Легкоплавкие сплавы

4. ЛЕГКОПЛАВКИЕ СПЛАВЫ

      Легкоплавкие  сплавы в изделиях стоматологического назначения занимают важное место, хотя и относятся к вспомогательным  материалам. Наибольшее значение имеют  легкоплавкие сплавы, служащие материалом для штампов и моделей, применяемых  в технологии коронок и некоторых других протезов.

      Такой материал должен обладать рядом свойств, из которых важнейшими являются:

• легкоплавкость, облегчающая отливку индивидуальных штампов и моделей, отделение штампов от изделий;
• относительная твердость, обеспечивающая устойчивость штампа в процессе штамповки;
• минимальная усадка при охлаждении, гарантирующая точность штампованных изделий.

      Основными компонентами, применяемыми для составления  подобных сплавов, являются висмут, свинец, олово и кадмий. Наименьшей усадкой и наибольшей твердостью обладают легкоплавкие сплав, содержащие около 50% висмута.

      Температура плавления наиболее распространенных рецептур ограни-чена в пределах 63—115°  С. Все эти сплавы имеют серый  цвет. Они пред-ставляют собой механические смеси и выпускаются в виде блоков. Состав наиболее распространенных сплавов приведен в следующей таблице.

                             Составы  легкоплавких  сплавов.

      Сплав № 2 известен под названием сплава Розе, сплав № 5 называется сплавом Меллота.

      К другим вспомогательным сплавам  и металлам относятся латунь и бронза, которые создаются на основе меди и имеют желтый цвет. Некоторое время сплав латуни применяли в зубопротезной практике, он считался даже заменителем золота и назывался Рондольф. Но быстрое его окисление в полости рта и вредное воздействие на организм привели к запрещению использования этого сплава у нас в стране, что оговорено законом. 
 
 
 

      VII. ФОРМОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

      Технологической стадией, предваряющей литье металлических  сплавов, является формовка.

      • Формовка — это процесс изготовления формы для литья металлов, а  
формовочная масса служит материалом для этой формы. Основными ком-понентами формовочных масс являются огнеупорный мелкодисперсный порошок и связующие вещества.

      Формовочные материалы должны обладать следующими свойствами:

      — обеспечивать точность литья, в том  числе четкую поверхность отлитого изделия;

      — легко отделяться от отливки, не “пригорая” к ней;

      — затвердевать в пределах 7—10 мин.;

      — создавать газопроницаемую оболочку для поглощения газов, образу-ющихся при литье сплава металлов;

      — достаточным для компенсации  усадки затвердевающего металла  коэффициентом термического расширения.

      В современном литейном производстве используют гипсовые, фосфат-ные и  силикатные формовочные материалы.

      Гипсовый  формовочный материал состоит из гипса (20—40 %) и окиси кремния. Гипс в этом случае является связующим. Окись кремния, выступающая в качестве наполнителя, придает массе необходимую величину усадочной деформации и теплостойкость. Приготовление формовочной мас-сы сопровождается увеличением объема, что используется для компенсации усадки отливки. Так, например, усадка золотых сплавов, которая составляет 1,25—1,3% объема, полностью компенсируется расширением формовочного материала.

      В качестве регуляторов скорости затвердевания  и коэффициента температурного расширения в смесь добавляется 2—3% хлорида натрия или борной кислоты. Замешивается масса на воде при температуре 18 – 20⁰ С. Номинальная температура разогревания формы подобного состава до залив-ки металла составляет 700—750° С. Эти формы непригодны для получения отливок из нержавеющей стали, температура плавления которой 1200 - 1600°С, из-за разрушения гипса, а потому их применяют для литья изделий из сплава золота.

      Типичным  представителем материалов данной группы является Силаур, который предназначен для изготовления форм при литье мелких золотых конструкций (вкладок, искусственных зубов, кламмеров, дуг и пр.). Выпускается в виде тонко измельченного порошка из гипса и динасового порошка (кремнезема) в соотношении 3:1. Замешивание производят на воде, время схватывания составляет 10 - 30 мин. Для отливки деталей повышенной точности применяют массу Силаур-ЗБ, для получения более крупных деталей — Силаур - 9.

      Подобные  свойства и назначение имеет СМ—10 Кристобалит производства фирмы “С & М” и др.

      В качестве примера гипсовых формовочных  материалов следует отметить продукцию  фирмы “Спофа Дентал” (Чехия).

      • Глория специаль — формовочная масса на основе кварца и твердого гипса предназначена для литья сплавов металлов, точка плавления которых не превышает 1000" С. Материал имеет очень тонкую зернистость. В качестве жидкости затворения используется вода. Продолжительность затвердевания составляет 20 мин. Кювету следует нагревать до температуры 700° С. При длительных температурах свыше 800° С возникает опасность изменения микрокристаллической структуры формовочной массы, а тем самым  искажения формы.

      • Экспадента — формовочная масса с высокими техническими параметрами для сплавов на основе благородных металлов. Смешанная с водой, затвердевает в течение 15 мин. в твердую массу, которую можно уже спустя 1 ч постепенно нагревать. Состав предусмотрен с таким расчетом, чтобы в критическом температурном интервале между 200—300" С не произошло внезапное изменение объема, что гарантирует компактность формы. Литье отличается высокой точностью.

      Материалу присущи следующие физико-механические свойства: продолжительность затвердевания 15 мин., продолжительность полного  затвердевания 1—2 ч, прочность при  сжатии за сутки — 6 МПа, расширение при затвердевании — 0,6 линейных %, расширение при нагреве до 300° С — 2,1 линейных %.

      Фосфатные формовочные материалы состоят из порошка (цинк-фосфатный цемент, кварц молотый, кристобалит, окись магния, гидрат окиси алюминия и др.) и жидкости (фосфорная кислота, окись магния, вода, гидрат окиси алюминия).

      Эти материалы компенсируют усадку при  охлаждении нержавеющих сталей, которые  имеют температурный коэффициент  объемного расширения примерно 0,027 °С ^-1 . Усадка золотых сплавов составляет примерно 1,25%, и эту усадку компенсирует гипсовая форма. Схватывание фосфатных форм в зависимости от состава продолжается 10—15 мин.

      Силикан — универсальная формовочная масса на основе фосфатного вяжущего материала, кварца и кристобалита производства фирмы “Спофа Дентал” (Чехия) применяется для литья высокоплавких (хромокобальтовых) сплавов. Для улучшения качества приготовления массы целесообразно ис-пользование вибратора.

      Силикан-F— фосфатная формовочная масса, содержит самые чистые сорта кварца и жаростойкого вяжущего материала. Зернистость формовочной массы выбрана с таким расчетом, чтобы продолжительность затвердевания, прочность формы после обжига и изменения объема были оптимальными для применяемого лабораторного изготовления протезов из высокоплавких сплавов.

      Для размешивания Силикана можно использовать воду (соотношение 1 : 1), но для предотвращения возможной деформации формы в этом случае необходимо применить бумажную манжету. Наиболее целесообразным для замешивания является использование золь-кремниевой кислоты (жидкость Силисан),, т. к. литейная форма в этом случае компенсирует температурные изменения сплава.

      Применение  золя способствует также повышению  прочности формы, что сказывается  в повышенной устойчивости формы  при нагревании. За 6—8 мин. смесь  застывает в твердую массу  прочностью до 20 МПа.

      Пауэр Кэст — это тонкозернистый, свободный от углерода формовочный материал, обеспечивающий быстрое выгорание и создающий безопочным методом литьевую форму, не имеющую трещин. Он выдерживает быстрый подъем температуры, легко разбивается, позволяет получить точные отливки с высокой чистотой поверхности, очистка и обработка которой требует минимальных затрат времени.

      Жидкость  для замешивания придает форме  высокий коэффициент расширения, необходимый для литья неблагородных  сплавов. При использовании других сплавов жидкость может быть разбавлена. Оптимальная концентрация жидкости для безопочного метода должна составлять не более 80%.

      Пауэр Кэст Ринглесс Систем — комплект материалов, обеспечивающий полностью способ безкольцевого литья. Кроме порошка и жидкости в комплект входят кольца четырех размеров специальной конструкции для быстрого удаления матрицы. Наличие прочных и многократно используемых прозрачных пластиковых колец обеспечивает максимальное расширение отливки и исключает необходимость применения гильзы кольца. Оно также позволяет очистить нагар от всех восковых форм. Резервуары, образованные у литникового канала предупреждают появление пор. Усилены и сделаны более долговечными основания направляющих шаблонов.

      При использовании металлической опоки, внутри нее помещают керамическую или бумажную прокладку (манжету), не доходящую до краев па 6 мм. Прокладку закрепляют мягкой восковой проволокой. Опоку с прокладкой устанавливают в воду на 1 мин., а затем ее хорошо встряхивают (для получения дополнительного расширения опоку можно погрузить в Смутекс — специальную жидкость, которая обеспечивает дополнительное расширение материала). Для замешивания требуется использование следую-щих инструментов и оборудования: смеситель Вакумиксер, шпадель, мерный стакан, пластиковая опока и литниковая чаша, формовочный материал и жидкость для его замешивания.

      Рекомендуемые соотношения порошка и жидкости: 60 г /14 мл; 90 г/21 мл; 100 г/23 мл. В емкость  для замешивания необходимо налить отмеренное количество жидкости, добавить в нее порошок и в течение 20 с проводить ручное перемешивание.

      Затем на 90 с перейти на механическое смешивание в условиях вакуума с низкой скоростью (350—450 об/мин.). При этом вакуумный  вибратор включается на 2—3 с, после  чего смесь остается в вакууме, но без вибрации еще 5—10 с.

      Для формования необходимо залить неподвижную  опоку приготовленной смесью при  низкой скорости вибрации. При этом следует соблюдать осторожность, чтобы не допустить захвата воздушных  пузырьков формовочной массой около  восковой модели. При заполнении опоки приготовленная смесь должна перекрывать восковую модель как минимум на 6 мм. Смесь затвердевает 45 мин. При использовании металлической опоки перед помещением формы в муфельную печь надо удалить основание литникового конуса, небольшую часть слоя с верхнего основания формы, а затем ополоснуть форму водой.

      Для быстрого выгорания воска Пауэр Кэст опоку можно сразу поместить в горячую печь при температуре 700—800° С, затем поднять температуру до конечной величины и выдержать литьевую форму в печи в течение 40 мин. Экономия времени при таком способе составляет приблизительно 80 мин.

      Если  предписана более высокая температура, то литьевую форму следует поместить  в печь при температуре 430° С, после  чего произнести подъем температуры до нужной величины.

      Форму можно поместить также в холодную печь для двухступенчатого прокаливания. Скорость подъема температуры о  г комнатной до 430° С сос-тавляет 8 °С/мин. При температуре 430⁰ С форму нужно выдержать 30 мин., а затем поднять температуру до максимальной величины со скоростью нагрева 14 ⁰С/мин. и выдержать еще 30 мин.