USE OF A COBALT-CHROMIUM ALLOY AS A BASE MATERIAL FOR PROSTHETIC CONSTRUCTIONS TO BE COATED BY A DENTAL CERAMIC

Abstract: The invention relates to the use of a cobalt/chromium alloy known per se, which consists of 10 to 35% of chromium, 1 to 10% of titanium and 2 to 15% of molybdenum, the remainder being cobalt including impurities resulting from manufacture. Materials of this composition are suggested for prosthesis structures which are coated with dental ceramics. Preferably, an alloy of 2 to 5% of titanium, 3 to 6% of molybdenum, 15 to 25% of chromium and, if appropriate, 0.1 to 3% of manganese, 0.1 to 2% of iron, 0.1 to 2% of aluminium and/or 0.1 to 1% of silicon, the remainder being cobalt, is selected, which has been vacuum-cast.

Description: Verwendung einer Kobalt-Chrom-Legierung als Werkstoff für Prothesengerüste, die mit dentaler Keramik be schichtet werden Die Erfindung betrifft die Verwendung einer an sich bekannten Xobalt-Chrom-Legierung, bestehend aus 10 bis 35 % Cr, 1 bis 10 Ti, 2 bis 15 % Mo, Rest Kobalt einschliesslich herstellungsbedingter Verunreinigun gen als Werkstoff für die Dentalprothetik. Es ist bekannt, dass Koblat-Chrom-Legierungen der oben genannten Zusammensetzung hohen korrosiven, mechani schen und/oder thermischen Belastungen widerstehen können. So wird beispielsweise als Werkstoff für Dampf- und Gasturbinen nach "Technischen Mitteilungen des Hauses der Technik, Essen" 1968, Seite 554 eine --Kobalt-Chrom-Legierung---mit 20 bis 33 chrom vorge-. schlagen. Darüber hinaus ist nach der DE-OS 25 11 745 eine solche Legierung auch als Werkstoff für Zahn prothesen und chirurgische Implantate geeignet. Ins besondere werden die genannten Kobalt-Chrom-Legierun gen als Dentalgusslegierungen für den herausnehmbaren Zahnersatz verwendet. Dagegen bedient man sich bei festsitzendem Zahnersatz, der mit in der Dentalprothetik bekannten Keramiken verblendet wird, z.B. bei Kronen und Brücken, grössten- teils Legierungen auf Gold-Platinbasis bzw. Legierungen, bei denen Gold und Platin teilweise oder auch ganz durch Silber und Palladium ersetzt worden ist, oder hochnickelhaltiger Legierungen. Die genannten Edel metallegierungen wie auch die Nickellegierungen haben bekanntlich einen in etwa den Dentalkeramiken entsprechenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten, so dass es beim Aufbrennen der Keramik auf die Legie rung des Grundkörpers bei keiner der Temperaturen, denen das Material ausgesetzt werden muss, zu Spannun gen oder Rissbildungen führt. Allerdings sind die Gold-Palladium-Basislegierungen sehr kostspielig und die Nickel-Chrom-Legierungen gewebe- bzw. haut unverträglich. Darüber hinaus ist bekannt, dass Nickel zu den karzinogenen Stoffen zählt, so dass dessen Verarbeitung gesundheitsgefährdende Risiken schafft. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Legierung zu finden, die möglichst nickelfrei ist und die sich als Aufbrennlegierung, d.h. zum Beschichten (Verblenden) mit Keramiküberzügen eignet. Darüber hinaus soll diese Legierung möglichst preiswert sein und als Ersatzma -terial für die bisher bekannten Edelmetallegierungens dienen Bei der Suche nach einer geeigneten Legierung musste der Fachmann bisher davon ausgehen, dass die bekannten Legierungen auf Kobalt-Chrom-Basis Im Temperaturinter- vall von Raumtemperatur bis zu 600 OC thermische Aus dehnungskoeffizienten von mehr als15 x 10 6 K be sitzen. Legierungen mit solch hohen Ausdehnungskoeffi zienten sind jedoch nicht geeignet, mit Keramik einen Verbundkörper einzugehen, da aufgrund der dann vorlie genden unterschiedlichen thermischen Ausdehnungs koeffizienten leicht Zerstörungen des Verbundkörpers durch Rissbildung in der Keramik oder Abplatzung vom Metall eintreten können. Uberraschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, dass die an sich bereits bekannte nickelfreie Kobalt Chrom-Legierung aus 10 bis 35 % Cr, 1 bis 10 Ti, 2 bis 15 % Mo, Rest Kobalt hervorragend zur Verblendung mit Keramik geeignet ist. Messungen des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben den bisher nicht vermuteten Wert von weniger als 15 x 10 K ergeben. Bevorzugt verwendet man jedoch Legierungen, die im wesentlichen aus 2 bis 5 % Titan, 3 bis 6 % Molybdän, 15 bis 25 % Chrom, Rest Kobalt bestehen. Insbesondere, wenn die Legierung nicht unter Vakuum vergossen werden soll, empfiehlt es sich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, 0,1 bis 3 % Mangan, 0,1 bis 2 % Eisen, 0,1 bis 2 % Aluminium, und/oder 0,01 bis 1 % Silizium der Legierung zuzusetzen. Hierbei wirken Mangan und Silizium als hervorragend geeignete Desoxi dationsmittel. Vorteilhafterweise wird allerdings unter Vakuum -vergos- sen, wodurch eine grösstmögliche Reinheit der Legierung erreichbar ist. Ebenso wie die nach dem Stand der Technik bekannten Edelmetallegierungen kann die erfindungsgemäss vorgeschlagene Legierung auch mit anderen in der Zahntechnik üblichen Gussverfahren erschmolzen und abgegossen und vor dem Keramikbrand einer Oxidglühung unterzogen werden. Die erfindungsgemä.sse Legierung ist gegenüber den bisher hauptsächlìch verwendeten Edelmetallegierungen nicht nur prelsynstiger, sondern zeichnet sich auch durch eine höhere. r-estigkeit, einen höheren Schmelzpunkt, eine geringere Dichte und eine geringere Wärme leitfähigkeit aus. Durch den höheren Schmelzpunkt und die grössere Festigkeit auch bei höheren Temperaturen, wird eine unbeabsichtigte Verformung der gegossenen Teile beim Keramikbrand, wie sie z.B. bei Edelmetalllegierungen die zu grösseren Prothesen verarbeitet werden sollen, allein durch die Eigengewichtsbelastung schon auftreten kann, vermieden. Durch die geringe Dichte der erfindungsgemässen Legierung wird gegenüber den Edelmatallegierungen Gewicht gespart, was die herzustellenden Prothesen weiter verbilligt. Die geringe Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemässen Legierung wirkt sich insbesondere an präparierten Zahnstümpfen, die empfindlich auf rasche Temperaturwechsel reagieren, vorteilhaft aus. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen, deren chemische Zusammensetzungen in Ta- belle 1 angegeben werden, näher erläutert. Tabelle 1 Beispiel Ti Mo Cr Co Härte Nr. % % % & H-B 1 2 5 20 Rest 235 2 3 3 20 Rest 260 3 3 3 25 Rest 265 4 3 4 20 Rest 265 5 3 5 20 Rest 270 6 4 3 20 Rest 275 7 4 5 20 Rest 310 8 5 5 15 Rest 330 Die Tabelle 1 gibt auch Auf schluss über die Brinellhärte der dort angegebenen Legierungen. Zwei der in Tabelle 1 angegebenen Legierungen sind auf ihre weiteren mechanischen Eigenschaften untersucht worden. Die in Tabelle 2 wiedergegebenen mechanischen Eigenschaften wurden an Proben im Gusszustand ermittelt. Die erfindungsgemässe Legierung zeichnet sich demnach insbesondere durch günstige lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten um 14 x 1 O K aus, die in der Grössenordnung der linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten für Keramiken liegen. Darüber hinaus besitzt die Legierung bekanntlich eine hohe Zugfestigkeit sowie hohe 0,2-Dehngrenzen und hohe Bruchdehnungen. Diese hohe Duktilität wirkt sich vorteilhaft bei der Verarbeitung von komplizierten Formen aus. Schliesslich ist aus elektrochemischen Untersuchungen bekannt, dass die in Tabelle 1 angegebenen Legierungen eine hervorragende Beständigkeit gegenüber gleichmässiger Flächenkorrosion und Lochkorrosion besitzen. Für medizinische Anwendungen ist dabei besonders die sehr hohe Beständigkeit gegenüber Spaltkorrosion hervörzuheben. tabelLë 2 R R A5 Beispiel Rp0,2 m Nr N/mm2 N/mm 10-6 OC-i 5 530 700 10 5 14,5 8 795 1070 15,4 13,5

Claims: Use of a nickel-free cobalt-chromium alloy consisting of 15 to 25% chromium, 3 to 6% molybdenum, 2 to 5% titanium, residue cobalt, including impurities caused by production, for making a prosthesis structure which is coated with a dental ceramic. Use of an alloy according to claim 1, which has been cast in vacuo .

Inventors: BECKER, HANS-JOACHIM, FRIEDRICH, RONALD, MUELLER, MANFRED, Müller, Manfred 
Applicants: FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRAENKTER HAFTUNG
Application year: 1982
Main classification: A61K6
IPC codes: A61K6, A61C13, A61C8, C22C19