Материалы для химической обработки сплавов металлов и соединения металлических деталей протезов

Термической обработке, которая неизбежна при использовании различных металлов и сплавов, сопутствует образование под воздействием кислорода воздуха окалины (окисной пленки) на поверхности металла. Удаление окалины с поверхности металла производят химическим путем. Для этого применяют растворы минеральных кислот (соляной, азотной, серной) различной концентрации или их смеси.

Отбелы - вещества, служащие для растворения окалины.

Процесс удаления окалины — отбеливание.

Отбелы подбирают с таким расчетом, чтобы они, растворяя окалину, как можно меньше действовали на металл.

В технологии отбеливания используются два варианта:

1) ручное (с помощью инструментов) погружение отбеливаемого металла в емкость с отбелом;

2) электролитическое отбеливание.

Растворы, применяемые для снятия окалины, имеют различный состав.

Ручное отбеливание

Отбел оказывает химическое воздействие не только на слой окалины, растворяя его, но и на металл.

Процедура снятия окалины

В подогретый до кипения отбел зубной техник помещает на 0,5—1 мин. протез и сразу же промывает его водой для удаления остатков отбела. Следует помнить, что при приготовлении раствора отбела в воду наливают кислоту, а не наоборот.

Электроотбеливание предполагает очистку поверхности металлического каркаса от окалины и остатков огнеупорной массы электролитическим способом.

Процедура электроотбеливания

Этому процессу предшествует грубая механическая и химическая очистка каркаса протеза с помощью вращающейся металлической щетки или в пескоструйном аппарате.

После этого отливку помещают в специальный ковш и очищают от окалины кипячением в расплаве гидроксида натрия, имеющего низкую температуру плавления. Кипячение можно проводить на газовой или электрической плите, установленной в вентиляционном шкафу.

К каркасу протеза фиксируется анод. Катод помещается в ванну с раствором электролита. Процесс отбеливания продолжается 1—3 мин. при силе тока в 7—9 ампер и при температуре отбела, равной 20—22" С.

При проведении электроотбеливания нужно строго соблюдать правила электробезопасности.

Основными компонентами электролитов являются кислоты (ортофосфорная и серная), которые под действием постоянного тока в несколько раз увеличивают свою активность.

Используя специальные составы и увеличивая плотность тока при прохождении через электролит проводится:

— электрошлифование, т. е. сглаживание поверхности металлического каркаса путем равномерного истончения металла, при котором вес отливки может уменьшиться на 20% [Соснин Г. П., 1981];

— электрополирование, т.е. получение зеркальной поверхности металлического каркаса при нахождении в этиленгликолевых электролитах в течение 5—7 мин. при плотности тока 5—6 А/дм2.

Отечественная установка Катунь

Применение - очистка и электрополирование металлических зубных протезов.

Она имеет ванночку для заливки 18%-ным раствором соляной кислоты. В кислоту погружают протез, фиксированный пластмассовым зажимом на вертикальной штанге, служащей анодом. Время травления составляет 10 мин., при плотности тока 0,4 А/см2. Следует помнить, что работа установки Катунь должна проводиться при условии достаточной вентиляции. При отсутствии условий для вентиляции предлагается [Петрикас О.А., 1998] использование специальных растворов с пониженной токсичностью:

— соляная кислота 260 мл/л + поваренная соль 104 г/л + щавелевая кислота 42 г/л (при плотности тока 0,5 А/см2 и экспозиции 6,4 мин.);

— соляная кислота 276 мл/л + поваренная соль 92 г/л (при плотности тока 0,6 А/см2 и экспозиции 10 мин.).

Аппараты Электропол, Унопол фирмы “Шулер-Дентал” (Германия)

Применение - электрохимическая полировка.

Аппарат Ауро-Плат и Квик-Плат фирмы “Шулер-Дентал” (Германия)

Применение - электрохимическая полировка и золочения.

В аппарате Электропол имеются две встроенные в корпус и изолированные друг от друга ванночки объемом по 1,5л. Заполнение ванночек электролитом проводится раздельно. Каждая ванночка имеет свой пульт управления (сила тока, таймер), что позволяет проводить одновременную полировку двух каркасов дуговых (бюгельных) протезов. При этом каркас, фиксированный в специальные зажимы, совершает вращательные движения. Аппарат имеет пластмассовый корпус, металлические кислотостойкие части.

Аппарат Вариант отличается от вышеназванного тем, что две ванночки для электролита находятся вне корпуса прибора.

Подобный Варианту аппарат Унопол меньшей мощности (80 Вт) предназначен для электрохимической полировки одного каркаса дугового (бюгельного) протеза.

Для проведения полировки необходима сила тока 3,5—4,5 А, а электролит должен быть подогрет до температуры 35—45° С.

Аура-Плат — аппарат для ускоренного золочения кламмеров, каркасов дуговых (бюгельных) протезов и сплава для металлокерамики.

При этом каркасы протезов фиксируются вне аппарата с помощью электродов- зажимов типа “крокодил”. Одновременно с процессом обезжиривания поверхности каркаса происходит золочение.

Для этого разработана специальная жидкость, в которой содержание золота составляет 2 г/л. Она не требует предварительной подготовки, обладает высокой химической устойчивостью, экономически выгодна. Скорость осаждения золота составляет 0,2 мкм/мин. при силе тока в 300 мА.

Другой аппарат для ускоренного золочения Квик-Плат имеет ванночку объемом 1,25 л вне корпуса прибора. Этот аппарат особенно пригоден для золочения готовых дуговых и мостовидных протезов, коронок. При этом отпадают необходимость электролитического обезжиривания и предварительного золочения. Плавная регулировка силы тока (до 3 А), наличие амперметра позволяют контролировать силу тока и скорость осаждения при золочении.
Содержание золота в жидкости Квик-Плат составляет 2 г/л.

Для соединения элементов протезов в единую конструкцию используется, в частности, паяние.

Паяние

Паяние — процесс получения неразъемного соединения путем нагрева места паяния и заполнения зазора между соединяемыми деталями расплавленным припоем с его последующей кристаллизацией.

Припой — металл или сплав, заполняющий зазор между соединяемыми деталями при паянии.

Требования к припою:

1. температура плавления ниже, чем у основного металла на 50-100 градусов, узкий интервал плавления;

2. хорошо разливаться;

3. хорошо диффундировать (проникать в основной металл);

4. устойчивость к щелочам и кислотам;

5. подходить к основному металлу по цвету;

6. коррозионная устойчивость;

7. близость к спаиваемым металлам по физико-химическим свойствам;

8. не давать раковин и пузырей.

Классификация припоев по прочности и температуре плавления

1. мягкие (эвтектические) (температура плавления – 180-230 градусов);

2. твердые (температура плавления – 500-1100 градусов).

Для понижения температуры плавления припоя вводят металлы с низкой температурой плавления (цинк, олово, кадмий). Для компенсации их осветляющего действия вводят темные металлы.

Техники паяния:

- в пламени,

- в печи.

При работе с каркасами до нанесения и обжига керамической массы предпочтительнее использовать паяние в пламени.

Паяние в печи применяется на объектах, уже облицованных керамикой.

Прочность пайки можно проверить различными методами с помощью растяжения и изгиба.

Физико-механические свойства припоя (цвет, узкий температурный интервал плавления, стойкость против коррозии) должны максимально соответствовать таковым у сплава, из которого изготовлены требующие соединения элементы каркаса протеза.

Во время паяния соединяемые места принимают температуру расплавленного припоя. Температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления спаиваемых частей на 50—100° С, т.к. в противном случае паяние привело бы к частичному расплавлению спаиваемых деталей протеза.

Расплавленный припой обладает текучестью, которая увеличивается с повышением температуры, т.е. припой течет в направлении от холодных частей к горячим. Фактически на этом свойстве и основано использование пламени горелки в процессе паяния. В месте соприкосновения деталей и припоя происходит диффузия одного металла в другой. Скорость диффузии зависит, главным образом, от материала протеза и припоя, а также от температуры. Все это вместе взятое и определяет структуру полученного шва, которая может быть в виде твердого раствора, химического соединения или механической смеси.

Твердый раствор является наиболее благоприятной структурой и считается лучшим видом паяния. Шов хорошо противостоит коррозии и получается прочным.
При этом максимальная прочность шва будет при использовании минимального количества припоя. Следует помнить, что прочность большинства припоев ниже прочности соединяемых металлов, хотя прочность шва за счет диффузии выше.

Расплавлять припой в процессе паяния необходимо как можно быстрее, а после получения шва источник нагрева (горелку) необходимо немедленно удалить.

Так как паяние чаще происходит при нагревании открытым пламенем, то на поверхности спаиваемых металлов может образоваться пленка окислов, которая препятствует диффузии припоя. Особенно усиленно образуется эта пленка у сплавов, содержащих хром, отличающихся высокой способностью пассивироваться, т.е. покрываться окисной пленкой. Поэтому в процессе паяния необходимо не только расплавить припой и заставить его разлиться по спаиваемым поверхностям, но и не допустить образования окисной пленки к моменту достижения рабочей температуры в спаиваемых деталях. Это достигается применением различных паяльных веществ или флюсов.

Флюс

Флюс — химическое вещество (бура, борная кислота, хлористые и фтористые соли), служащее для растворения окислов, образующихся на спаиваемых поверхностях металлов при паянии.

Наибольшее распространение в качестве флюса получила бура. Это белое кристаллическое вещество (Na2B4О7 * 10H2О). Ее добывают из природных месторождений или получают из борной кислоты взаимодействием с кристаллической содой. При нагревании она постепенно теряет воду, и температура ее плавления достигает 741° С. Кроме того, бура поглощает кислород, препятствуя тем самым образованию на поверхности металла окислов, и способствует лучшему растеканию припоя.

Флюсы, как и окалину, удаляют с поверхности металлов отбелами.

Кроме паяния используется другой вид соединения элементов протеза в единую конструкцию — сварка, при которой расплавленные элементы (детали) протеза сливаются и образуют однородное монолитное соединение.

Сварка — процесс получения неразъемного соединения деталей конструкции при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или при совместном действии того и другого в результате установления межатомных связей в месте их соединения.

Способы сварки:

1)при которых металл расплавляется:

- дуговая,

- электрошлаковая,

- электроннолучевая,

- плазменная,

- лазерная,

- газовая;

2)при которых металл нагревается и пластически деформируется:

- контактная,

- высокочастотная,

- газопрессовая;

3)при которых металл деформируется без нагрева:

- холодная,

- взрывом;

4)способ диффузионного соединения в вакууме.

В отличие от паяных соединений сварные швы отличаются совершенно однородной структурой, т. к. используемый присадочный материал имеет такое же химическое строение и свойства, что и свариваемые детали. Другими словами, в этой технологической операции используется тот же самый сплав, который был использован при получении соединяемых элементов протеза.

Достоинство сварных швов - более высокая прочность и устойчивость к коррозии. В отличие от них в области паяния возникает коррозия. Это объясняется разницей напряжения между сплавом и припоем.

Преимущества плазменной микросварки (установка типа Микро – PW10):

- плазменная микроструя, в которой в качестве плазмообразующего газа применяется аргон, соединяет самые твердые металлы, например, сплавы на основе СгСоМо, в узких пределах зоны плавления (даже вблизи пластмассовых частей) путем слияния расплавленной заготовки, без применения дорогостоящих припоя и флюса;

- значительно большая прочность по сравнению с паянием;

- отсутствие остатков флюсов на сварном шве.

Между электропроводящей заготовкой и плазменной струей образуется электрическая дуга большой плотности энергии и высокой температуры. Прибор является настольным, достаточно удобным в использовании. Диапазон настройки сварочного тока (0,3—10 А) можно регулировать в процессе работы с помощью ножного управления.

Место сварки защищается от окисления с помощью среды защитного газа (аргон/водород, 5—8% H2).

Применение микроплазменной сварки - соединение литых элементов протеза в единую конструкцию как при его изготовлении, так и при реставрации.

Сварочный столик фирмы “Брандерс ” в настоящее время отвечает требованиям зубных техников, пользующихся микроплазменной сваркой. На столике имеются регулятор потока газа и подвижный рукав (крепление) для точечной сварки. Столик снабжен двумя-тремя сочленениями, которые дают возможность безупречного достижения контактов.

Подвижная сварочная пластина над сочленением может использоваться в различных рабочих положениях. Сварочный столик сконструирован таким образом, что может употребляться как рабочая подставка для сварки частей протеза из чистого титана.

Прибор для сварки РWМ-6 фирмы “L-ТЕС”

В нем качество сварочного соединения превышает таковое, получаемое при всех других способах соединения. Тепловое воздействие плазменной дуги на обрабатываемые объекты является незначительным. В качестве защитного газа используют аргон, что позволяет избежать образования окислов на поверхности свариваемых объектов. Метод сварки обеспечивает получение стабильных размеров соединяемых деталей и экономию припоя.

Аппарат точечной электросварки Дентафикс для всех сплавов из высококачественной стали дает возможность регулировать время сварки от 0,1 до 1,0 с и десятикратно понижать силу тока.

Лазерная сварка

Лазерная установка Хаас Лазер 44Р фирмы “Хереус Кульцер”(Германия) обеспечивает глубину сварки низкоуглеродистых кобальтохромомолибденовых сплавов до 2 мм при возможности изменений диаметра фокуса от 0,3 мм до 2 мм. На дисплее установки во время сварки отражаются все рабочие параметры.