule est supprimée, en raison de sa perméabilité à l'air, de telle sorte que le métal dentaire fondu puisse être facilement versé dans le moule. Cependant, parmi les matières courantes pour coulée en modèle perdu, il y a une matière pour coulée en modèle perdu liée au gypse, utilisant le gypse comme liant A 7001 C ou au-dessus, cette matière augmente en perméabilité à l'air et diminue en résistance à la chaleur, étant donné que le gypse se décompose thermiquement à cette température et ne peut donc pas conserver sa forme cristalline Par exemple, lorsqu'un métal dentaire à température élevée, comme le titane, est coulé avec cette matière pour coulée en modèle perdu, ils réagissent ensemble pour provoquer le dégagement de gaz dans une quantité telle que les gaz ne puissent pas s'échapper seulement grâce à la perméabilité à l'air propre que possède la matière pour coulée en modèle perdu Ceci provoquerait une augmentation de la pression dans la région de coulée du moule, rendant impossible de verser la quantité prédéterminée du métal dentaire fondu dans le moule Sinon, des gaz seraient entraînés dans le métal fondu, donnant naissance à des cavités Pour couler un métal dentaire à température élevée, utilisation a ainsi été faite d'une matière de coulée en modèle perdu liée au phosphate, utilisant un phosphate comme liant Avec cette matière de type au phosphate, dans laquelle le liant phosphate se combine avec un oxyde métallique pour former un produit amorphe, les émissions de gaz sont limitées même lors du chauffage à des températures élevées, étant donné qu'il ne subit pas ou subit peu de changement d'état et qu'il est de résistance à la chaleur accrue Cependant, ceci conduit à l'autre défaut que sa perméabilité à l'air est gravement limitée Pour cette raison, il a été proposé d'utiliser des agrégats grossiers pour une perméabilité à l'air accrue, réduisant par là une élévation de pression dans les régions de coulée des moules lorsque le métal dentaire fondu est versé dans ceux-ci Cependant, ce procédé rend rugueuses les surfaces des produits de moulage par coulée, mais, néanmoins, ne permet pas d'obtenir une perméabilité à l'air suffisante. Ainsi, lorsqu'il n'est pas obtenu de perméabilité à l'air suffisante, la pression interne de la région de coulée dans le moule est trop augmentée pour verser la quantité prédéterminée de métal dentaire fondu dans le moule. Ceci donne naissance à des désavantages tels que des défauts de coulée et l'entraînement de gaz dans la masse métallique en fusion, conduisant à des cavités de coulée. La fusion par arc d'un lingot de métal dentaire aux environs de la pression atmosphérique amène les arcs à se concentrer sur des points locaux sous les influences du souffle magnétique, etc, rendant souvent impossible sa fusion uniforme et amenant par là le lingot de métal dentaire à être chauffé localement à des température élevées Avec le lingot de métal dentaire fondu dans sa totalité, le métal dentaire fondu réagit avec le matériau du creuset Pour empêcher cela, des mécanismes spéciaux supplémentaires pour déplacer les électrodes sont nécessaires. Pour remédier aux défauts mentionnés ci-dessus de la technique antérieure, la présente invention vise à proposer un procédé de moulage par coulée de métaux dentaires qui peut produire des moulages par coulée bien lissés, par une fusion par arc stable, sans crainte de provoquer de défauts ni de cavités de coulée. La Société déposante a réalisé des études appro- fondies pour atteindre l'objectif mentionné ci-dessus et a ainsi inventé un procédé de moulage par coulée de métaux dentaires avec un appareil de coulée comprenant une chambre de fusion dans laquelle sont disposés une électrode à arc en partie supérieure et un creuset formé d'un matériau conduc- teur de l'électricité, positionné au-dessous de ladite élec- trode à arc, et une chambre de moule qui est séparée de ladite chambre de fusion par une paroi de séparation ayant un trou traversant en une position située au-dessous dudit creuset et qui sert de logement à un châssis de moule recevant un moule doté d'un évent ouvert allongé, positionné au-dessous dudit trou traversant, ladite chambre de fusion communiquant hermétiquement avec ladditechambre de moule par ledit moule, ledit procédé étant caractérisé par le positionnement d'un lingot de métal dentaire sur ledit creuset, la mise sous vide desdites chambres de fusion et de moule, l'introduction d'une petite quantité d'un gaz inerte dans ladite chambre de fusion à une pression telle qu'elle induit une décharge en arc sur toute la surface supérieure dudit lingot, réalisant par là la fusion dudit lingot placé sur ledit creuset par une décharge en arc provenant de ladite électrode à arc, le versement du métal fondu ainsi obtenu dans ledit moule par son entrée, et l'introduction immédiate d'une quantité supplémentaire du gaz inerte dans ladite chambre de fusion pour augmenter sa pression interne jusqu'à un niveau approprié pour le moulage par coulée. Conformément à cette invention, une fusion par arc uniforme de lingots de métaux dentaires peut être obtenue, étant donné que l'on peut empêcher la décharge en arc locale en maintenant basse la pression du gaz interne de la chambre de fusion dans laaquelleils sont positionnés. L'inconvénient des défauts et des cavités de coulée est provoqué par le fait que la pression interne du moule, augmente lorsque le métal dentaire fondu est versé dans l'entrée du moule, étant donné qu'il est difficile de conférer une perméabilité à l'air suffisante à la matière de moulage en modèle perdu Conformément à cette invention, on peut obtenir de tels moulages par coulée, exempts de défauts ou de cavités, en maintenant basse la pression interne des chambres de fusion et de moule jusqu'à ce que les lingots de métaux dentaires soient fondus et versés dans le moule par son entrée, et en introduisant une quantité supplémentaire du gaz inerte dans la chambre de fusion immédiatement après le versement du métal fondu dans le moule par son entrée. Conformément à un mode de réalisation préféré de cette invention, dans lequel la quantité supplémentaire du gaz inerte est rapidement introduite dans la chambre de fusion par l'intermédiaire d'un réservoir de gaz positionné au voisinage de la chambre de fusion, il est possible d'obtenir des moulages par coulée de qualité encore supérieure Ceci n'est jamais obtenu avec des bouteilles à gaz inerte courantes qui ne peuvent pas fournir de grands volumes à un moment donné. La présente invention va maintenant être expliquée, sur la base d'un exemple, avec référence aux dessins annexés, sur lesquels: la Figure 1 est une vue illustrant une partie importante d'un mode de réalisation de l'appareil de moulage par coulée pour la mise en oeuvre de cette invention; la Figure 2 est une vue graphique montrant les varia- tions de pression dans les chambres de fusion et de moule, lorsque le procédé de cette invention est mis en oeuvre avec l'appareil de moulage par coulée de la Figure 1; la Figure 3 représente des vues montrant l'état des arcs lorsque la pression régnant dans la chambre de fusion est 3 (A) sensiblement égale à la pression atmosphérique, 3 (B) dans une condition préférée, et 3 (C) dans un état proche du vide. Pour mettre en oeuvre le procédé de cette inven- tion, il est tout d'abord prévu un système de coulée maintenu hermétiquement, divisé par une paroi de séparation lb ayant un trou traversant lba en une chambre de fusion 1 et une chambre de moule 2, comme représenté sur la Figure 1 La chambre de fusion 1, de préférence conjointement avec la chambre de moule 2, est placée sous un vide substantiel au moyen d'une pompe à vide 9, et elle est agencée pour être alimentée en un gaz inerte, tel que l'argon, par l'intermédiaire d'une source 8 d'alimentation de gaz inerte. Au voisinage de la chambre de fusion 1 et quelque part sur une canalisation faisant communiquer la source de gaz 8 et la chambre de fusion 1, est, de préférence, disposé un réservoir 11, qui est adapté pour recevoir le gaz inerte provenant de la source de gaz 8 et pour l'introduire dans la chambre de fusion 1, rapidement Cette canalisation comprend une vanne électromagnétique pour réguler la quantité du gaz inerte introduit Dans la chambre de fusion 1, se trouve une électrode à arc 3, disposée en partie supérieure et un creuset 4, formé d'un matériau conducteur de l'électricité, qui est situé juste au-dessous de l'électrode à arc 3, ladite électrode à arc 3 et ledit creuset 4 étant connectés respectivement à une cathode et à une anode De préférence, le creuset 4 utilisé est adapté pour pivoter vers le haut ou vers le bas autour d'un arbre horizontal 4 a comme représenté sur la Figure 1 Cependant, d'autres types préférables de creusets, par exemple, ceux ayant une ouverture pouvant s'ouvrir dans le fond (non représenté), peuvent être utilisés Dans cette disposition, la chambre de moule 2 est positionnée juste au-dessous du trou traversant lba, formé dans la paroi de séparation lb située au-dessous du creuset 4, et elle renferme un châssis de moule cylindrique 6, qui est ouvert à sa partie inférieure, comme représenté sur la Figure 1 Ensuite, un moule 5, comprenant un évent ouvert 5 a s'étendant à travers lui, est logé dans ce châssis de moule 6 La zone inférieure 6 b de ce dernier est en engagement fileté avec un support d'étanchéité 7, et sa zone supérieure 6 a vient en butée contre le côté inférieur de ladite paroi de séparation lb, pour assurer ainsi un scellement horizontal. Pour sceller ce châssis de moule 6, une garniture en V (non représentée) peut être disposée autour de sa zone supérieure 6 a, de telle sorte qu'elle vienne en butée contre le plan vertical du trou traversant lba dans la paroi de séparation lb Comme repré-senté sur la Figure 1, un trou de communication 6 c est formé à travers la zone inférieure 6 b du châssis de moule 6 ou le support d'étanchéité 7 (à travers la première dans ce mode de réalisation) Ainsi, la chambre de moule 2 communique avec la chambre de fusion 1 par l'évent ouvert 5 a ayant un diamètre très petit, qui peut être estimé être un "canal de communication" pour faire communiquer la région de coulée 5 b du moule 5 et son extérieur. La coulée des produits constitués par les métaux dentaires avec l'appareil de coulée peut être effectuée tout en contrôlant les pressions internes régnant dans les chambres de fusion et de moule 1 et 2, comme représenté sur la Figure 2 à titre d'exemple. Tout d'abord, le châssis de moule 6, dans laquelle le moule 5 est placé, est mis en place à l'intérieur de la chambre de moule 2, le support d'étanchéité 7 étant en engagement fileté avec sa zone inférieure 6 b Ensuite, on fait pivoter le châssis de moule 6 ou le support d'étanchéité 7 pour forcer le châssis de moule 6 à amener sa zone supérieure 6 a en engagement de scellement avec la paroi de séparation lb, et la porte 2 a est fermée pour rendre hermétique la chambre de moule 2 et la chambre de fusion 1. Dans cet état, la chambre de moule 2 communique avec la chambre de fusion 1 par l'intermédiaire du trou de communication 6 c formé à travers la zone inférieure 6 b du châssis de moule ou le support d'étanchéité 7 et de l'évent ouvert 5 a s'étendant à travers le moule 5. Ensuite, un lingot de métal dentaire 10 est placé sur le creuset 4 situé dans la chambre de fusion 1, et l'on fait suivre par la fermeture de la porte la pour maintenir la chambre de fusion 1 étanche à l'air. Dans cet état, la chambre de fusion 1 est mise sous vide au moyen de la pompe à vide 9, de sorte que la chammbre de moule 2 soit placée sous un vide substantiel Cependant, on préfère que la chambre de moule 2 soit, de façon analogue, mise sous vide par la pompe à vide 9 pour la placer sous un vide substantiel, étant donné que l'évent ouvert 5 a définit le canal ayant un petit diamètre. Après cela, une quantité sous forme de trace d'un gaz inerte, tel que l'argon, est adressée, à partir de la source de gaz, dans la chambre de fusion 1, à une pression telle qu'elle permet à une décharge en arc d'être produite sur toute la surface supérieure du lingot 10 La décharge en arc subséquente provenant de l'électrode à arc 3, fait fondre le lingot 10 placé sur le creuset 4 Dans le présent mode de g réalisation, l'électrode à arc 3 utilisée est réalisée en tungstène et elle a 4 mm de diamètre, et le lingot 10, en titane, sous la forme d'une colonne ayant un diamètre de mm et une hauteur de 12 mm, est placé sur le creuset 4. Lorsque l'électrode 3 est espacée de 7 mm du lingot de titane 10, la décharge en arc est induite sur toute la surface supérieure du lingot 10, à un courant d'arc de 250 A, dans une atmosphère d'argon gazeux de 6,7 x 102 à 2 x 104 Pa ( 5 à 150 Torr), comme représenté sur la Figure 3 (B). Cependant, si la chambre de fusion 1 est fixée à une pression à peu près égale à la pression atmosphérique, comme repré- senté sur la Figure 3 (A), les arcs deviennent alors si fins qu'ils se concentrent sur les extrémités du lingot 10 sous les influences du souffle magnétique, etc, provoquant sa fusion locale, et si la chambre de fusion 1 est maintenue à une pression à peu près égale au vide, comme représenté sur la Figure 3 (C), les arcs s'étalent alors de façon si large que le lingot 10 sera fondu Conformément à ce mode de réalisation, il est possible de faire fondre le lingot de métal dentaire 10 en un court espace de temps, quand même avec une efficacité améliorée, et d'établir une condition de pression sensible juste avant la coulée. Le métal dentaire ainsi fondu est versé dans le moule 5 par son entrée 5 a Si le creuset 4 est agencé pour pivoter vers le haut ou vers le bas autour de l'arbre hori- zontal 4 a, comme représenté sur la Figure 1, il est alors préféré de verser le métal fondu dans le moule 5 par son entrée 5 a, alors que le courant électrique reste maintenu entre l'électrode 3 et le creuset 4 La raison en est que, lorsque le creuset 4 est tourné vers le bas, la distance entre l'électrode à arc 3 et le métal fondu est telle, c'est- à-dire la distance entre les électrodes est telle, que la décharge en arc puisse s'arrêter automatiquement Comme résultat, le métal fondu peut être chauffé jusqu'immédiatement avant qu'il ne soit versé dans le moule par son entrée 5 a Lorsque le creuset 4 utilisé est agencé pour présenter une ouverture pouvant s'ouvrir dans le fond, la décharge en arc est arrêtée après la fusion du lingot de métal 10 Immédiatement après cela, l'ouverture est maintenue ouverte pour verser le métal fondu dans le moule 5 par son entrée 5 a. Juste après que le métal fondu ait été versé dans le moule 5 par son entrée 5 a, une quantité supplémentaire du gaz inerte, par exemple, l'argon, est adressée à partir de la source de gaz 8 dans la chambre de fusion 1, pour augmenter sa pression interne, ce qui permet d'appliquer une pression au métal fondu provenant de la chambre de fusion 1 Sur ce, les gaz présents dans le moule 5, qui est doté de l'évent ouvert 5 c, sont dissipés dans la chambre de moule 2 à travers cet évent ouvert 5 c et les trous de communication 6 c dans le châssis de moule 6 ou le support d'étanchéité 7 De cette manière, il est possible d'empêcher les gaz d'être comprimés à l'intérieur du moule 5 et d'augmenter la pression interne de la région de coulée 5 b du moule 5 Dans ce cas, alors qu'il y a une certaine augmentation de la pression dans la chambre de moule 2 due aux gaz présents dans le moule 5, la mise sous pression du métal fondu est correctement obtenue, l'état sous pression de métal dentaire fondu n'est pas empêché étant donné que les gaz pénétrant dans la chambre de moule 2 sont de très faible volume par rapport au volume de la chambre de fusion 1 A ce moment, le réservoir 11, ayant le même volume que celui de la chambre de fusion 1, situé au voisinage de la chambre de fusion 1, provoque des élévations de pression suffisamment rapides dans la chambre de coulée, permettant à la coulée d'être réalisée avec des capacités de coulée élevées. Conformément au procédé de coulée de cette invention, qui a été expliqué plus en détail, les métaux dentaires peuvent être moulés par coulée, par fusion par arc ayant lieu à une pression d'un gaz inerte, tel que l'argon gazeux, qui est si basse que les arcs s'étalent uniformément sur toute les surfaces supérieures des lingots de métaux dentaires pour les faire fondre simultanément dans leur tota- lité Ainsi, des défauts de fusion dus à une décharge en arc locale ou des désavantages, tels que la réaction des métaux dentaires avec les creusets, sont supprimés, alors que des moyens spéciaux pour déplacer les électrodes, etc sont superflus Les métaux dentaires ne sont pas susceptibles de subir une oxydation, étant donné que leurs processus de coulée à partir du versement jusqu'au durcissement se déroulent dans une atmosphère de gaz inerte Un versement rapide et non perturbé de métal dentaire fondu dans les moules est obtenu, en partie parce que la pression régnant dans le moule est maintenue basse lorsque les métaux dentaires fondus sont versés dans les moules et en partie parce qu'au fur et à mesure que les métaux dentaires fondus sont versés dans les moules, les gaz qui y sont contenus sont dissipés dans les chambres de moule par les évents ouverts, de sorte que les pressions internes des moules sont mainte- nues basses, ce par quoi, lorsque les métaux dentaires fondus sont versés dans les moules sous pression à une pression interne de chambre de fusion élevée, il est possible de maintenir une masse en fusion sous pression en aval des chambres de fusion vers les moules Etant donné que le métal dentaire fondu est adapté pour être versé dans des moules à une pression dans le moule qui est basse, les gaz se trouvent dans une condition de pression si basse qu'ils ne peuvent pas être entraînés dans le métal dentaire fondu Si la quantité supplémentaire du gaz inerte est adressée dans la chambre de fusion par l'intermédiaire d'un réservoir de gaz situé au voisinage de celle-ci, il est alors possible d'augmenter la vitesse de coulée, ce qui permet d'obtenir des moulages par coulée exempts de défauts ou de cavités Ainsi, des moulages par coulée bien lissés peuvent être obtenus à l'aide, comme matière de coulée en modèle perdu, d'une matière liée au phosphate, ayant une perméabilité à l'air limitée. Comme cela a été résumé ci-dessus, le présent procédé possède les divers avantages d'être capable de fournir des produits constitués par des métaux dentaires facilement et positivement, par fusion et coulée à basse pression, sans provoquer de défauts de coulée ni de cavités de coulée, et il représente ainsi un grand apport technique au domaine dentaire. REVENDICATIONS 1 Procédé de moulage par coulée de métaux dentaires avec un appareil de coulée comprenant une chambre de fusion ( 1) dans laquelle sont disposés une électrode à arc ( 3) en partie supérieure et un creuset ( 4) formé d'un matériau conducteur de l'électricité positionné au-dessous de ladite électrode à arc ( 3), et une chambre de moule ( 2) qui est séparée de ladite chambre de fusion ( 1) par une paroi de séparation ( 1 b) ayant un trou traversant (lba) en une position située au-dessous dudit creuset ( 4) et qui sert de logement à un châssis de moule ( 6) recevant un moule ( 5) doté d'un évent ( 5 a), ouvert, allongé, positionné au-dessous dudit trou traversant (lba), ladite chambre de fusion ( 1) communiquant hermétiquement avec ladite chambre de moule ( 2) par l'intermédiaire dudit moule ( 5), ledit procédé étant caractérisé par le positionnement d'un lingot de métal dentaire ( 10) sur ledit creuset ( 3), la mise sous vide desdites chambres de fusion ( 1) et de moule, l'introduction d'une petite quantité d'un gaz inerte dans ladite chambre de fusion à une pression telle qu'elle induit une décharge en arc sur toute la surface supérieure dudit lingot ( 10), réalisant par là la fusion dudit lingot ( 10) placé sur ledit creuset ( 4) par une décharge en arc provenant de ladite électrode à arc ( 3), le versement du métal fondu ainsi obtenu dans ledit moule ( 5) par son entrée ( 5 a), et l'introduction immédiate d'une quantité supplémentaire du gaz inerte dans ladite chambre de fusion ( 1) pour augmenter sa pression interne jusqu'à un niveau approprié pour le moulage par coulée. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite quantité supplémentaire du gaz inerte est rapidement introduite dans ladite chambre de fusion ( 1) par l'intermédiaire d'un réservoir de gaz ( 11) situé au voisinage de ladite chambre de fusion ( 1) pour augmenter la pression interne jusqu'à un niveau approprié pour le moulage par coulée immédiatement après le versement du métal dentaire fondu ainsi obtenu dans ledit moule ( 5) par ladite entrée ( 5 a).