RU 2 551 628 C1

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
(13)
2 551 628
C1
(51) МПК
A61C 13/00 (2006.01)
C25D 11/02 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(12) ОПИСАНИЕ
(21)(22) Заявка:
ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
2014110446/14, 18.03.2014
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
18.03.2014
(45) Опубликовано: 27.05.2015 Бюл. № 15
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2421182 C1, 20.06.2011. RU 2493813
(73) Патентообладатель(и):
Общество с ограниченной ответственностью
"Техмед" (RU)
2 5 5 1 6 2 8
R U
(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ЗУБНЫХ ПРОТЕЗОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к медицине, а именно
металлической основы, но не менее 830°С,
к ортопедической стоматологии, и предназначено
времени выдержки не менее 15 минут. При этом
для
использования
при
изготовлении
скорость подъема температуры должна быть не
металлокерамических
зубных
протезов.
более 15°C/мин, скорость охлаждения - не более
Изготавливают металлическую основу из
7°C/мин, а отношение толщины керамического
металлов вентильной группы. Осуществляют ее
слоя к общей толщине покрытия должно
очистку и обработку. На металлической основе
составлять 0,6 - 0,8. Способ, за счет получения
микродуговым оксидированием формируют
металлокерамических конструкций, обладающих
керамический слой, толщиной не менее 50 мкм, в
требуемыми физическими свойствами и высокими
водном растворе электролита на основе сульфата
прочностными характеристиками, позволяет
алюминия, с последующим нанесением глазури
изготавливать протезы с меньшей трудоемкостью,
и термической обработкой протеза в вакууме при
высоких качества, надежности и эстетических
температурах, не превышающих температур
характеристик. 20 ил., 10 табл., 1 пр.
аллотропических превращений в материале
Стр.: 1
C 1
C 1
Адрес для переписки:
440018, Пензенская обл., г.Пенза, ул. Суворова,
162, кв. 52, Кривенков Алексей Олегович
2 5 5 1 6 2 8
C2, 27.09.2013. RU 2346089 C2, 10.02.2009. RU
2194099 C2, 10.12.2002. US 2006131770 А1,
22.06.2006. WO 2004000378 A1, 31.12.2003
R U
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 18.03.2014
(72) Автор(ы):
Казанцев Игорь Алексеевич (RU),
Иванов Петр Владимирович (RU),
Митрошин Александр Николаевич (RU),
Кривенков Алексей Олегович (RU),
Чугунов Сергей Николаевич (RU),
Гинзбург Владимир Эдуардович (RU),
Смольянинов Сергей Иванович (RU),
Розен Марина Андреевна (RU)
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
(13)
2 551 628
C1
(51) Int. Cl.
A61C 13/00 (2006.01)
C25D 11/02 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY
(12) ABSTRACT
(21)(22) Application:
OF INVENTION
2014110446/14, 18.03.2014
(24) Effective date for property rights:
18.03.2014
(45) Date of publication: 27.05.2015 Bull. № 15
C 1
R U
(54) METHOD FOR MAKING METAL-CERAMIC DENTURES
(57) Abstract:
FIELD: medicine.
not exceed 15°C/min, whereas a cool down rate is no
SUBSTANCE: metal frame is made of valve metals.
more than 7°C/min, while the ceramic layer relates to
It is cleaned and processed. A ceramic layer min. 50
total coating thickness as 0.6 - 0.8.
mcm thick is formed on the metal frame by micro-arch
EFFECT: by producing the metal-ceramic structures
oxydation in a water electrolyte solution of aluminium
having the desired physical properties and high strength
sulphate; the frame is then glazed, and the denture is
characteristics, the method enables producing the
thermally processed in vacuum at temperatures not
dentures at lower labour intensity, high quality,
exceeding allotropic transformation temperatures in the
reliability and aesthetic characteristics.
metal frame, but no more than 830°C, for a hold up
20 dwg, 10 tbl, 1 ex
time of min 15 minutes. A temperature rise rate shall
Стр.: 2
C 1
2 5 5 1 6 2 8
(73) Proprietor(s):
Obshchestvo s ogranichennoj otvetstvennost'ju
"Tekhmed" (RU)
2 5 5 1 6 2 8
Mail address:
440018, Penzenskaja obl., g.Penza, ul. Suvorova, 162,
kv. 52, Krivenkov Aleksej Olegovich
R U
Priority:
(22) Date of filing: 18.03.2014
(72) Inventor(s):
Kazantsev Igor' Alekseevich (RU),
Ivanov Petr Vladimirovich (RU),
Mitroshin Aleksandr Nikolaevich (RU),
Krivenkov Aleksej Olegovich (RU),
Chugunov Sergej Nikolaevich (RU),
Ginzburg Vladimir Ehduardovich (RU),
Smol'janinov Sergej Ivanovich (RU),
Rozen Marina Andreevna (RU)
RU 2 551 628 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии при
изготовлении металлокерамических зубных протезов.
Известен способ получения керамических покрытий на поверхности зубных протезов
и имплантатов, включающий нанесение покрытий методом плазменного напыления,
отличающийся тем, что керамические покрытия получают многослойными, причем
вначале наносят пористый слой из металла, идентичного металлу основы, затем наносят
слои из механической смеси металла и керамики, плавно увеличивая от слоя к слою
содержание керамики от 20 до 90%, последним напыляют слой керамики, а общая
толщина плазмонапыленного покрытия составляет 90-200 мкм [1].
Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления
металлокерамических зубных протезов, включающий изготовление металлической
основы, очистку, обработку, нанесение керамического покрытия [2].
Задачей изобретения является снижение трудоемкости изготовления протеза,
повышение его качества, надежности и эстетических характеристик.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем
изготовление металлической основы, очистку, обработку, нанесение керамического
покрытия, согласно предложенному изобретению на металлической основе из металлов
вентильной группы, микродуговым оксидированием формируют керамический слой,
толщиной не менее 50 мкм, в водном растворе электролита на основе сульфата
алюминия, с последующим нанесением глазури и термической обработкой протеза в
вакууме при температурах, не превышающих температур аллотропических превращений
в материале металлической основы, но не менее 830°C, времени выдержки не менее 15
минут, при этом скорость подъема температуры должна быть не более 15°C/мин,
скорость охлаждения - не более 7°C/мин, а отношение толщины керамического слоя к
общей толщине покрытия должно составлять 0,6-0,8.
Способ осуществляется следующим образом: протез изготавливают с применением
технологий CAD/CAM, проводят очистку и обрабатывают в пескоструйном аппарате.
Затем его помещают в электролитическую ванну с водным раствором электролита.
Ток подводят на электроды, один из которых (анод) закреплен на протезе, другой
(катод) на внутренней поверхности ванны. При взаимодействии электрического тока,
электролита и материала протеза происходит формирование на его поверхности
керамического слоя. После завершения процесса формирования керамического слоя
ток отключают, протез промывают и сушат. Затем на поверхность протеза наносят
слой глазури. Далее протез помещают в вакуумную печь и обжигают, получая
керамическое покрытие.
Введение нового признака обеспечивает получение металлокерамических
конструкций, в наибольшей мере отвечающих эстетическим нормам, обладающих
требуемыми физическими свойствами и высокими прочностными характеристиками,
не разрушающихся под влиянием окклюзионной нагрузки, что позволяет изготавливать
протезы с меньшей трудоемкостью, высоких качества, надежности и эстетических
характеристик. Металлокерамические реставрации являются биосовместимыми - не
оказывают патологического воздействия на зубы и окружающие их ткани, не оказывают
аллергических реакций, поскольку предлагаемый способ реализует возможность
получения биоинертного керамического слоя, как с наружной, так и с внутренней
стороны коронок.
Способ иллюстрируется фотографиями.
На фиг.1 представлен общий вид металлической основы (титан ВТ1 - 0) протеза
большого коренного зуба. На фиг.2 - общий вид металлической основы (титан ВТ1 Стр.: 3
RU 2 551 628 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0) протеза бокового резца. На фиг.3 - общий вид металлической основы (цирконий
Э125) протеза большого коренного зуба. На фиг.4 - общий вид металлической основы
(цирконий Э125) протеза бокового резца. На фиг.5 - общий вид протеза большого
коренного зуба с керамическим слоем (металлическая основа титан ВТ1 - 0). На фиг.6
- общий вид протеза бокового резца с керамическим слоем (металлическая основа титан
ВТ1 - 0). На фиг.7 - общий вид протеза большого коренного зуба с керамическим слоем
(металлическая основа цирконий Э125). На фиг.8 - общий вид протеза бокового резца
с керамическим слоем (металлическая основа цирконий Э125). На фиг.9 - общий вид
протеза большого коренного зуба с керамическим покрытием после обжига
(металлическая основа титан ВТ1 - 0). На фиг.10 - общий вид протеза большого
коренного зуба с керамическим покрытием после обжига (металлическая основа
цирконий Э125). На фиг.11 - общий вид протеза большого коренного зуба со следами
разрушения керамического покрытия (металлическая основа титан ВТ1 - 0). На фиг.12
- общий вид протеза бокового резца со следами разрушения керамического покрытия
(металлическая основа титан ВТ1 - 0). На фиг.13 - общий вид протеза большого
коренного зуба со следами разрушения керамического покрытия (металлическая основа
цирконий Э125). На фиг.14 - общий вид протеза бокового резца со следами разрушения
керамического покрытия (металлическая основа цирконий Э125). На фиг.15 металлокерамический протез малого коренного зуба при естественном освещении. На
фиг.16 - металлокерамический протез малого коренного зуба при искусственном
освещении. На фиг.17 - общий вид протеза большого коренного зуба со следами трещин
на поверхности керамического покрытия (металлическая основа титан ВТ1 - 0). На
фиг.18 - общий вид заготовки протеза со следами трещин на поверхности керамического
покрытия (металлическая основа титан ВТ1 - 0). На фиг.19 - общий вид протеза малого
коренного зуба со следами трещин на поверхности керамического покрытия
(металлическая основа цирконий Э125). На фиг.20 - общий вид заготовки протеза со
следами трещин на поверхности керамического покрытия (металлическая основа
цирконий Э125).
Пример. Металлическую основу протезов изготавливали из стоматологических
металлов вентильной группы: технически чистого титана (ВТ1 - 0, Фиг.1, 2) и технически
чистого циркония (Э125, Фиг.3, 4) и проводили очистку и обработку в пескоструйном
аппарате. Далее протез подвергали микродуговому оксидированию
продолжительностью 10 минут, при плотности тока 80 А/дм2, напряжении 200 В в
водном растворе на основе сульфата алюминия (Al2(SO4)3) - 50 г/л. После завершения
процесса формирования керамического слоя ток отключают, протез промывают и
сушат (Фиг.5, 6, 7, 8). Затем на поверхность протеза наносят слой глазури таким образом,
чтобы отношение толщины керамического слоя к общей толщине покрытия составляло
0,7. Далее протез помещают в вакуумную печь и обжигают, получая керамическое
покрытие (Фиг.9, 10). При этом скорость подъема температуры до 830°C составляла
15°C/мин, скорость охлаждения - 7°C/мин, вакуум - 50 ГПа.
Испытания и исследования керамических слоев и покрытий проводили по
стандартным методикам. Определяли температурный коэффициент линейного
расширения, теплопроводность, линейную усадку, пористость, химическую
растворимость, прочность связи керамического покрытия с металлом основы, прочность
на растяжение, прочность на изгиб, микротвердость, износостойкость, химическую
стойкость к среде полости рта, стерильность, апирогенность, значение индекса
токсичности, изменение значения рН, содержание в водных вытяжках:
восстановительных и органических примесей; меди; свинца; хрома; кадмия; бария;
Стр.: 4
RU 2 551 628 C1
олова; формальдегида.
Результаты испытаний и исследований представлены в таблицах 1-10.
Таблица 1
Результаты испытаний прочности связи керамического покрытия с металлом основы
5
Изменяемые
№ п/п параметры процесса
10
Прочность связи керамического покрытия с металлом основы, МПа
Металл основы с керамическим покрытием
ВТ 1-0
Э125
ВТ 1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2
Температура
обжига, °C
882*
862*
860
850
840
840
830
830
825
825
3
-
58±1,75
69±2,08
163±4,89 185±5,54 268±8,05
306±9,17
350±10,50 369±10,96 335±10,06 352±10,55
Примечания: * - указанная температура соответствует аллотропическому превращению.
15
20
25
30
35
40
Если температура обжига соответствует температурам аллотропических превращений
(табл.1, столбцы 3, 4), то происходит разрушение покрытия (образование трещин,
сколов, расслоений - Фиг.11, 12, 13, 14) в результате низкой адгезионной прочности
металлической основы с керамическим слоем.
При этом не обеспечивается реализация внутренней и поверхностной модификации
цвета керамического слоя.
Если температура обжига меньше температуры аллотропических превращений, то
дефектов не образуется, а прочность связи керамического покрытия с металлом основы
увеличивается, достигая максимальных значений при температуре обжига, составляющей
830°C (табл.1, столбцы 9, 10). Дальнейшее понижение температуры приводит к
уменьшению прочности (табл.1, столбцы 11, 12) в результате снижения количества
кристаллической фазы.
Кроме того, при температуре обжига 830°C обеспечивается реализация внутренней
и поверхностной модификации цвета керамического слоя, что позволяет после нанесения
глазури получать высокую степень флуоресцентности (Фиг.15), что, в свою очередь,
способствует воспроизведению естественного цвета. При этом любая естественная
характеристика цвета воспроизводится повторяемостью режимов микродугового
оксидирования и обжига. Высокая степень флуоресцентности, которая соответствует
флуоресцентности естественных зубов, усиливает витальный вид металлокерамических
каркасов (Фиг.15). Естественный вид сохраняется и при искусственном освещении
(Фиг.16).
Предлагаемый способ обеспечивает требуемую цветовую концепцию покрытия,
включая первичные (базовые) и вторичные (производные) цвета, что дает возможность
соответствовать требованиям различных эстетических реставраций. Прочность связи
керамического покрытия с металлом основы удовлетворяет требованиям,
предъявляемым к керамическим и металлокерамическим стоматологическим
материалам.
Таблица 2
Результаты испытаний прочности связи керамического покрытия с металлом основы
45
Прочность связи керамического покрытия с металлом основы, МПа
Изменяемые
параметры
процесса
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2
Скорость подъема температуры, °C/мин
55
55
35
35
25
25
15
5
14
14
3
-
70±2,10
81±2,43
140±4,21
№ п/п
Металл основы с керамическим покрытием
156±4,67 257±7,70 265±7,96 344±10,32 369±11,06 347±10,41 372±11,16
Примечания: в таблице представлены прочностные свойства, полученные по наилучшему режиму обжига - температура обжига
830°C (столбцы 9, 10 в таблице 1).
Стр.: 5
RU 2 551 628 C1
5
10
15
В том случае, если скорость подъема температуры не более 15°C/мин, то при
формировании керамического покрытия увеличивается доля кристаллической фазы,
обеспечивающая высокую прочность связи керамического покрытия с металлом основы
(табл.2, столбцы 9, 10), высокие прочность на растяжение, изгиб, микротвердость
(табл.3) и износостойкость, как керамического слоя (табл.4, строки 1, 2), так и
керамического покрытия (табл.4, строки 3, 4). Уменьшение времени подъема
температуры снижает производительность процесса, тогда как свойства изменяются
незначительно (не более 1% - табл.2, столбцы 11, 12).
Если скорость подъема температуры больше 15°C/мин, то при формировании
керамического покрытия уменьшается доля кристаллической фазы до 30-40%, что
уменьшает адгезионную прочность металлической основы с керамическим слоем и,
как следствие, снижает прочность связи керамического покрытия с металлом основы
(табл.2, столбцы с 8 по 3).
Таблица 3
Результаты испытаний на прочность и твердость
Определяемые характеристики
№ п/п
20
Наименование материала
Прочность при изгибе,
МПа
Прочность при растяжении,
МПа
Микротвердость,
ГПа
1
2
3
4
5
1
Образцы с керамическим слоем после микродугового оксидирования (металлическая
основа титан ВТ1-0)
240±7,20
503±15,09
10,20±0,32
2
Образцы с керамическим слоем после микродугового оксидирования (металлическая
основа цирконий Э125)
264±7,92
384±11,52
11,00±0,33
3
Образцы с керамическим покрытием после
обжига (металлическая основа титан ВТ10)
312±9,36
510±15,30
7,50±0,22
4
Образцы с керамическим покрытием после
обжига (металлическая основа цирконий
Э125)
343±7,92
390±11,70
7,60±0,23
25
30
Примечания: в таблице представлены свойства, полученные по наилучшему режиму обжига - температура обжига 830°C
(столбцы 9, 10 в таблице 1); скорость подъема температуры 15°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 2); время выдержки 15 мин
(столбцы 9, 10 в таблице 5); скорость охлаждения 7°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 6), толщина керамического слоя 50 мкм
(столбцы 9, 10 в таблице 7), отношение толщины керамического слоя к общей толщине покрытия - 0,7 (столбцы 7, 8 в таблице
8).
Таблица 4
Результаты испытаний на износостойкость
Определяемые характеристики
№ п/п
35
Интенсивность износа Ig· Доля износа i·
10-2, г/м3
10-3, %
Износостойкость относительно
материала основы (Iq1/Iqi)
1
2
3
4
5
1
Образцы с керамическим слоем после
микродугового оксидирования (металлическая основа титан ВТ 1-0)
1,14
1,10
8,11
2
Образцы с керамическим слоем после
микродугового оксидирования (металлическая основа цирконий Э125)
1,13
0,95
10,58
3
Образцы с керамическим покрытием после обжига (металлическая основа титан
ВТ1-0)
1,55
1,50
11,29
4
Образцы с керамическим покрытием после обжига (металлическая основа цирконий Э125)
1,54
1,29
14,39
40
45
Наименование материала
Примечания: в таблице представлены свойства, полученные по наилучшему режиму обжига - температура обжига 830°C
(столбцы 9, 10 в таблице 1); скорость подъема температуры 15°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 2); время выдержки 15 мин
(столбцы 9, 10 в таблице 5); скорость охлаждения 7°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 6) толщина керамического слоя 50 мкм
(столбцы 9, 10 в таблице 7), отношение толщины керамического слоя к общей толщине покрытия - 0,7 (столбцы 7, 8 в таблице
8).
Таблица 5
Стр.: 6
RU 2 551 628 C1
Результаты испытаний прочности связи керамического покрытия с металлом основы
Прочность связи керамического покрытия с металлом основы, МПа
Изменяемые па№
раметры процесп/п
са
5
Металл основы с керамическим покрытием
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2
Время выдержки, мин
5
5
7
7
10
10
15
15
17
17
3
-
128±3,84 133±3,98 186±5,59 193±5,80 233±6,70 248±7,43 338±10,15 357±10,70 341±10,23 360±10,80
Примечания: в таблице представлены прочностные свойства, полученные по наилучшему режиму обжига - температура обжига
830°C (столбцы 9, 10 в таблице 1); скорость подъема температуры 15°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 2).
10
15
20
При времени выдержки менее 15 минут процесс формирования керамического
покрытия происходит не в полном объеме, причем доля кристаллической фазы не
превышает 40-50%, что уменьшает прочность связи керамического покрытия с металлом
основы (табл.5, столбцы 3, 4).
При времени выдержки 15 минут и более процесс формирования керамического
покрытия происходит в полном объеме, причем доля кристаллической фазы
увеличивается до 80-90%, что увеличивает прочность связи керамического покрытия
с металлом основы (табл.5, столбцы 9, 10). Кроме того, увеличиваются прочность на
растяжение, изгиб, микротвердость (табл.3) и износостойкость, как керамического слоя
(табл.4, строки 1, 2), так и керамического покрытия (табл.4, строки 3, 4).
Увеличение времени выдержки снижает производительность процесса, а свойства
при этом изменяются незначительно (не более 1% - табл.5, столбцы 11, 12).
Таблица 6
Результаты испытаний прочности связи керамического покрытия с металлом основы
25
30
35
40
45
Изменяемые па№ п/п раметры процесса
Прочность связи керамического покрытия с металлом основы, МПа
Металл основы с керамическим покрытием
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2
Скорость охлаждения, °C/мин
30
30
20
20
10
10
7
7
5
5
3
-
82±2,45
98±2,94
146±4,37 167±5,00 303±9,10 328±9,85 350±10,50 380±11,40 353±10,59 383±11,49
Примечания: в таблице представлены прочностные свойства, полученные по наилучшему режиму обжига - температура обжига
830°C (столбцы 9, 10 в таблице 1); скорость подъема температуры 15°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 2); время выдержки 15 мин
(столбцы 9, 10 в таблице 5).
В том случае, когда скорость охлаждения не более 7°C/мин, металл основы образует
с керамическим покрытием прочную химическую связь вследствие взаимной диффузии
ионов металла и керамического слоя, что обеспечивает высокую прочность сцепление
металла основы с керамическим покрытием и предотвращает образование сколов. При
этом прочность связи керамического покрытия с металлом основы достигает 350-380
МПа (табл.6, строки 9, 10). Уменьшение скорости охлаждения менее 7°C/мин не приводит
к значительному увеличению прочностных свойств (не более 1% - табл.6, строки 11,
12), но снижает производительность процесса.
При увеличение скорости охлаждения более 7°C/мин прочность химической связи
металла с керамическим слоем уменьшается, снижается доля кристаллической фазы в
покрытии, что уменьшает прочность связи керамического покрытия с металлом основы
(табл.6, столбцы с 3 по 8) и снижает прочность на растяжение, изгиб, микротвердость
(табл.3) и износостойкость, как керамического слоя (табл.4, строки 1, 2), так и
керамического покрытия (табл.4, строки 3, 4).
Таблица 7
Результаты испытаний прочности связи керамического покрытия с металлом основы
Изменяемые пара№ п/п
метры процесса
Прочность связи керамического покрытия с металлом основы, МПа
Стр.: 7
RU 2 551 628 C1
Металл основы с керамическим покрытием
5
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2
Толщина керамического слоя, мкм
20
20
30
30
40
40
50
50
60
60
3
-
4
Коэффициент теплопроводности λ,
Вт/(м·К)
268±8,08 288±8,64 280±8,39 294±8,82 332±9,97 363±10,90 344±10,34 380±11,44 347±10,40 383±11,49
3,29
3,73
4,94
5,60
6,58
7,47
8,22
9,34
9,86
11,21
Примечания: в таблице представлены прочностные свойства, полученные по наилучшему режиму обжига - температура обжига
830°C (столбцы 9, 10 в таблице 1); скорость подъема температуры 15°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 2); время выдержки 15 мин
(столбцы 9, 10 в таблице 5); скорость охлаждения 7°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 6).
10
15
20
25
30
При толщине керамического слоя менее 50 мкм прочность связи керамического
покрытия с металлом основы уменьшается с 344-380 МПа (табл.7, столбцы 9, 10) до
268-288 МПа (табл.7, столбцы 3, 4), оставаясь при этом высокой и соответствующей
прочности, предъявляемой к стоматологическим материалам. При этом коэффициент
теплопроводности λ уменьшается в 2,5 раза, а соответственно в 2,5 раза увеличивается
теплопроводность (табл.7, строка 4, столбцы с 10 по 3), что ухудшает защиту тканей
зуба от температурных перепадов и неизбежно приведет к необходимости удаления
нерва и сосудов из канала, и, как следствие, к ухудшению функционирования системы
челюсть - зуб - протез.
Увеличение толщины керамического слоя более 50 мкм не приводит к заметному
повышению прочности (не более 1% - табл.7, строка 3, столбцы 11, 12). Кроме того,
увеличивается продолжительность процесса, что повышает трудоемкость изготовления
протеза.
Металлокерамические реставрации, изготовленные предлагаемым способом, требуют
минимальной глубины препарирования твердых тканей зуба, что исключает опасность
повреждения пульпы (травматический пульпит). Кроме того, нет необходимости в
определении оптимальной глубины препарирования и зоны безопасности для каждой
группы зубов.
Важно отметить, что металлокерамические коронки, изготовленные предлагаемым
способом, позволяют сформировать такой пришеечный циркулярный уступ (при
необходимости) при препарировании зуба, который обеспечит высокий эстетический
эффект металлокерамической конструкции и уменьшит опасность отрицательного
влияния края коронки на ткани маргинального пародонта.
Таблица 8
Результаты испытаний прочности связи керамического покрытия с металлом основы
35
Изменяемые
№ п/п параметры процесса
40
Прочность связи керамического покрытия с металлом основы, МПа
Металл основы с керамическим покрытием
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
ВТ1-0
Э125
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2
Отношение
толщины керамического слоя
к общей толщине покрытия
0,5
0,5
0,6
0,6
0,7
0,7
0,8
0,8
0,9
0,9
3
-
210±6,29 211±6,34 303±9,09 317±9,51 315±9,45 328±9,85
309±9,27
325±9,75 227±6,82 242±7,26
Примечания: в таблице представлены прочностные свойства, полученные по наилучшему режиму обжига - температура обжига
830°C (столбцы 9, 10 в таблице 1); скорость подъема температуры 15°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 2); время выдержки 15 мин
(столбцы 9, 10 в таблице 5); скорость охлаждения 7°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 6), толщина керамического слоя 50 мкм
(столбцы 9, 10 в таблице 7).
45
Если отношение толщины керамического слоя к общей толщине покрытия больше
0,8, то уменьшается толщина глазури, что не обеспечивает рационального ее
соотношения с толщиной керамического слоя. При этом прочность связи керамического
Стр.: 8
RU 2 551 628 C1
5
10
15
покрытия с металлом основы уменьшится (табл.8, столбцы 11, 12). Уменьшение толщины
глазури снижает степень флуоресцентности, которая не соответствуют флуоресцентности
естественных зубов и не способствует воспроизведению естественного цвета.
Если отношение толщины керамического слоя к общей толщине покрытия меньше
0,6, то увеличивается толщина глазури, что приводит к образованию трещин на ее
поверхности (Фиг.17, 18, 19, 20), а прочность связи керамического покрытия с металлом
основы уменьшается (табл.8, столбцы 3, 4).
Если отношение толщины керамического слоя к общей толщине покрытия составляет
0,6-0,8, то обеспечивается рациональное соотношение толщины керамического слоя и
толщины глазури, что, в свою очередь, при формировании покрытия позволяет получить
рациональное количество кристаллической фазы. При этом прочность связи
керамического покрытия с металлом основы остается высокой (табл.8, столбцы с 5 по
10).
Металлокерамические конструкции, изготовленные предлагаемым способом,
позволяют сохранять анатомическое соотношение толщин стенок полости зуба, что
улучшает функционирование системы челюсть - зуб - протез.
Таблица 9
Результаты испытаний металлокерамики
Определяемые характеристики
20
№ п/п
1
2
3
4
5
6
1
Образцы с керамическим слоем после микродугового оксидирования
(металлическая основа титан ВТ10)
9,2±0,20
0
2, диаметром 5 мкм
0
2
Образцы с керамическим слоем после микродугового оксидирования
(металлическая основа цирконий
Э125)
7,2±0,30
0
3, диаметром 3 мкм
0
3
Образцы с керамическим покрытием после обжига (металлическая
основа титан ВТ1-0)
9,3±0,30
0
0
0
4
Образцы с керамическим покрытием после обжига (металлическая
основа цирконий Э125)
7,3±0,20
0
0
0
25
30
35
40
45
Наименование материала
Температурный коэффициент
Пористость, число
Линейная усадка пор на поверхности Химическая раслинейного расширения
при обжиге L, %
творимость Δ, %
(ТКЛР), α·10-6°С
1 мм2
Примечания: в таблице представлены свойства, полученные по наилучшему режиму обжига - температура обжига 830°C
(столбцы 9, 10 в таблице 1); скорость подъема температуры 15°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 2); время выдержки 15 мин
(столбцы 9, 10 в таблице 5); скорость охлаждения 7°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 6) толщина керамического слоя 50 мкм
(столбцы 9, 10 в таблице 7), отношение толщины керамического слоя к общей толщине покрытия - 0,7 (столбцы 7, 8 в таблице
8).
Результаты испытаний, представленные в табл.9, свидетельствуют о соответствии
требованиям, предъявляемым к стоматологической металлокерамике.
Термическая несогласованность металлокерамики и металла основы (столбец 3,
таблицы 9) находится в пределах ошибки измерения (в интервале температур, при
которых определяют ТКЛР) и не превышает 3%, что исключает вероятность
возникновения остаточных напряжений, как сжатия, так и растяжения в
металлокерамической конструкции. В результате этого не на внутренней, не на наружной
поверхностях металлокерамической реставрации дефектов (микротрещин, сколов и
расслоений) не образуется.
Пористость, линейная усадка и химическая растворимость керамических слоев и
покрытия (табл.9, столбцы 4, 5, 6) не превышает значений, предъявляемых к
стоматологическим материалам.
Таблица 10
Стр.: 9
RU 2 551 628 C1
Результаты испытаний к химической стойкости в среде полости рта
5
10
15
20
25
30
35
40
45
№ п/п
Наименование материала
1
Определяемые характеристики
Водостойкость, %
Кислотостойкость, %
Щелочестойкость, %
2
3
4
5
1
Керамический слой после микродугового оксидирования (металл основы титан ВТ1-0)
99,99±0,005
99,97±0,006
99,98±0,007
2
Керамический слой после микродугового оксидирования (металл основы цирконий Э125)
99,98±0,004
99,96±0,005
99,97±0,006
3
Керамическое покрытие после обжига (металл
основы титан ВТ1-0)
99,97±0,003
98,96±0,004
99,87±0,005
4
Керамическое покрытие после обжига (металл
основы цирконий Э125)
99,96±0,002
98,95±0,003
99,86±0,004
Примечания: в таблице представлены свойства, полученные по наилучшему режиму обжига - температура обжига 830°C
(столбцы 9, 10 в таблице 1); скорость подъема температуры 15°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 2); время выдержки 15 мин
(столбцы 9, 10 в таблице 5); скорость охлаждения 7°C/мин (столбцы 9, 10 в таблице 5); толщина керамического слоя 50 мкм
(столбцы 9, 10 в таблице 7); отношение толщины керамического слоя к общей толщине покрытия - 0,7 (столбцы 7, 8 в таблице
8).
Анализ результатов показателей водостойкости, кислотостойкости, щелочестойкости
керамических слоев и покрытий выявил высокие показатели этих значений - колебания
по: водостойкости от 99,96% до 99,99%, (табл.10, столбец 3); кислотостойкости от 98,95%
до 99,97% (табл.10, столбец 4); щелочестойкости от 99,86% до 99,98% (табл.10, столбец
5).
Санитарно-химическими исследованиями (металл основы титан ВТ1-0) установлено:
- содержание восстановительных примесей в водных вытяжках из образцов найденное
по расходу 0,04 Н раствора тиосульфата натрия, составило 0, при допустимом значении
критерия 0,1 мл;
- изменение значения рН вытяжки по сравнению с контролем 0,78, при допустимом
значении критерия не более 1,0;
- содержание органических примесей в водных вытяжках из образцов, определяемое
спектрофотометрически по величине оптической плотности в диапазоне 230-360 нм,
составило 0,156, при допустимом значении критерия не более 0,300;
- содержание меди, определяемое методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии
в водных вытяжках из образцов, составило 0,01 мг/л, при допустимом значении критерия
до 1 мг/л;
- содержание свинца, определяемое методом атомно-абсорбционной
спектрофотометрии в водных вытяжках из образцов, составило 0,01 мг/л, при
допустимом значении критерия до 0,03 мг/л;
- содержание хрома, определяемое методом атомно-абсорбционной
спектрофотометрии в водных вытяжках из образцов, составило 0,01 мг/л, при
допустимом значении критерия до 0,1 мг/л;
- содержание кадмия, определяемое методом атомно-абсорбционной
спектрофотометрии в водных вытяжках из образцов, составило 0,0001 мг/л, при
допустимом значении критерия до 0,001 мг/л;
- содержание бария, определяемое методом атомно-абсорбционной
спектрофотометрии в водных вытяжках из образцов, составило 0,01 мг/л, при
допустимом значении критерия до 0,1 мг/л;
- содержание олова, определяемое методом атомно-абсорбционной
спектрофотометрии в водных вытяжках из образцов, составило 0,01 мг/л, при
допустимом значении критерия до 0,1 мг/л;
- содержание формальдегида составило 0, при допустимом значении критерия до 0,1
мг/л.
Санитарно-химическими исследованиями (металл основы цирконий Э125)
установлено:
Стр.: 10
RU 2 551 628 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
- содержание восстановительных примесей в водных вытяжках из образцов, найденное
по расходу 0,04 Н раствора тиосульфата натрия, составило 0, при допустимом значении
критерия 0,1 мл;
- изменение значения рН вытяжки по сравнению с контролем 0,38 при допустимом
значении критерия не более 1,0;
- содержание органических примесей в водных вытяжках из образцов, определяемое
спектрофотометрически по величине оптической плотности в диапазоне 230-360 нм,
составило 0,096, при допустимом значении критерия не более 0,300;
- содержание меди, определяемое методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии
в водных вытяжках из образцов, составило 0,009 мг/л, при допустимом значении
критерия до 1 мг/л;
- содержание свинца, определяемое методом атомно-абсорбционной
спектрофотометрии в водных вытяжках из образцов, составило 0,008 мг/л, при
допустимом значении критерия до 0,03 мг/л;
- содержание хрома, определяемое методом атомно-абсорбционной
спектрофотометрии в водных вытяжках из образцов, составило 0,009 мг/л, при
допустимом значении критерия до 0,1 мг/л;
- содержание кадмия, определяемое методом атомно-абсорбционной
спектрофотометрии в водных вытяжках из образцов, составило 0,0001 мг/л, при
допустимом значении критерия до 0,001 мг/л;
- содержание бария, определяемое методом атомно-абсорбционной
спектрофотометрии в водных вытяжках из образцов, составило 0,01 мг/л, при
допустимом значении критерия до 0,1 мг/л;
- содержание олова, определяемое методом атомно-абсорбционной
спектрофотометрии в водных вытяжках из образцов, составило 0,01 мг/л, при
допустимом значении критерия до 0,1 мг/л;
- содержание формальдегида составило 0, при допустимом значении критерия до 0,1
мг/л.
При токсикологическом исследовании установлено:
- в остром опыте на белых беспородных мышах (самцах) при внутрибрюшном
введении вытяжек в дозе 50 мл/кг массы тела не наблюдалось гибели животных;
- у животных не выявлено клинических признаков интоксикации: общее состояние,
поведенческие реакции, состояние шерстного покрова, поедание корма в опытной
группе не отличалось от контроля;
- на вскрытии ткани в месте введения вытяжки, регионарные лимфатические узлы,
внутренние органы у животных, подвергавшихся воздействию вытяжек, не имели
признаков патологии;
- весовые коэффициенты внутренних органов (печень, почки, селезенка) у опытных
мышей в пределах нормы и аналогичных показателей контроля;
- в опытах in vitro с изолированными и отмытыми эритроцитами кролика не отмечено
гемолитического эффекта вытяжек;
- в экспериментах на крысах и кроликах показано отсутствие местнораздражающего
действия вытяжек на кожу и слизистые оболочки;
- испытание образца на стерильность - стерильно;
- испытание образца на апирогенность - апирогенно;
- значение индекса токсичности составило 71% (металл основы титан ВТ 1-0) и 70%
(металл основы цирконий Э125), при допустимом значении критерия от 70 до 120%.
Исследованные образцы отвечают требованиям, предъявляемым к изделиям
Стр.: 11
RU 2 551 628 C1
5
медицинского назначения, имеющими контакт с тканями организма: в условиях
эксперимента металлокерамические материалы проявили химическую стабильность,
вытяжки из них не оказали неблагоприятного воздействия на биологические объекты.
Источники информации
1. Способ получения керамических покрытий на поверхности зубных протезов и
имплантатов. Заявка: №2002127503/142002127503/14, 14.10.2002 г. Дата публикации
заявки: 10.04.2004 г.
2. Способ изготовления металлокерамических зубных протезов. Патент РФ по заявке:
№2010100640/14, 11.01.2010 г. Дата публикации: 20.06.2011 г.
10
15
20
Формула изобретения
Способ изготовления металлокерамических зубных протезов, включающий
изготовление металлической основы, очистку, обработку, нанесение керамического
покрытия, отличающийся тем, что на металлической основе из металлов вентильной
группы, микродуговым оксидированием, формируют керамический слой, толщиной
не менее 50 мкм, в водном растворе электролита на основе сульфата алюминия, с
последующим нанесением глазури и термической обработкой протеза в вакууме при
температурах, не превышающих температур аллотропических превращений в материале
металлической основы, но не менее 830°С, времени выдержки не менее 15 минут, при
этом скорость подъема температуры должна быть не более 15°С/мин, скорость
охлаждения - не более 7°С/мин, а отношение толщины керамического слоя к общей
толщине покрытия должно составлять 0,6-0,8.
25
30
35
40
45
Стр.: 12
RU 2 551 628 C1
Стр.: 13
RU 2 551 628 C1
Стр.: 14
RU 2 551 628 C1
Стр.: 15
RU 2 551 628 C1
Стр.: 16
RU 2 551 628 C1
Стр.: 17