Strategy of development of the domestic dental material sciences in the field of alloys of noble metals. Part 3. The palladium-based alloys for metalceramic dental prostheses

Full Text

Мы провели анализ современных стоматологических металлокерамических сплавов исходя из палладия. Цель работы - исходя из анализа мирового и отечественного опыта применения сплавов на основе палладия для металлокерамических зубных протезов определить наиболее востребованные диапазоны содержания основных элементов сплавов для создания современного нового отечественного металлокерамического коррозионно-стойкого, биосовместимого стоматологического материала на основе палладия. Материал и методы Анализ составов и свойств сплавов на основе палладия для металлокерамических зубных протезов мы провели по современным информационным материалам 21 иностранного и двух российских производителей стоматологических сплавов благородных металлов. Мы отобрали стоматологические сплавы на основе палладия для металлокерамики, содержащие 50% и более палла- дия и соответствующие всем требованиям международного стандарта ISO 9693 (ч. 1) «Metal-ceramic dental restorative systems». Всего проанализировали информацию о 93 стоматологических металлокерамических сплавах: 91 зарубежном и двух отечественных. При анализе составов сплавов учитывали содержание в них основных компонентов палладия, золота, серебра. Данные по этим элементам полностью даны производителями в информационных материалах. При анализе значений коэффициентов температурного линейного расширения взяли данные для температурного диапазона 20-500°C. При изучении составов и свойств сплавов использовали кластерный анализ. Каждый диапазон количественных данных по содержанию основных элементов в сплавах условно разделили на 4 равных кластера, чтобы выбрать наиболее часто используемый. Результаты 1. Анализ сплавов по составу В процессе обработки данных по содержанию золота, платины, палладия и серебра в 93 изученных сплавах на основе золота для металлокерамических зубных протезов Кривая распределения Рис. 2. Содержание золота в сплавах. Кривая распределения Рис. 3. Содержание серебра в сплавах. Оригинальная статья Кривые распределения Рис. 1. Содержание палладия в сплавах. Содержание серебра, % полученные значения для каждого из изучаемых элементов были условно поделены на 4 группы (кластера). Каждой из групп присвоено буквенное обозначение. Содержание основного элемента палладия в изученных сплавах колебалось от 50 до 85% при среднем значении 65,4%. При условном выделении четырех групп получены интервалы: 1-й A с содержанием от 50 до 59% палладия, 2-й B - от 59 до 68%, 3-й C - от 68 до 77% и 4-й интервал D - с содержанием палладия от 77 до 85%. В интервал A вошли 34 сплава, в интервал B - 20 сплавов, в интервал С - 18 сплавов и в интервал D - 21 сплав (рис. 1). Содержание золота в отобранных палладиевых сплавах для металлокерамики колебалось от 0 до 33% со средним значением 4%. При условном выделении четырех групп образовались следующие интервалы: 1-й E с содержанием от 0 до 8% золота, 2-й интервал F - от 8 до 16%, 3-й G - от 16 до 24% и 4-й H - с содержанием золота от 24 до 33%. В интервал E вошли 80 сплавов, в интервал F - 12 сплавов, в интервал G - 0 сплавов и в интервал H - 1 сплав (рис. 2). Содержание серебра в 93 изученных золотых металлокерамических сплавах колеблется от 0 до 38,9% со средним значением 17,6%. При условном выделении четырех групп получены следующие интервалы: 1-й J - с содержанием от 0 до 10% серебра, 2-й K - от 10 до 20%, 3-й L - от 20 до 30% и 4-й M - от 30 до 38,9% серебра. В интервал J входит 39 сплавов, в интервал K - 3 сплава, в интервал L - 28 сплавов и в интервал M - 23 сплава (рис. 3). Методом кластерного анализа мы определили наиболее востребованные диапазоны содержания основных элементов палладиевых металлокерамических сплавов. Группы, которые содержат наибольшее число сплавов: для палладия это группа A (34 сплава), для золота - E (80 сплавов), для серебра - группа J (39 сплавов). В целом получается следующее сочетание групп: AEJ. Заменив буквенные обозначения процентным содержанием исследуемых элементов, мы получили наиболее востребованный диапазон значений количества основных элементов в сплавах на основе палладия Содержание золота, % для металлокерамических зубных протезов: Pd 50-59%, Au 0-8%, Ag 0-10%. 2. Анализ коэффициентов температурного линейного расширения Анализ показателей коэффициента температурного линейного расширения мы провели по 93 сплавам для металлокерамики. Минимальное значение КТЛР составило 13,1 • 10-6 К-1, максимальное - 15,1 • 10-6 К-1 и среднее - 14,3» 10-6 К-1. Большинство сплавов (82) попадают в интервал КТЛР 13,9 • 10-6 К-1 до 14,9 • 10-6 К-1, который совпадает с КТЛР большинства золотых и неблагородных сплавов для металлокерамических зубных протезов. 3. Российские сплавы на основе палладия для металлокерамических зубных протезов В группу отечественных сплавов на основе палладия для металлокерамики входят два сплава: Палладент (АО НПК «Суперметал»), Витирий П (Витал Е). Оба вошли в число 93 сплавов, использованных в исследовании. По содержанию палладия сплавы Палладент (60%) и Ви- тирий П (75%) находятся в неоптимальных группах B и C соответственно. Содержание золота у сплава Витирий П составляет 6%, что позволяет ему по этому параметру попасть в оптимальную группу E, а у сплава Палладент - 10% золота, что помещает его в группу F. Сплав Витирий П имеет в своем составе 8,5% серебра и попадает в группу J, сплав Палладент содержит 15% серебра, что позволяет поместить его в группу K. Таким образом, оба российских сплава Палладент (BFK) и Витирий П (CEJ) не попадает в оптимальный диапазон AEJ (Pd 50-59%, Au 0-8%, Ag 0-10%) по содержанию основного элемента палладия, а сплав Палладент не соответствует по уровню главных легирующих компонентов. Кроме этого, исследования структуры отечественных палладиевых сплавов с использованием микроскопического и микрорентгеноспектрального анализов показали, что они двухфазные [13]. Наличие двухфазной структуры может приводить к избыточным значениям прочности и твердости и недостаточной пластичности, что обусловливает недостаточную технологичность на этапах изготовления каркаса металлокерамических протезов, а также к значительному ухудшению коррозионной стойкости [14-16]. Сплав Палладент с КТЛР, равным 13,9 • 10-6 К-1, и сплав Витирий П с КТЛР для температурного интервала 25-600°С, равным 14,3 • 10-6 К-1, входят в число сплавов с необходимым значением КТЛР. Заключение На сегодняшний день в российской стоматологии нет отечественных сплавов на основе палладия для металлокерамических зубных протезов, удовлетворяющих требованиям по составу и структуре, обеспечивающим необходимые физикомеханические и высокие коррозионные свойства. Существующие отечественные сплавы имеют двухфазную структуру. Таким образом, для создания нового отечественного модифицированного палладиевого сплава для металлокерамических зубных протезов предполагается два возможных направления для дальнейшей работы. Первое заключается в применении в установленных диапазонах составов, наиболее часто используемых мировыми производителями. Второе - это поиск и создание составов, обеспечивающих однофазную структуру и необходимые высокие физико-механические и коррозионные свойства. Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интереов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

Vitaly Anatolyevich Parunov

«Central research Institute of dentistry and maxillofacial surgery» of Ministry of health of the Russian Federation

Email: vparunov@mail.ru
candidate of medical Sciences, senior researcher of the laboratory of development and physico-chemical testing of dental materials and maxillofacial surgery 199911, Moscow

References

Supplementary files