Vplivi indija na lastnosti dentalnih zlitin Ag-Pd-Au1 -Cu-Zn5-ln5 The Influence of Indium on Properties of Dental-Allovs Ag-Pd-Au1 -Cu-Zn5-ln5 M. Doberšek, Zlatarne Celje, Celje i. Kosovinc, Oddelek za montanistiko, FNT, Univerza v Ljubljani, Aškerčeva 20 V zobozdravstvu se že nekaj časa uporabljajo t.i. porcelanske zlitine za izdelavo zoboprotetičnih izdelkov. V bistvu so to dentalne zlitine, ki sodijo v sistem Ag-Pd-Au-Cu-Zn, in so i/ kontaktu s porcelanom. Kvaliteta zoboprotetičnega izdelka je odvisna predvsem od kvalitete spoja kovina-keramika. Z uporabnega stališča je koristno podrobnejše poznavanje faznih razmer in morfologije mikrostruktur zlitin v tem sistemu. Vsem zlitinam smo dodajali 5 at. % oksidotvornega indija. S pomočjo rentgenske in metalografske analize je bil izdelan izotermni presek pri T = 700° C skozi prostorski diagram Ag-Pd-Au1-Cu-Zn5-ln5 (slika 1). V diagramu so prisotne faze: a-Pd(Au), o i -Ag(ln), o 2-Cu(Zn) in CuPd; to so faze, ki izhajajo iz obrobnih sistemov. Ugotovili nismo nobene nove ternerne faze. Iz diagrama lahko sklepamo, da se indij nahaja v fazah o in o i, deloma pa tudi v o 2 in CuPd. Dentalne oziroma porcelanske zlitine sodijo pri določeni vsebnosti Pd in Ag v relativno ozko enofazno področje o-n,. Preiskati moramo njihovo sposobnost vezave kovine s porcelanom pri izbranem indiju. We researched system Ag-Pd-Au1-Cu-Zn5 with 5 at.% In in ali of alloys. Some of the alloys in these system are used in dentistry as so colled porcelain-alloys. Except for some partial investigations and reports nothing is published. By means of the X-ray and metallographie analyses was made the isothermai section of the system Ag-Pd-Au1 -Cu-Zn5-ln5 at 700° C (Fig. 1). Phases o-Pd(Au, Ag); o , -Ag(Pd, In); až-Cu(Zn) and CuPd can be seen in the diagram. These are the phases appearing from boundary systems. No new ternary phase has been found. From the diagram we can see that indium can be found in phases o and o, and partly also in o 2 and CuPd. Dental ailoys belong at particulary concentration of Pd and Ag to the narrow one-phase region o -o i. Their ability of binding porcelain-metal has to be researched. This work was done in laboratory of development department in Zlatarna Celje and at department for metallography of the University in Ljubljana. The research was financialy supported by Zlatarne Celje. 1 Uvod Ker je pomemben del proizvodnje Zlatarne Celje den-talni program s pomembnim deležem dentalnih zlitin, smo naše preiskave usmerili v področje razvoja in optimi-ranja teh zlitin. Del tega programa so porcelanske zlitine za izdelavo zoboprotetičnih izdelkov v porcelanski tehniki, kjer je kovinska zlitina nosilec zoboprotetičnega nadomestka, na katerega je nanešen—pri pečen porcelan. Prednosti te tehnologije so v manjši porabi drage zli- tine, boljše estetske lastnosti (porcelan ima barvo skle-nine) ter popolna korozijska obstojnost v ustnem mediju. Pomankljivost te tehnologije je visoka trdota keramike v primerjavi s trdoto sklenine zoba, krhkost porcelana ter teže dosežena kvaliteta spoja kovina-keramika. Kvaliteta izdelka je odvisna od natančnosti dimenzij zoboprotetičnega nadomestka in kvalitete spoja kovina-keramika1, na katero vpliva hrapava površina kovine, ki zaradi večje reakcijske površine med kovino in porcelanom poveča mehansko trd- nost spoja. Pri procesu pečenja porcelana poteka v spoju difuzija kovinskih atomov v mejno plast, pri čemer se tvorijo oksidi1. Prepletenost kovinskih in nekovinskih oksidov je v bistvu vez med osnovno kovino in keramiko. Zato je potrebno, da zlitinam, ki se uporabljajo v te namene, dodajamo take kovine, ki tvorijo stabilne okside, pri čemer je potrebno upoštevati linearni raztezni koeficient zlitine in porcelana, kar je pomembno tudi za trdnost porcelana. Za oksidotvomo kovino smo uporabili indij, ki smo ga dodajali zlitinam v sistemu Ag-Pd-Au-Cu-Zn"'"5, ki je osnovni sistem srebro—paladijevih dentalnih zlitin, ki smo jih razvijali s študijem ternernih sistemov4,5. Tu se je postavilo vprašanje, katera je tista kritična koncentracija indija, ki naj bi zagotovila trden spoj med kovino in porcelanom? Zlitina za zobotehnični izdelek je homogena enofazna dentalna zlitina. Nosilec indija naj bi bil nasičena raztopina srebra oziroma paladija, pojav neke indijeve faze pa bi efekt indija kot oksidotvorca verjetno zmanjšal. Pd(Au) O o © 0 - dvofazno oc ♦ Cu Pd {) -dvofazno oc,->CuPd f - dvofazno ot,* cx-2 ^-trofazno cx_z * CuPd A-trofazno * oc.2 ♦ Cu Pd ■Slika 1. Izotermni presek sistema Ag-Pd-Aul-Cu-Zn5-In5 pri T = 700°C. Figure 1. Phase Diagram Ag-Pd-Au 1 -Cu-Zn5-In5—Isothermal Section at 700°C. - enofazno -enofazno c*, - enofazno oc, -enofazno CuPd 2 Metode dela Za izdelavo zlitin smo uporabili kovine čistoče > 99.5 m %. Cink smo dodajali s predzlitino CuZn20 in CuZnlO. Zlitine so bile taljene v evakuiranih kvarčnih ampulah. Pri izdelavi zlitin izgube zaradi zatehte in izgora niso presegale vrednosti 0.1%, zato zlitine nismo kemično analizirali. Zlitine (regulus in prah) so bile različno dolgo žarjene (T = 700°C), nato pa gašene v ledeno mrzli vodi. Rentgensko preiskavo smo izvedli po metodi Guinier (CuKo i). Pri vrednotenju mrežnih parametrov faz v terner-nem področju smo uporabili vrednosti parametrov binarnih faz. Vzorci za metalografsko preiskavo so bili pripravljeni po običajni metalografski tehniki. Jedkali smo z raztopino FeCl i, zlatotopko in deloma KCN. 3 Rezultati preiskave S pomočjo rentgenske in metalografske analize smo obravnavali fazne razmere in mikrostrukturo zlitin. V diagramu (slika 1) je vidno ozko enofazno območje zmes-nih kristalov o-Pd(Au) s parametrom mreže a = 3.928 ■ 10~lom (tabela 1), ki prehaja v fazo ni-Ag(ln). Slika 2 kaže primer mikrostrukture zlitine v litem stanju Agl5Pd69AulCu5Zn5In5 iz področja o s tipično močno razvejano dendritsko morfologijo. Mikrostrukturo faze a i (jedkano s FeCh), prav tako v litem stanju, predstavljamo z zlitino Ag65Pd26AulZn3In5, kjer vidimo karakteristične, nehomogene, plastne kristale. V diagramu sta vidni še enofazni področji: intermetalna faza CuPd in faza o-j-Cu(Zn). Faza CuPd je pomemben sestavni del v trofaznem področju našega preseka. Ta faza izhaja iz binarnega sistema Cu-Pd in se skromno razteza v ternemo področje. Mikrostruktura faze CuPd je prestavljena s toplotno obdelano zlitino Ag60Pd29AulCu5In5. Pri delu smo uporabili jedkalo FeCh. V mikrostrukturi te zlitine so vidna temna področja, ki predstavljajo fazo Ag (In, Pd, Au), znotraj katerih so fini izločki CuPd. Opazna pa je tudi bela mreža, ki predstavlja koagulirano fazo CuPd. Vsekakor je v mikrostrukturi opažena še določena heterogenost. Faza CuPd je sicer kubična s parametrom mreže a = 3.025 • 10-Ulm, v rentgenogramu te faze pa opazimo nadstrukturni linijski sistem, katerega nekatere črte ustrezajo tetragonalnosti te faze z osnim razmerjem c/a — 1.19. To dejstvo opazimo tudi v drugih zlitinah, kjer se pojavlja faza CuPd. To bo potrebno dodatno preiskati. Zlitina Ag3Pd46AulCu40Zn5In5 (toplotno obdelana in jedkana z zlatotopko) predstavlja fazo CuPd iz enofaznega področja CuPd. V mikrostrukturi te zlitine so opaženi veliki kristali te faze. Na sliki 2 vidimo mikrostrukturo toplotno obdelane zlitine Agl5Pd59AulCul5Zn5In5, v kateri sta poleg faze o, ki je osnovna, še faza CuPd z dvema tipoma kristalizacije. pri čemer je posebno izrazit rozetni tip. Uporabljeno jedkalo je FeCh. Dvofazno področje (e»i + a2) predstavljamo z mikrostrukturo zlitine Ag60Pd4AulCu25Zn5In5 (toplotno obdelane in jedkane z zlatotopko), kjer vidimo fazo Ag (In)—svetlo in fazo a o—belo. Iz tega področja navajamo še mikrostrukturo zlitine Ag5Pd9AulCu75Zn5In5 (lito stanje, jedkano z FeCli), kjer je faza Cu(Zn) svetla s tipično kristalizacijo v obliki kolonij; faza ai pa je temna. Trofazni prostor (o, + a2 + CuPd) je dokumentiran s številnimi zlitinami, ki so rentgensko in metalografsko preiskani in ki zanesljivo omejujejo ta prostor, ki ga predstavljamo s toplotno obdelano zlitino Ag30Pdl9AulCu40Zn5In5. V mikrostrukturi te zlitine vidimo svetlo fazo o i (paličasto), a 2 temno, CuPd pa je predstavljena s svetlimi točkami v obeh fazah. Uporabljeno jedkalo je zlatotopka. Parametri mreže znašajo za fazo a,: 4.047 • 10"' 'm. za fazo o2: 3.725 10-lom in za fazo CuPd: 2.908 U'rinm. Nekatere zlitine v tem prostoru izkazujejo fazo o, kar je Ag 15Pd69Au 1 Cu5Zn5In5, 60 x Ag65Pd26AulZn3In5, 120 x Ag3Pd46Au !Cu40Zn5In5, 120x Ag60Pd4AulCu25Zn5In5, 120x Ag5Pd9AulCu75Zn5In5, 300 x Ag30Pd 19Au !Cu40Zn5In5, 300 x Ag60Pd29AulCu5In5, 120x Agl5Pd59AulCul5Zn5In5, 300x Slika 2. Mikroslniklure zlitin. Figuro 2. Mikroslructures of Alloys. n nadstrukturni linijski sistem Tabela 1. Rentgenska analiza zlitin v sistemu a* - pa — Aui — Cu — Zn5 — In5 Sestava zlitin Fazna Mrežni Opomba at. % sestava parameter Ag Pd Au Cu Zn In 10"10 m 15 69 1 5 5 5 100% o 3.928 5 69 1 15 5 5 90% o 3.888 10% CuPd 3.026 25 59 1 5 5 5 85%. a 3.952 15% CuPd 3.068 15 59 1 15 5 5 75% o 3.933 25% CuPd 3.041 42 49 1 - 3 5 95% a i 4.049 5% CuPd 2.952 o, c/a = 1 14 35 49 1 5 5 5 80% o 4.011 20% CuPd 3.013 3 46 1 40 5 5 100% CuPd 3.025 20 39 1 30 5 5 20%. n 4.021 80%. CuPd 3.029 n 60 29 1 5 5 80%. n i 4.049 20% CuPd 2.957 n, c/a — 1 19 50 19 1 20 5 5 60%. a! 4.053 10% a 2 3.741 30% CuPd 2.935 n, c/a = 1 19 30 19 1 40 5 5 40%. n j 4.047 40%. o 2 3.725 20%. CuPd 2.908 n, c/a — 1 /2 15 14 1 60 5 5 30% o 4.051 60% o 2 3.723 10% CuPd 3.156 75 9 1 5 5 5 75% a i 4.073 25% CuPd 3.118 5 9 1 75 5 5 20% a! 4.498 80% a i 3.705 90 4 1 - - 5 100% a i 4.075 60 4 1 25 5 5 70% n, 4.057 30% (i2 3.744 - - - 90 5 5 100% a 2 3.668 nekoliko nenavadno, so pa to potrdile rentgenske preiskave. Spričo široke palete a ternemih raztopin, ki prehajajo v oi, je to mogoče. Zdi se, da so v tem sistemu procesi difuzije zapleteni in počasni in tako zlitine potrebujejo precej časa, da dosežejo termodinamsko stabilnost. Vsekakor bo potrebno nekatere zlitine s stališča termodinamičnega ravnotežja še preverjati. Metalografska analiza je dosti skladna s podatki rentgenske analize, čeprav so tu manjša odstopanja, kar gre verjetno na račun premajhne homogenizacije zlitin. 4 Zaključek Izdelali smo izotermni presek pri T = 700°C skozi prostorski diagram Ag-Pd-Aul-Cu-Zn5-In5. V ternernem področju diagrama vidimo relativno ozko področje paladi-jevih (a) in srebrovih (qj) trdnih raztopin, kamor sodijo dentalne zlitine, ki so v kontaktu s porcelanom. Novih in-termentalnih faz nismo ugotovili, čeprav je bilo to teoretsko za pričakovati, kar posebno velja za paladijeve in indijeve faze6,7. Analiza porazdelitve indija v poedinih fazah ni bila izdelana. Iz diagrama in podatkov o topnosti indija v osnovnih komponentah sistema pa lahko sklepamo, da je indij navzoč v fazah a in a i, deloma pa tudi v fazah a o in CuPd. Dejansko sposobnost vezave dentalnih zlitin obravnavanega sistema napram porcelanu bo potrebno še preiskati. Da ugotovimo racionalno vrednost indija v teh zlitinah, je potrebno izdelati dodatno izotermni presek za In> 5 at,% pri sicer istih pogojih dela (T = 700°C, Au=l at.%, Zn=5 at.%). Praktična vrednost raziskav v obravnavanem sistemu se kaže v poznavanju in uporabi porcelanskih zlitin, kjer je delež zlata reduciran na minimum, medtem ko so ostale fizikalne, korozijske in mehanske lastnosti v mejah, ki jih predpisujejo standardi in zahteva praksa. 5 Literatura 1 R.W. Phillips: Science of Dental Materials, 11. izdaja W.B. Saunders Company. 1982. 2 I. Kosovinc in M. Doberšek: Mikrostrukture in lastnosti zlitin Ag —Pd—Cu —Zn5, Zbornik 39. posveta o metalurgiji in kovinskih gradivih, Ljubljana, 1988. I. Kosovinc in M. Doberšek: Vpliv nizke vsebnosti zlata na fazne razmere in lastnosti zlitin v sistemu Ag-Pd-Cu-Zn, Zbornik 41. posveta o metalurgiji in kovinskih gradivih, Ljubljana. 199« (2. del). 4 M. Doberšek in I. Kosovinc: Das Dreistoffsystem Pd-Cu-Zn, Zf. Metallkunde 1989, H.9. 5 M. Doberšek in I. Kosovinc: Metallography and Consti-tution of the Pd-Au-Zn and Au-Cu-Zn system, Precious Metals 1987, Brussel. 6 M. Hansen in K. Anderko: Constitution of Binary Alloys, Mc Graw-Hill Book Company, 1958. ' I. Kosovinc. M.E1. Boragy in K. Schubert: Zumm Phasen—diagram von Pd-In-Sn und Einigen Verwandten Mischungen, Metali 26, 1972, 917-920 Digitalna knjižnica Slovenije - dLib.si
NAPAKA - STRAN NI BILA NAJDENA


Žal nam je, a strani, ki ste jo iskali, ni bilo moč najti.
Prosimo, poskusite uporabiti ISKALNIK in poiskati publikacijo, ki jo potrebujete.
Knjige
Periodika
Rokopisi
Slike
Glasba
Zemljevidi
Vse pravice pridržane © 2025 Narodna in univerzitetna knjižnica, Turjaška 1, 1000 Ljubljana