[發明專利]一種新型鈷基烤瓷合金及其應用

有效

• 申請號: 201310151449.3
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103233143A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 任伊賓;肖克沈;邵傳偉;楊柯;戰德松
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C19/07
• 分類號: C22C19/07;C22C30/00;C22F1/10;C22F1/00;A61K6/04
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及鈷鉻合金，具體地說是用于烤瓷牙冠及冠橋等義齒修復體用鈷鉻合金。

背景技術

牙病患病率在世界各國都很高，就我國而言，牙病患者達8億之多。而牙體缺損、牙列缺裂和牙列缺失又是牙病中的常見疾病，通常采用義齒進行修復。合金材料強度、硬度、耐磨性、耐久性和韌性等力學性能優良，特別是失蠟鑄造技術引入牙科領域后，合金成為主要的修復材料。目前由于鎳鉻烤瓷合金中鎳的潛在致敏和致癌等危害，導致鎳鉻烤瓷合金逐漸被鈷鉻烤瓷合金所替代。

鈷鉻烤瓷合金最早應用于移植醫療，用做髖關節之用，由于其耐腐蝕性能較鎳基合金好，并且金瓷結合良好，已經成為義齒修復用主要的烤瓷合金。鈷基合金是以鈷為基體，添加鉻、鎳、鉬和鎢等元素形成的合金材料，鈷基合金以鈷鉻鉬合金為其典型代表，醫用鈷基合金具有良好的耐腐蝕性能、耐磨損性能和抗熱疲勞性能，熱導率高，熱膨脹系數較低，楊氏模量不隨其強度變化而變化。

牙科材料屬于生物材料，除了要求合金有高的強度、硬度和延展性，熔點低、流動性好、鑄造收縮率小；還要求合金色質優良、合適的熱膨脹系數與瓷粉具有良好的匹配；要求有好的流散性以及與包埋材料膨脹系數相適用的收縮系數(即凝固和冷卻過程中的收縮)；還要求合金的組織穩定性好，由于長期在口腔中使用，要求合金有很好的生物相容性，抗氧化及耐磨蝕性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型鈷基烤瓷合金，考慮到鈷是一種重要戰略資源，世界上大多數國家缺鈷，鈷的價格昂貴等問題，本發明在鈷鉻鉬合金基礎上，降低鈷和鉻的含量，適量加入鐵元素和錳元素，并加入氮元素來優化力學性能和耐蝕性能。同時考慮到口腔環境細菌數量和種類繁雜，加入適量銅元素。本發明新型鈷基烤瓷合金具有優良的抗菌功能和金瓷結合能力，同時具有優良的力學性能和耐蝕性能，不含潛在致敏等危害的鎳元素，且低成本，對義齒修復具有重要意義，具有重要的社會和經濟意義。

基于以上目的，本發明提供了一種新型鈷基烤瓷合金，其特征在于：按重量計其化學成分為：碳C≤0.08%，鉻Cr：16～24%，鐵Fe：10～20%，錳Mn：5～15%，鉬Mo：2～8%，鎢W：2～8%，銅Cu：1～3%，氮N≤0.4%，鎳Ni≤0.1%，硫S＜0.01%，磷P＜0.02%，鈷Co：余量。優選為：碳C≤0.08%，鉻Cr：20～24%，鐵Fe：16-18%，錳Mn：8-12%，鉬Mo：4～6%，鎢W：2～4%，銅Cu：1～3%，氮N：0.2～0.4%，鎳Ni≤0.1%，硫S＜0.01%，磷P＜0.02%，鈷Co：余量。

本發明所提供的新型鈷基烤瓷合金中，為了避免鎳元素的潛在致敏和致癌等危害，考慮到冶金原料中鎳的殘余含量，本發明鈷基合金中控制鎳Ni≤0.1（wt%）。

本發明所提供的新型鈷基烤瓷合金，為了保證優良的力學性能和耐蝕性能，避免合金中過多的碳化物形成，本發明新型鈷基烤瓷合金中碳含量最好控制在C≤0.08（wt%）

本發明所提供的新型鈷基烤瓷合金含有氮元素，首先氮有助于提高合金的強度和耐腐蝕性，根據點蝕和縫隙腐蝕抗力近似計算公式PREN=%Cr+3.3%Mo+(13-30)%N，可以看出氮和鉻、鉬共同作用是鉻單獨作用效果的20～30倍。其次合金中的氮元素在人體內是宏量元素，對人體沒有危害。因此考慮到冶金學因素的影響，本發明新型鈷基烤瓷合金中氮含量控制在N≤0.4%。

本發明所提供的新型鈷基烤瓷合金含有鉻元素，鉻是提高鈷基合金耐蝕性最主要的合金元素，在氧化介質中，鉻能使合金表面上迅速生成氧化鉻（例如Cr₂O₃）的鈍化膜，這層鈍化膜是非常致密和穩定的，即使一旦被破壞也能迅速恢復。鉻同時非常有效地提高鈷基合金的耐點蝕性能，當合金中有鉬和氮同時存在時，鉻的這種有效性大大加強。由于鉻是不銹鋼中主要的耐蝕元素，而且也提高合金中氮的溶解度，因此本發明新型鈷基烤瓷合金中鉻含量控制在16～24%。

本發明所提供的新型鈷基烤瓷合金含有鐵元素，首先鐵是一種人體必需的微量元素，參與人體大多數新陳代謝。其次本發明新型鈷基烤瓷合金中鐵元素的加入主要是用來替代合金中部分昂貴的鈷元素，以達到降低成本的目的。在合金中鐵可以和鈷形成連續的固溶體，不影響鈷基合金的性能，本發明新型鈷基烤瓷合金中鐵含量控制在10～20%。