Study of physico-mechan-ical properties of a new alloy based on palladium for nonremovable dentures "Palladint UNI"

Full Text

В настоящее время в ортопедической стоматологии основным способом восстановления дефектов зубов и зубных рядов является несъемное протезирование с помощью металлокерамических коронок и мостовидных протезов. В качестве основного материала для изготовления каркасов несъемных зубных протезов используют неблагородные кобальтохромовые и никельхромовые сплавы, которые могут негативно влиять на организм человека. Материалом выбора могут быть благородные сплавы на основе палладия благодаря их невысокой стоимости [1]. Первый российский благородный сплав на основе палладия для изготовления несъемных зубных протезов был разработан в 1993 г. сотрудниками кафедры госпитальной ортопедической стоматологии, лаборатории материаловедения НИИ стоматологии при Московском медицинском стоматологическом институте совместно с ФГУП “НПК “Суперметалл”. За 20 лет этот сплав успешно зарекомендовал себя благодаря высоким клиническим показателям. Недостатком сплава “Палладент” является невысокая пластичность, что ограничивает его применение в современных условиях [2, 3]. В связи с этим в 2012 г. сотрудниками кафедры комплексного зубопротезирования (госпитальной ортопедической стоматологии), лаборатории материа- Для корреспонденции: Козлов Олег Владимирович, villian@mai.ru ловедения НИМСИ МГМСУ и ОАО «НПК “Суперметалл”» был разработан новый благородный сплав на основе палладия для изготовления металлокерамических несъемных зубных протезов “Палладент УНИ”, который содержит 50,7-51,1% палладия, 23-23,8% золота, 21,5-21,9% меди, 3,8-4,2% олова [4]. Цель исследования - изучение основных физикомеханических свойств нового отечественного сплава на основе палладия “Палладент УНИ”. Материал и методы Испытания основных физико-механических свойств включали комплексное исследование образцов сплава на твердость, плотность, относительный предел текучести и относительное удлинение. Плотность сплава “Палладент УНИ” определяли в соответствии с ГОСТ 20018-74 в измерительной лаборатории ОАО “НПК “Суперметалл”. Для данного исследования были взяты 6 заготовок образцов в виде гранул, масса образцов составляла 3 г. Поверхность образцов была обработана с помощью обезжиривающего раствора, после чего их промыли дистиллированной водой для исключения примесей и высушили. Испытуемые образцы были взвешены в воздухе и водяной среде, в качестве которой использовали дистиллированную воду. Плотность образцов сплава определяли при 25oC. После исследований были проведены статистическая обработка данных и вычисление плотности образцов по специальной таблице. Плотность сплава рассчитывали с погрешностью, не превышающей 0,01 г/см3. За показатель 11 РОССИЙСКИЙ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, №2, 2014 плотности принимали среднее значение, округленное до 0,01 г/см3. Твердость сплава «Палладент УНИ» оценивали в соответствии с ГОСТом Р ИСО 6507-1-2007 на аппарате-твердомере Виккерса ИТ-10 на базе кафедры металловедения цветных металлов Национального исследовательского университета (НИТУ) «МИСиС» [5]. Для исследования на твердость было изготовлено 6 образцов из сплава «Пал-ладент УНИ» в виде пластин размером 25x10x0,5 мм. В процессе испытания на образец сплава с помощью твердомера оказывали нагрузку алмазным индентором в форме пирамиды в течение 10-15 с с силой 5 кг/с и измеряли диагональ отпечатка от индентора. На каждом образце проводили по 5 измерений. После всех испытаний все измерения были статистически обработаны и выявлены значения твердости HV5 [6]. Условный предел текучести сплава “Палладент УНИ” определяли в соответствии с ГОСТом 1497-84 на базе кафедры металловедения цветных металлов НИТУ “МИСиС”. В исследовании использовали разрывную машину FP 10/1 “Fritz-Heckert”. Методом литья по выплавляемым моделям было изготовлено 6 образцов сплава “Палладент УНИ” в виде пластин размером 38x7x1,2 мм. Образцы сплава по очереди испытывали в разрывной машине FP 10/1. Образец одним концом помещали в специальную подвижную скобу аппарата, второй конец закрепляли в верхнем зажиме, который оставался неподвижным. Испытания проводили при скорости растяжения 1,5 ± 0,5 мм/мин с постоянной скоростью. В ходе исследований нижняя скоба, удерживающая образец, опускалась, вызывая растягивающую силу, которая фиксировалась стрелкой на шкале прибора. После разрыва испытуемого образца стрелка фиксировалась на максимальном значении силе отрыва в кг/с. По завершении всех исследований выполняли математический расчет предела текучести со значением относительной погрешности при доверительной вероятности р = 0,95 [7]. Относительное удлинение сплава “Палладент УНИ” оценивали в соответствии с ГОСТом 1497-84 на базе кафедры металловедения цветных металлов НИТУ “МИСиС”. Исследование было проведено на разрывной машине FP 10/1 “Fritz-Heckert”. Использовали 6 образцов сплава в виде пластин размером 38,0x7,0x1,2 мм, изготовленных методом литья по выплавляемым моделям. Оказывали нагрузку на образцы, помещенные в машину для испытания на растяжение, со скоростью перемещения головок 1,5 ± 0,5 мм/мин до момента разрыва образца. Показатель относительного удлинения учитывали в момент разрыва образца [7]. Результаты и обсуждение Среднее значение плотности сплава “Палладент УНИ” составило 12,5 ± 0,02 г/см3 (табл. 1), твердости сплава - 150 ± 0,13 HV5 (табл. 2), условного предела текучести сплава - 320 ± 1,99 МПа (табл. 3), относительного удлинения сплава - 12 ± 0,21% (табл. 4). Заключение По результатам определенных значений плотности, твердости, условного предела текучести и относительного удлинения, а также статистической обработки полученных данных с учетом погрешностей можно сделать вывод, что новый отечественный палладиевый сплав для металлокерамических зубных протезов “Палладент УНИ” по физико-механическим свойствам полностью соответствует современным требованиям отечественных и международных стандартов. При сравнении свойств сплава “Палладент УНИ” и палладиевых сплавов российского производства “Палладент” и “Витирий-П” мы видим, что по показателям твердости новый сплав имеет наиболее низкие значения. При этом твердость сплава HV5 “Палладент УНИ”, Таблица 1. Результаты определения плотности сплава "Палладент УНИ" Показатель № образца Среднее 1 2 3 4 5 значение Значение плот- 12,4 12,5 12,7 12,4 12,5 12,5 ± 0,02 ности, г/см3 Таблица 2. Результаты определения твердости сплава "палладент УНИ" № об № испытания Среднее зна разца 1 (HV) 2 (HV) 3 (HV) 4 (HV) 5 (HV) чение (HV) 1 145 147 152 153 152 149,8 ± 1,42 2 145 151 154 151 148 149,8 ± 1,37 3 150 152 148 154 148 150,4 ± 1,04 4 147 151 152 150 148 149,6 ± 0,83 5 152 151 149 152 148 150,4 ± 0,73 6 153 152 148 151 145 149,8+1,25 Итоговое значение твердости 150 ± 0,13 HV Таблица 3. Результаты определения предела текучести сплава "палладент УНИ" Показатель № образца Среднее 1 2 3 4 5 6 значение Значение преде- 314 317 322 323 318 326 320 ± 1,99 ла текучести, МПа Таблица 4. Результаты определения относительного удлинения текучести сплава "палладент УНИ" Показатель № образца Среднее 1 2 3 4 5 6 значение Относитель- 11,3 12,2 11,7 12,5 12,7 11,5 12,0 ± 0,21 ное удлинение, % Таблица 5. Физико-механические показатели отечественных палладиевых сплавов Физические свойства "Палладент УНИ" "Палладент" "Витирий-П" Твердость по Виккерсу, HV 150 350 250 Относительное удлинение, % 12 3 Предел текучести, МПа 320 645 - Плотность, г/см3 12,5 10,5 11,7 равная 150 ед., позволяет использовать его в необли-цованных коронках и мостовидных протезах без риска абразивного износа эмали зуба-антагониста. Относительное удлинение сплава “Палладент УНИ” - 12%, что выше аналогичного показателя остальных сплавов - 2% у “Палладент” и 3% у “Витирий-П”, следовательно, новый палладиевый сплав менее хрупкий, чем остальные, и может в большей степени противостоять упругой деформации без разрушения. Показатели предела текучести сплавов “Палладент УНИ” и “Палладент” равны 320 и 645 МПа, оба они соответствуют стандарту ISO 9693 для металлокерамических протезов. Информа 12 экспериментально-теоретические исследования ции о показателе предела текучести сплава “Витирий-П” не имеется. Плотность сплава “Палладент УНИ” 12,5 г/см3, «Палладент» - 10,5 г/см3 и «Витирий-П» - 11,7 г/см3. Требований по ГОСТ и ISO относительно плотности не имеется, так как данный показатель не влияет на физикомеханические характеристики (табл. 5).

About the authors

V. A Parunov

A.I. Evdokimov Moscow State Medical Dental University

O. V Kozlov

A.I. Evdokimov Moscow State Medical Dental University

Email: villian@mai.ru

V. A Kozlov

A.I. Evdokimov Moscow State Medical Dental University

References

Supplementary files