Общая характеристика основных конструкционных материалов Металлы и сплавы в ортопедической стоматологии План

Сплавы из благородных металлов. К драгоценным металлам относится золото, металлы платиновой группы, а также их сплавы. Широкое применение они получили из–за высокой антикоррозийной стой­кости в обычной атмосфере, в воде и многих других средах. Все эти металлы (кроме платины) обладают невысокой температурой плавления, высокой плот­ностью, не имеют аллотропических превращений (кроме родия), очень пластичны (кроме родия и осмия).
Золото (Au) находится в природе в виде крупных кусков (самородков), чаще всего вкрапленных в руду цветных металлов, или по берегам горных рек в виде мелких частиц, смешанных с песком (рас­сыпное золото). Единственное химическое соеди­нение золота в природе – каловерит (AuT₂ – со­единение золота с теллуром) – встречается очень редко.
Для извлечения золота, в зависимости от харак­тера руд, применяется один из следующих спосо­бов:
1) отделение золота от примесей, основанное на разности удельного веса (промывка);
2) амальгамирование, т.е. растворение золота в ртути;
3) цианирование, т.е. растворение золота в ци­анидах (соединения цианистоводородной кислоты) с последующим высаживанием цинковой пылью;
4) выплавление золота из руды вместе с осталь­ными цветными металлами.
Золото желтого цвета; в проходящем свете тон­кая пластинка золота имеет зеленый свет. Удельный вес золота – 19,32. Температура плавления 1064°; температура кипения 2550°. Теплопроводность зо­лота большая – 68,3. Усадка – 1,2%.
Чистое золото – мягкое, ковкое и тягучее и может быть выковано в листочки толщиной в 0,0001 см. Из 0,05 г золота можно вытянуть проволоку длиной в 162 м. Золото не окисляется ни при каких температурах и не растворяется ни в каких кислотах и щелочах, кроме царской водки. Золото в чистом виде не применяется для изготовления изделий вследствие того, что оно слишком мягкое и недоста­точно прочное. Оно легко сплавляется со многими металлами. Для технических целей приготовляют сплавы золота с другими металлами – так, назы­ваемое лигатурное золото. Металлы, добавляемые к золоту, называют лигатурными металлами. Они придают сплавам определенные физические свойства.
Температура плавления с увеличением количе­ства серебра понижается. При добавлении к сплаву 50% серебра он приобретает белый цвет. Медь придает сплаву твердость. Сплавы с большим содер­жанием меди имеют красноватый цвет. Сплав из 75% золота, 10% меди и 15% серебра называют зеленым золотом. Сплав золота с серебром и палла­дием называется белым золотом. От прибавления небольшого количества платины золото становится весьма эластичным. В практике чаще всего при меняют сплавы золота, содержащие серебро и медь. Такие сплавы отличаются необходимой твердостью, достаточно ковки и имеют красивый желтый цвет.
Достоинство или ценность сплава, содержаще­го золото (платину или серебро), выражается про­бой. В нашей стране с 1927 г. введена метрическая система проб. По этой системе проба показывает содержание чистого золота, платины или серебра в 1000 весовых частей сплава. У нас до 1927 г. проба выражалась числом золотников чистого благородного металла (золота, платины или серебра) в 96 золотниках сплава (пробирный фунт). Химически чистое золото соответствовало 96 пробе. В некото­рых странах применяется каратная система. Проба химически чистого золота по этой системе соответ­ствует 24 каратам, а по метрической системе – 1000.
Наличие нескольких систем для определения достоинства сплавов благородных металлов иногда заставляет переводить пробы одной системы в дру­гую. Для этого достаточно знать переводный коэф­фициент. Так как химически чистый благородный металл определяется 1000 метрических проб, 96 пробами золотниковыми или 24 каратами, то мож­но написать: 1000 проб метрических = 96 пробам золотниковым = 24 каратам, т. е. 1 золотниковая про­ба 1000:96 = 10,4 метрической пробы.
1 карат = 1000:24 = 41,66 метрической пробы.
1 карат = 96:24 = 4 золотниковым пробам.
Отсюда можно вывести – правила для перевода проб.
1. Для того чтобы перевести метрическую пробу в золотниковую, надо метрическую пробу разделить на 10,4, а при переводе в каратную – на 41,66.
Пример. Перевести метрическую пробу 583 в золотниковую и каратную.
583:10,4 = 56,06 золотниковой пробы.
583:41,66 = 14,08 карата.

1. 
   Для того чтобы перевести золотниковую про­бу или каратную в метрическую, надо золотниковую пробу умножить на 10,4, а каратную на 41,66.
   

Пример. Перевести 72 золотниковые пробы в метрические, перевести 18 карат, в метрические.
72 х 10,4 = 748,8 = 750 проба.
18 х 41,66 = 749,88 = 750 проба.
В практической работе с благородными метал­лами (сплавами и изделиями) иногда возникает необходимость в приблизительном определении пробы. При опробовании сплавов и изделий пользу­ются реактивами, которые можно приобрести в пробирных управлениях, где они и изготовляются.
1. Хлорное золото представляет собой водный раствор золотисто–желтого цвета, который приме­няется для опробования золотых сплавов и изделий от низкопробных до 583–600–й пробы.
2. Другие реактивы изготовляют для опробова­ния золота разных проб: 292–й, 375–й, 500–й, 750–й, 900–й, 950–й и 1000–й. Реактивы эти представляют собой растворы кислот (азотная кислота различной концентрации с добавлением соляной кислоты). При опробовании золотых сплавов и изделий реак­тивами необходимо прежде всего тщательно очис­тить поверхность сплава или изделия от загрязне­ния и только после этого приступить к испытанию. Очищать поверхность сплавов или изделий можно напильником, шабером и наждачной бумагой. На очищенную поверхность стеклянной палочкой на­носят каплю реактива и следят за его действием. Когда реактив подействует, каплю осторожно сни­мают фильтровальной бумагой.
Хлорное золото моментально оставляет на ла­тунной пластинке черное пятно. На низкопробных золотых сплавах (до 300–й пробы) хлорное золото оставляет грязные желто–зеленые пятна, на сплавах до 450–й пробы темно–коричневые пятна, на спла­вах в пределах от 450–й пробы и выше – различные по интенсивности каштановые пятна и, наконец, на сплавах и изделиях 583–й пробы – светлые ажурные пятна.
На изделиях выше 600–й пробы хлорное золото следа не оставляет. В зависимости от пробы другие реактивы оставляют различной интенсивности пят­на: на сплавах и изделиях низкой пробы – темные пятна, на сплавах соответствующей (той же) пробы – светлые пятна. На сплавы высших проб реактивы не действуют.
Если проба сплава или изделий неизвестна, то опробование следует начинать с хлорного золота. Если хлорное золото подействовало, то надо вести опробование последовательно реактивами для 500–й, 375–й и 292–й пробы. Если хлорное золото действия не оказало, то надо переходить к опробованию другими реактивами для 750–й, 900–й, 950–й и 1000–й пробы.
Пример. Реактив для 750–й пробы не действует, а реактив для 900–й пробы оставляет темное пятно. Следовательно, проба сплава находится между 750–й и 900–й пробой, т.е. ее можно определить как 830–ю.
Реактивы следует сохранять при обычной ком­натной температуре в закрытых стеклянных флако­нах с притертыми пробками в сухом и темном месте. На свету, в особенности летом, реактивы разлагают­ся. При соблюдении указанных условий реактивы сохраняют силу своего действия в течение 3–4 месяцев. Хлорное золото может служить значитель­но дольше.
В зубопротезной технике золото применяется с древних времен и расход его для этой цели достиг очень большого количества. Несомненно, что здесь сыграла большую роль неокисляемость золота и его хорошие механические свойства. Золото употребля­ют для изготовления вкладок, штифтовых зубов, коронок, съемных протезов с металлическим бази­сом, мостовидных и других работ.
У нас применяются только 3 вида драгоценных сплавов: сплав 900–й пробы для коронок и литья, сплав 750–й пробы – для бюгелей и кламмеров и сплав 750–й пробы – в качестве припоя. Сплавы ниже 750–й пробы запрещены к применению, а сплавы выше 900–й пробы не применяются из–за низких механических свойств. Структура сплавов этой группы металлов представляет собой однород­ные твердые сплавы или механические смеси 2–3 твердых растворов.
1. Сплав 900–й пробы: золота 91%, серебра 4,5%, меди 4,5%.
Сплав имеет красивый желтый цвет благодаря большому процентному содержанию благородных металлов, не окисляется и легко поддается механи­ческой обработке. Из этого сплава приготовляют диски для коронок. Толщина дисков 0,25–0,28 мм. Сплав 900–й пробы применяется для изготовления не только отдельных коронок, но также и мостовид­ных и других видов несъемных протезов.
2. Сплав 750–й пробы: золота 75%, меди 16,66%, серебра 8,34%.
Из сплава 750–й пробы делают плакировку для фарфоровых зубов и базисные пластинки для съем­ных протезов.
3. Золотые сплавы с примесью платины: а) золота 75%, платины 4,15%, серебра 8,35%, меди 12;5%; б) золота 60%, платины 20%, серебра 5%, меди 15%. Сплавы с добавлением платины отлича­ются крепостью и эластичностью. Они применяют­ся для опирающихся протезов, полукоронок, вкла­док и т.п.
Припоем называют сплав, служащий для соеди­нениях двух и более металлов. Припой должен иметь более низкую точку плавления, чем спаивае­мые металлы, цвет его должен соответствовать цвету изделия. Кроме того, припой должен хорошо флю­совать (разливаться). Цвет припоя зависит от соста­ва лигатуры и должен быть хорошо подобран. Сни­жение температуры плавления достигается за счет включения в состав припоя легкоплавких металлов, главным образом цинка и кадмия (цинк плавится при температуре 419°, а кадмий – при температуре – 320°).
Чаще всего в протезировании применяют припои 750–ой пробы: золота 75%, серебра 5%, меди 13%, кадмия 5%; латуни 2%.
Для получения пластинок из сплава золота сли­ток подвергают прокатке через вальцы. Перед прокаткой слиток надо проковать. Ковку производят молотком, постепенно усиливая удары. Проковывают сначала одну сторону, затем другую, притуп­ляя острые углы слитка. Во время проковки и прокатки слиток неоднократно прогревают для ус­транения наклепа, так как после механической обработки золото становится жестким и может дать трещины. Толщину полученной пластинки определяют микрометром.
Для изготовления проволоки слиток пропускают через специальные вальцы и протягивают через волочильную доску. На вальцах имеются желобки, которые, соединяясь вместе, формируют проволоку различной формы и диаметра. В волочильной доске (стальной или чугунной) имеется ряд постепенно уменьшающихся отверстий разной формы. Проволоку протягивают, начиная с отверстия наибольшего диаметра. Таким образом можно получить проволоку круглую, полукруглую, квадратную и др. Во время протягивания проволоки ее необходимо несколько раз прокаливать с последующим медленным охлаждением. Отделение золота от ли­гатурных примесей называется аффинажем. Наиболее старый и распространенный метод аффинажа основан на свойстве азотной кислоты растворять серебро, в результате чего образуется азотнокислое серебро (белые кристаллы ляписа), растворимое в воде. Надо иметь в виду, что все серебро можно перевести в раствор только тогда, когда серебра в сплаве будет в 3–4 раза больше, чем золота. В противном случае часть серебра не растворится и в золоте образуется, как говорят, засада серебра. Если серебра в сплаве недостаточно, то добавляют необходимое количество его, это называется квартованием.
Расплавленный металл выливают в воду, чтобы получить его в гранулированном (зернистом) виде. Сплав гранулируют для того, чтобы процесс растворения серебра в азотной кислоте проходил легче и быстрее. Измельченный (гранулированный) сплав кладут в фарфоровую чашку, заливают разбавленной азотной кислотой и нагревают. Серебро и медь переходят из сплава в раствор, а золото не растворяется и остается на дне чашки. Собранный остаток золота еще раз кипятят в азотной кислоте для окончательного удаления серебра, затем промыва­ют в дистиллированной воде, сушат и плавят. Полу­ченный слиток практически представляет собой чистое золото. Серебро извлекают из раствора сле­дующим образом. К раствору добавляют поварен­ную соль. При этом выпадает белый осадок хлори­стого серебра. После полного осаждения хлористое серебро собирают и сушат. Затем перемешивают его с половинным по весу количеством соды, добавля­ют немного буры и селитры и плавят в тигле. Получается слиток высокопробного серебра. Этот метод обычно применяют при аффинаже сплавов, богатых серебром. Из сплавов, в которых большую часть составляет золото, последнее отделяют ра­створением в царской водке.
Подлежащий аффинажу сплав гранулируют, кладут в фарфоровую чашку и заливают царской водкой (смесью из 1 части азотной и 2 частей соляной кислоты). Процесс ведут при нагревании. Золото растворяется, а серебро осаждается в виде хлористого серебра. Раствор сливают, отделяя от него осадок хлористого серебра.
Золото можно осадить из раствора, например, железным купоросом. Для этого к нагретому раствору золота доливают нагретый раствор железно­го купороса. Золото выпадает в виде бурого порош­ка. Осадить золото из раствора можно и щавелевой кислотой. Хорошо промытый и высушенный оса­док золота плавят и получают высокопробный сли­ток. Обработка осадка хлористого серебра произво­дится так же, как указано выше
Иногда в практической работе встречается не­обходимость очистить загрязненное лигатурное зо­лото или повысить его пробу. В этих случаях золото переплавляют с селитрой или сулемой. Олово, медь, сурьма и другие легко окисляющиеся металлы пере­ходят при этом в шлак.
В процессе штамповки и вальцевания сплав золота приобретает наклеп, снимаемый отжигом при нагреве до красного каления. Перед отжигом сплав отбеливают, чтобы удалить с его поверхности случайно приставшие частицы посторонних метал­лов. Такое отбеливание является обязательным после штамповки золота на штампах из свинца или легкоплавких сплавов. Отбелом для золота может служить любая кислота, обладающая способностью растворять налет свинца, висмута, олова, сурьмы, цинка. Чаще всего пользуются наиболее доступной соляной кислотой.
Отжиг лигатурного золота сопровождается по­явлением окалины в противоположность чистому золоту, так как лигатура содержит неблагородные металлы и при нагревании окисляется. Эту окалину удаляют той же соляной кислотой.
Платина (Pt) встречается в природе в самород­ном состоянии. Добыча платины основана на отде­лении друг от друга составных частей руды с разным удельным весом.
Платина серовато–белого цвета. Это самый тяжелый металл: удельный вес ее 21,5. Температура оплавления платины 1770°, а температура кипения 2450°.
Усадка платины незначительная; это качество платины и ее сплавов, используется при литье мелких и точных деталей. Платина является довольно мягким, ковким и вязким металлом. Из платины можно готовить тонкую фольгу и вытянуть очень тонкую проволоку.
Платина не окисляется на воздухе и не раство­ряется ни в каких кислотах, кроме царской водки. Исключительная стойкость против окисления и способность активировать ряд химических реак­ций, оставаясь неизменяемой, т.е. каталитическое действие, делают платину весьма ценным металлом для техники. Платина не окисляется при нагрева­нии, что позволяет пользоваться ею как нагревательным элементом до очень высоких температур.
В зубопротезной технике платина употребляет­ся для коронок, штифтов, крампонов искусствен­ных зубов. Платиновая фольга применяется при изготовлении фарфоровых коронок и вкладок: та­кая фольга очень тонка, прочна и не расплавляется во время обжига фарфора благодаря высокой точке плавления. Кроме того, платину добавляют к золотым сплавам для улучшения их физических и механических свойств [уменьшения усадки, повышения, прочности (упругости)].
Припоем для платины служит чистое золото или сплав из 75% золота и 25% платины.