Благородные металлы и их сплавы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Реферат на тему:

Благородные металлы и их сплавы

Иркутск, 2016

Содержание

Введение

Золото

Платина

Палладий

Серебро

Сплавы на основе золота, серебра и палладия

Припои

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Благородные металлы - это металлы не подверженные окислению, что отличает их от большинства металлов. Все они являются также драгоценными металлами, благодаря их редкости. Основные благородные металлы -- золото, серебро, а также платина и остальные 5 металлов платиновой группы -- (рутений, родий, палладий, осмий, иридий).

На рынке стоматологических материалов существует широкий спектр сплавов на основе золота, серебра, платины и палладия, которые удовлетворяют практически всему диапазону требований современной ортопедической стоматологии. Их применяют для изготовления некоторых видов вкладок, штифтовых зубов, коронок, мостовидных и бюгельных протезов, креплений.

Сплавы металлов, используемые в стоматологии, должны быть устойчивыми к коррозии, не оказывать вредного воздействия на организм.

Золото (Au)

В природе встречается в виде самородков или мелких частиц, смешанных с песком. Единственное химическое соединение золота в природе - каловерит (AuTe) встречается очень редко.

Извлечение золота из руд может осуществляться одним из следующих способов:

- путём промывки;

- амальгамирования;

- цианирования;

-выплавления золота из руд вместе с другими цветными металлами;

Промывка основана на разности удельного веса и заключается в отделении золота от примесей.

Амальгамирование - это растворение золота в ртути.

Цианирование - это растворение золота в цианидах с последующим высаживанием цинковой пылью.

Золото имеет жёлтый цвет.Удельный вес - 19,32. Температура плавления - 1064,18 °C, температура кипения - 2856 °C. Теплопроводность большая - 68,3. Усадка - 5,2%.

Чистое золото - мягкое, ковкое и тягучее, может быть выковано в листочки толщиной 0,0001см. Золото не окисляется при нагревании и не растворяется в кислотах и щелочах, кроме царской водки (смесь концентрированной соляной и азотной кислот 3:1).

Золото в чистом виде для стоматологических целей не применяется, поскольку оно слишком мягкое и недостаточно прочное. Оно легко соединяется со многими металлами. Для технических целей используют сплавы золота с другими металлами (лигатурное золото). Металлы, добавляемые к золоту, придают сплавам определённые свойства. Например температура плавления сплава золота с увеличением в нём количества серебра понижается.

При добавлении 50% серебра сплав приобретает белый цвет. Медь придаёт сплаву красноватый оттенок и твёрдость. Сплав из 75% золота, 10% меди 15% серебра называется зелёным золотом. Сплав золота с серебром и палладием называется белым золотом. Золото становится эластичным, если прибавить к нему небольшое количество платины.

Платина (Pt)

В природе встречается в виде самородка реже золота и ценится гораздо дороже. Платина имеет серовато-белый блестящий цвет, удельный вес её - 21,5. Температура плавления -1770°C, температура кипения - 2450°C. Благодаря небольшой усадке платину и её сплавы используют при литье мелких и точных деталей. Из неё можно раскатать тонкую фольгу и вытянуть очень тонкую проволоку. Химическая прочность платины очень высокая.

Платина не окисляется на воздухе, не растворяется ни в каких кислотах, кроме царской водки. Сплавы, в состав которых входит платина, отличаются высокой прочностью, упругостью, хорошо поддаются механической обработке, при литье обладают высокой жидкотекучестью. При этом температура плавления сплава резко повышается. Добавление платины до 5% делает сплав исключительно мелкозернистым, твёрдым, эластичным и устойчивым к деформации. В зубопротезной технике золотые сплавы с платиной используют для изготовления вкладок, штифтовых конструкций, коронок, мостовидных протезов, в т.ч. металлокерамических.

Палладий (Pd)

Палладий выделяют из платины, а значит, и добывают в одних и тех же месторождениях. Внешне напоминает серебро. Это крайне тяжёлый и очень тугоплавкий, пластичный и ковкий металл. По плотности палладий ближе к серебру, чем к родственной платине. Температура плавления -1554°C, температура кипения - 2940°C.

Палладий - это элемент, способный усиливать антикоррозионные свойства даже такого стойкого к агрессивным средам металла, как титан. Добавка палладия всего в 1 % повышает устойчивость титана к серной и соляной кислотам. Недавно учёные открыли редкую разновидность золота. Её назвали палладистой, поскольку в состав жёлтого металла входит 6% палладия. Правда, месторождение палладиевого золота в мире только одно. Оно находится в Бразилии.

Серебро (Ag)

В природе встречается в виде самородков и в виде соединений. Имеет белый цвет. Серебро хорошо проводит электричество и тепло. Удельный вес серебра - 10,5. Температура плавления - 960°C, температура кипения - 1955°C, усадка 4,4%. Твёрдость серебра выше, чем у золота.

Серебро при нагревании хорошо растворяется в азотной и серной кислотах. Соляная кислота действует на серебро слабо. Обладает бактерицидным свойством - убивает болезнетворные и гнилостные бактерии, стерилизует воду, даже когда содержится в количестве миллиардных долей грамма на литр.

Для изготовления зубных протезов серебро непригодно ввиду того, что оно в чистом виде в полости рта может подвергаться окислению и нарушать равновесие микрофлоры в полости рта. Серебро не обладает достаточной прочностью. Серебро, добавленное в золотые сплавы, придаёт им более светлый оттенок и снижает температуру плавления. Оно входит в состав припоев для золота и нержавеющей стали.

Сплавы на основе золота, серебра и палладия

По системе Международной организации стандартов и Американской Дентальной ассоциации все стоматологические золотые сплавы разделены на 4 типа:

1 тип - мягкие, используются для конструкций, которые подвергаются слабой нагрузке (некоторые виды вкладок);

2 тип - средней твёрдости, используются для конструкций, которые подвергаются умеренной нагрузке (крепления - анкеры, промежуточные звенья мостовидных протезов, коронки);

3 тип - твёрдые, используются для конструкций, которые подвергаются большой нагрузке (полукоронки, тонкие литые вкладки, элементвы мостовидных протезов, коронки);

4 тип - сверхтвёрдые, используются для конструкций, испытывающих высокие нагрузки (бюгели, коронки).

По международному стандарту ISO 8891, европейскому стандарту EN 28891 и немецкому стандарту DIN 13906T2/03.88 стоматологические литейные сплавы с содержанием благородных металлов от 25% до 75% классифицированы по типам:

Тип I - низкопрочный, для зубных протезов, подвергающихся очень незначительным напряжениям, например, вкладки. К этому типу относится широко применяемый в России золотой сплав 900 пробы, а также серебряно-палладиевые сплавы ПД 190 и ПД 250.Сплав золота 90-й пробы используется при протезировании коронками и мостовидными протезами. Содержит 90% золота, 6% меди и 4% серебра. Температура плавления -1063°C. Обладает пластичностью и вязкостью, легко поддаётся штампованию, вальцеванию, ковке, а также литью.

Тип II - среднепрочный, для зубных протезов, подвергающихся средним напряжениям, например, вкладки. К этому типу относится российский сплав 750-ой пробы. В настоящее время применяется для изготовления кламмеров и вкладок. Содержит 75% золота, 8% меди, 8% серебра, 9% платины. Обладает высокой упругостью и малой усадкой при литье. Эти качества приобретаются за счёт добавления платины и увеличения количества меди.

Тип III - высокопрочный, для зубных протезов, подвергающихся вывсоким напряжениям, например, тонкие литейные металлические каркасы для зубных фасеток, каркасы мостовидных протезов, полные коронки и бюгельные протезы. К этому типу относится российский сплав Супер ТЗ 750-ой пробы с эффектом термического упрочнения - это «твёрдое золото», термически упрочняемый износостойкий сплав, который содержит 75% золота и имеет красивый жёлтый цвет. Он универсален и технологичен: может использоваться для штампованных и литых стоматологических конструкций. Из данного вида сплава изготавливаются также золотые иглы для акупунктуры.

Тип IV - сверхпрочный, для зубных протезов, подвергающихся очень высоким напряжениям и имеющим небольшое поперечное сечение, например, шинирующие части бюгельного протеза, дуга съёмного протеза, кламмеры, коронки, втулки. В России выпускают золотой сплав Супер ЛБ, специально предназначенный для литых бюгельных протезов.

Благородные металлы: золото, серебро, платина и металлы платиновой группы придают сплавам высокую коррозийную устойчивость, биологическую инертность, а также эстетические свойства (не тускнеют). Литейные стоматологические золотые сплавы - это, в основном, сплавы системы золото-серебро-медь с добавками палладия и платины.

Согласно международному стандарту ISO 1562-84, золотые сплавы должны содержать золота и металлов платиновой группы ( Pd, Ir,Rh,Ru,Os) не менее 75%. Сплавы с содержанием золота и платиноидов менее 65-75% быстро тускнеют в коррозионной среде полости рта. Дальнейшее понижение содержания золота в сплаве приводит к окислению сплава в условиях полости рта, оказывая вредное воздействие на слизистую оболочку и весь организм в целом. Поэтому, для предотвращения коррозии по мере уменьшения количества золота в сплаве, должно увеличиваться содержание палладия. Сплавы с низким содержанием золота могут заменить сплавы с содержанием золота более 70%, если будут соблюдаться следующие условия: золота не должно быть ниже 42%; палладия должно быть не менее 3-4%; отношение золото + серебро/медь должно выдерживаться не ниже, чем 10:1.

Правильно выбранное соотношение отдельных легирующих частей даёт возможность получать сплавы, обладающие необходимыми физико-химическими свойствами за счёт создания заданной структуры и строения кристаллической решётки сплава.

Благородные металлы характеризуются высокой инертностью по отношению к организму. В связи с этим содержание золота и платины в питьевой воде и в пищевых продуктах не нормируется.

В состав сплавов-припоев на основе золота в качестве функциональных добавок входят цинк, медь, олово, кадмий. Они могут накапливаться в тканях организма и в определённых концентрациях оказывать токсическое действие.

Сплавы на основе золота считаются универсальными. Любой металлический сплав характеризуется определёнными свойствами: физико-химическими (структурой, составом, коррозийной стойкостью),физико-механическими (модулем упругости, пределом пластичности, относительным удлинением, твёрдостью), термическими и биологическими.

К физическим свойствам металлов относятся: температура плавления, плотность и прочность, упругость и пластичность.

Температура плавления определяет технологию плавления протеза путём литья. Этот параметр определяет тип литейного оборудования. Золотые сплавы, имеющие низкую температуру плавления, обычно плавят в плавильных печах на воздухе (1280°C). Сплавы на кобальто- и никель- хромовых основах имеют значительно высокие температуры плавления - 1280°C-1450°C. Здесь применяются дуговые или индукционные печи.

Плотность золотосодержащих сплавов составляет 14-18г/см.куб. Плотность кобальто- хромовых сплавов примерно в два раза меньше - около 7,8-9,0г/мс.куб.

Модуль упругости кобальто- хромовых сплавов составляет 228 ГПа, на основе золота - всего около 90 ГПа. Используя сплавы с большим модулем упругости, можно изготовить прочный тонкостенный протез с меньшим объёмом и весом.

Прочность стоматологического материала затрудняет его отделку, но противостоит повреждениям при эксплуатации - истиранию, царапанию.

Упругость определяется пределом текучести - величиной механического воздействия, необходимого для появления остаточной деформации. Это одно из важнейших свойств сплава, особенно сплава, используемого для изготовления съёмных протезов. Её показатель не должен превышать 500 МПа. благородный металл сплав стоматологический

Сплавы благородных металлов имеют лучшие литейные свойства и коррозионную стойкость, однако по прочности уступают сплавам неблагородных металлов.

Золотые сплавы, содержащие большое количество палладия и серебра, получили название белых золотых сплавов.

Сплавы на основе благородных металлов по назначению можно разделить на 5 групп:

1 группа - сплавы для металлокерамических протезов;

2 группа - сплавы для цельнолитых и металлокомпозитных конструкций;

3 группа - сплавы для бюгельных протезов и кламмеров;

4 группа - сплавы-припои;

5 группа - покрытия (гальванотехника).

Сплавы для металлокерамических протезов наиболее сложные по составу и физико-механическим свойствам. Эти сплавы должны иметь коэффициент температурного расширения, соответствующий коэффициенту температурного расширения керамических облицовочных масс, и содержать химические элементы, образующие оксидную плёнку для надёжного сцепления с керамикой.

Первым отечественным сплавом благородных металлов для металлокерамических протезов является сплав на основе палладия «Суперпал». «Суперпал»- это не только надёжный конструкционный материал. Он обладает высокой биосовместимостью, что позволяет рекомендовать его пациентам с непереносимостью других сплавов.

Основным из сплавов на основе золота и платины, который используется в ортопедической стоматологии России, является сплав «Супер КМ». Его плотность достаточно высока, что улучшает проливаемость тонкостенных деталей и позволяет использовать для литья практически любые установки (центрифужные, вакуумные, литьё под давлением).

Но рассмотренные выше сплавы предназначены только для несъёмного протезирования, что ограничивает их применение. Для системы протезирования, пользующейся только благородными сплавами, необходим специальный литейный сплав, применяющейся для бюгельных протезов. Таким сплавом стал « Супер-ЛБ» (Касдент). Сплав «Супер-ЛБ» прекрасно совмещается при комбинированном протезировании со сплавами «Суперпал» и «Супер КМ», не образует значимой разницы электрохимических потенциалов, что даёт возможность создавать различные конструкции, не причиняя потенциального вреда пациентам.

У российских пациентов старшего возраста встречаются несъёмные протезы 900-ой пробы. В ортопедическом лечении со сплавом 900-ой пробы можно использовать как вышеперечисленные сплавы «Суперпал» и «Супер КМ», так и сплав «Супер ТЗ» (Голхадент). Важнейшее свойство сплава «Супер ТЗ» - возможность термоупрочнения при определённом температурном режиме, что позволяет увеличивать твёрдость и предел текучести.

Припои

От советской стоматологии мы унаследовали не только золотой сплав 900-ой пробы, но и активно использовавшийся золотой припой AuAgCdCu 750-30. Этот припой, как большинство традиционных стоматологических припоев, содержит кадмий, который неблагоприятно воздействует на организм человека. Поэтому кадмий из состава стоматологических сплавов необходимо исключить. Вместо этого припоя предложен бескадмиевый сплав-припой «Бекадент».

Широкое использование сплавов для металлокерамических протезов потребовало новых высокотемпературных припоев. Сложность их создания связана с тем, что температура плавления припоя должна находиться в интервале между температурой плавления сплава, из которого сделан каркас протеза, и максимальной температурой обжига керамической массы.

Для пайки каркасов из сплава «Супер КМ» разработан специальный высокотемпературный сплав-припой «СуперВП» (Голпайдент).

Заключение

Прогресс в мировом стоматологическом материаловедении, возросшие требования к функциональным и эстетическим качествам зубных протезов, применение металлокомпозитных и металлокерамических зубопротезных конструкций обусловили необходимость создания для зубных протезов сплавов с высоким уровнем физико-механических и технологических свойств.

Созданные отечественные сплавы благородных металлов открывают широкие возможности в области ортопедического лечения основных стоматологических заболеваний благодаря своим уникальным свойствам - высокой функциональности, долговечности и биоинертности.

Вышеперечисленные золотые и палладиевые сплавы прошли необходимые токсикологические и санитарно-химические испытания и по заключению Всероссийского научно-исследовательского института медицинской техники соответствуют современным, ужесточённым международным требованиям к биосовместимости.

Список используемой литературы

1. Абдурахманов А.И., Курбанов О.Р. Материалы и технологии в ортопедической стоматологии. - М.: Медицина, 2008

2. Расулова М.М., Ибрагимова Т.И. Зубопротезная техника. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013

3. Вязьмитина А.В., Усевич Т.Л. Материаловедение в стоматологии. - М.: Феникс, 2002

4. Копейкин В.Н.,Демнер Л.М. Зубопротезная техника. - М.: «Триада-Х», 2003

5. Поюровская И.Я. Стоматологическое материаловедение. - М.: ГЕОТАР-Медиа, 2007.

Размещено на Allbest.ru