Сравнительный анализ физико-механических и химических свойств стоматологических сплавов « stomet 1 kz» и i-mg

Проведенный сравнительный анализ физико-химических свойств импортных и отечественных образцов, показал соответствие физико-механических свойств нового сплава Stomet - 1 kz требованиям ГОСТ и международного стандарта ИСО 1562. Получены новые данные об эксплуатационных свойствах новых отечественных сплавов. Разработанный сплав «Stomet-1kz» рекомендуется широкому клиническому исследованию в связи с получением положительных экспериментально-лабораторные подтверждений в соответствии с ИСО 1562.

Совершенствование ортопедического лечения различных дефектов зубных рядов во многом связано с разработкой и внедрением современных высокоэффективных конструкционных материалов.

К современным конструкционным сплавам предъявляются высокие требования, которые направлены на улучшение медико-биологических и физико-механических характеристик. В последние годы в ортопедической стоматологии возрос интерес к литым сплавам на основе кобальта и хрома без никеля и бериллия (1, 2 ).

Это послужило основанием для проведения в рамках научно-технической программы исследования по созданию отечественного сплава на основе кобальта и хрома без содержания никеля для изготовления съемных конструкций методом литья по выплавляемым восковым моделям.

Проведен сравнительный анализ образцов разработанного сплава «Stomet-1kz» химический состав: Co-62.5%, Cr-28.5%, Mo-6.5%, Si-2.9%, Mn-0.6%. и импортного аналога IMG - химический состав: Co-62,5%, Cr-29,5%, Mo-5,5% , Si-1,4%, Mn-0,6% , C-0,3%, N -0,2%, отличительная особенность данных сплавов в полном отсутствии никеля в их составе.

По результатам экспериментальных плавок получили опытные литейные образцы, с которыми произвели следующие виды анализа химический, рентгеноструктурный, металлографический, микротвердости, определение твердости и коррозионная стойкость согласно типовым методикам (3 , 4, 5 ).

Исследования проводились по стандартным методикам на соответствующем оборудовании. Металлографический анализ проводился на оптическом микроскопе Axiovert 200 MAT. Микроструктуры сплавов снимались при увеличениях 100, 200 и 500 крат. Для выявления структуры использовался травитель состава: 10 мл HNO3 + 30 мл HCl. Микротвердость образцов измерялась на микротвердомере ПМТ-3 при нагрузке 20 г.

Результаты исследования: Представленные сплавы кобальт-хром содержат около 65% кобальта, 24% хрома и 11% других элементов. В соответствии с равновесной диаграммой состояния - это должны быть твёрдые растворы на основе а- кобальта. Судя по микроанализу сплавы находятся в литом состоянии с выраженной дендритной ликвацией. Возможно, что при кристаллизации в неравновесных условиях эвтектический распад при 1400⁰С, который имеет место с эвтектической точкой при 45,5% Сr и нонвариантной горизонталью от 41 до 48% Сr, также оказал влияние на микросложение.

При охлаждении в процессе кристаллизации сплавы системы кобальт-хром могут претерпевать следующие превращения. Это полиморфизм кобальта - переход от высокотемпературной а- модификации с ГЦК -решеткой в низкотемпературную ε- модификацию с ГПУ - решеткой. Температура превращения в зависимости от процесса нагрева или охлаждения, а также концентрации хрома меняется в интервале от 350⁰С до 770⁰С. Есть информация о полиморфном превращении внутри а- области кобальта вблизи 1120 - 1145⁰С. Наблюдается образование промежуточной ς- фазы с тетрагональной решеткой с интервалом гомогенности при 1200⁰С от 56,6 до 61 ат.% Сr.

При этом указывается на возможность упорядоченного расположения в ней атомов кобальта и хрома. На основании данных термического анализа, измерения твердости и удельного электросопротивления сообщается об образовании областей упорядочения в богатых Сr твердых растворах на основе Со. При температуре 1280-1300≧С сплав с 64% (ат.) Сr имеет ОЦК решетку (Сr). Отмечены два нонвариантных превращения (α+ς)→ε при 990°С и 38 ат % Сr и реакция (а+ δ) →c при 1255°С.

Сплав I-MG - частично гомогенизировался, дендриты начинают рассыпаться, коагулировать. Обнаруживаются границы крупных зёрен извилистой формы как следы

вторичной полиэдрической мелкозернистой структуры. Метод: Стандарт - Полиметаллы Микротвердость образца составляет 4016 МПа (dср=31).

В таблицах 1-2 приводится параметры кристаллической решетки изучаемых сплавов согласно ISO - 2001, где 1 - угол наклона образца, 2 - частота излучение, 3,4,5,6 - параметры кристаллической решетки.

Т аблица 1 - Рентгеноструктурный анализ сплава I-MG

Химический состав: Со-62,5%, Cr-29.5, Mo - 6.5%, Si -1.4%, Mn-0.6%, C-0.3%, N-0.2%. Проба представляет собой сплав на основе кобальта системы Co- Cr.В исследуемом объекте основная доля приходится на связанный кобальт - СоСо2О4 (Со3О4), CoCr2O4, CoCrO4, оксиды - хрома (CrO3Cr2O3,), кроме этого присутствуют в меньшем количестве фазы чистого Со. Механические свойства: Плотность 8,2г/см³, твердость по Виккерсу HV 365, интервал плавления 1295-1345⁰С, температура литья 1460⁰С, предел растяжения 640МПА, Е модуль 220000Мпа, растяжение (AS) 7,5%.

Взаимодействие в агрессивных средах: в концентрированной азотной кислоте (HNO3)- не реагирует, концентрированной соляной кислоте (HCl) реагирует (слабо окисляется, зеленоватый раствор),в концентрированной серной кислоте (HSO4)- реагирует (с выделением газа).

Сплав «Stomet-1kz: микроструктура сплава, литая дендритная структура с осями первого, второго и третьего порядка. Высокая концентрация светлой фазы с микротвердостью 6170 МПа, которая вероятно является интерметаллидом. Микротвердость образца составляет 4288 МПа (dср=30). Микротвердость включений составляет 6170 МПа (dср=25).

Метод: Стандарт - Полиметаллы

Таблица 2 - Рентгеноструктурный анализ сплава «Stomet-1kz»

Химический состав: Co-62.5%, Cr-28.5%, Mo-6.5%, Si-2.9%, Mn-0.6%.

В исследуемом объекте основная доля приходится на связанный кобальт - СоСо2О4 (Со3О4), CoCr2O4, CoCrO4, оксиды - хрома (CrO3Cr2O3,), кроме этого присутствуют в меньшем количестве фазы СоО и чистого Со.

Механические свойства: Плотность 8,2г/см³, твердость по Виккерсу РV 385, интервал плавления 1315-1365⁰С, температура литья 1480⁰С, предел растяжения 680Мпа, Е модуль 235000Мпа, растяжение (АS) 6,5%.

Взаимодействие в агрессивных средах: в концентрированной азотной кислоте (HNO3)- не реагирует ,в концентрированной соляной кислоте (HCl)- реагирует (слабо окисляется, зеленоватый раствор) и в концентрированной серной кислоте (HSO4)- реагирует (с выделением газа).

Обсуждение полученных результатов. Изучение физикомеханических и химических параметров разрабатываемого сплава показало, что по всем изученным показателям соответствует требованиям международного стандарта и возможен для использования по своему прямому назначению для изготовления литых конструкций зубных протезов.

Применение разработанного инновационного стоматологического сплава Stomet - 1 kz для ортопедического лечения, позволит значительно снизить стоимость стоматологических услуг по сравнению с импортными зубопротезными материалами. Результаты проведенных междисциплинарных исследований могут служить ценнейшим источником знаний в области ортопедической стоматологии, а их внедрение будет способствовать улучшению стоматологического статуса населения.

Рекомендация: разработанный сплав «Stomet-1kz» рекомендуется широкому клиническому исследованию в связи с получением положительных экспериментальнолабораторные подтверждений в соответствии с ИСО 1562.

Таким образом, проведенный сравнительный анализ международного стандарта ИСО 1562. Получены новые физико-химических свойств импортных и отечественных данные об эксплуатационных свойствах новых образцов, показал соответствие физико-механических отечественных сплавов.

свойств нового сплава Stomet - 1 kz требованиям ГОСТ и

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Манеев В.Г. Электрохимические и аллергические свойства некоторых металлов, применяемых в ортопедической стоматологии: автореф. дисc ... канд. мед. наук - Казань: 1972. - С.14.
2. Ванин А.Ф., Стукан Р.А., Манухина Е.Б. Димерная и мономерная формы динитрозильных комплексов железа с тиолсодержащими лигандами. Физико-химические свойства и вазолаторная активность // Биофизика. - 1977. - T. 42, №1. - С.10-20.
3. Таран Ю.Н., Мазур В.И. Структура эвтектических сплавов. - М.: Металлургия,1978. - С. 312.
4. Пресняков А.А., Дегтярева А.С., Аубакирова Р.К. и др. Металлические расплавы, их затвердевание и кристаллизация.- Алматы: Галым, 2011. - 207 с.