Легкоплавкие сплавы. Изменение свойств сплавов на технологических этапах. Адгезия

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.

Легкоплавкие сплавы
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.

Легкоплавкие сплавы
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 ограничена в пределах 63—115° С. Все эти сплавы имеют серый цвет. Они представляют собой механические смеси и выпускаются в виде блоков.

О́лово (лат. Stannum; обозначается символом Sn)
Температура, °С: плавления — 231,9;
Простое вещество олово полиморфно. В обычных условиях оно существует в виде β-модификации (белое олово), устойчивой выше 13,2 °C. Белое олово — это серебристо-белый, мягкий, пластичный металл, обладающий тетрагональной элементарной ячейкой, параметры a = 0.5831, c = 0.3181 нм. Координационное окружение каждого атома олова в нём — октаэдр. Плотность β-Sn 7,228 г/см3.
При охлаждении, например, при морозе на улице, белое олово переходит в α-модификацию (серое олово). Серое олово имеет структуру алмаза (кубическая кристаллическая решетка с параметром а = 0,6491 нм). В сером олове координационный полиэдр каждого атома — тетраэдр, координационное число 4. Фазовый переход β-Sn в α-Sn сопровождается увеличением удельного объёма на 25,6 % (плотность α-Sn составляет 5,75 г/см3), что приводит к рассыпанию олова в порошок. В старые времена наблюдавшееся во время сильных холодов рассыпание оловянных изделий называли «оловянной чумой».

При охлаждении, например, при морозе на улице, белое олово переходит в α-модификацию (серое олово). Серое олово имеет структуру алмаза (кубическая кристаллическая решетка с параметром а = 0,6491 нм). В сером олове координационный полиэдр каждого атома — тетраэдр, координационное число 4. Фазовый переход β-Sn в α-Sn сопровождается увеличением удельного объёма на 25,6 % (плотность α-Sn составляет 5,75 г/см3), что приводит к рассыпанию олова в порошок.
В старые времена наблюдавшееся во время сильных холодов рассыпание оловянных изделий называли «оловянной чумой».

Одна модификация переходит в другую тем быстрее, чем ниже температура окружающей среды. При −33 °C скорость превращений становится максимальной. Олово трескается и превращается в порошок. Причём соприкосновение серого олова и белого приводит к «заражению» последнего.
«Оловянная чума» — одна из причин гибели экспедиции Скотта к Южному полюсу в 1912 г. Она осталась без горючего из-за того, что топливо просочилось через запаянные оловом баки, поражённые «оловянной чумой». Нынешнее название этому процессу в 1911 году дал Г. Коэн.
Некоторые историки указывают на «оловянную чуму» как на одно из обстоятельств поражения армии Наполеона в России в 1812 г. — сильные морозы привели к превращению оловянных пуговиц на мундирах солдат в порошок.
«Оловянная чума» погубила многие ценнейшие коллекции оловянных солдатиков. Например, в запасниках петербургского музея Александра Суворова превратились в труху десятки фигурок — в подвале, где они хранились, лопнули зимой батареи отопления.

Легкоплавкие сплавы

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

Изменение свойств сплавов на технологических этапах
Изготовление любого протеза представляет собой сложный технологический процесс, в ходе которого материал подвергается различным механическим, термическим и химическим воздействием. В результате этого в материале происходят сложные структурные изменения. Знание механизма и сущности указанных процессов дает возможность управлять ими.

Изменение свойств сплавов на технологических этапах
Литье. Свойства сплава обуславливается его составом. Расплавленный металл заполняет литейную форму и постепенно затвердевает с образованием кристаллической решетки. Этому способствует некоторое уменьшение объема отливки или усадка. Затвердевание начинается с поверхности. Скорость затвердевания в утолщенных местах отливки меньше, чем в тонких сечениях, где металл затвердевает раньше. Расплавленный металл оттягивается к участкам с более быстрой кристаллизацией и происходит образование усадочных раковин.

Изменение свойств сплавов на технологических этапах
Обработка сплавов давлением. Обработка давлением возможна для металлов обладающих пластичностью. Она основана на свойстве, изменять первоначальную форму под действием внешних сил без разрушения и сохранять новую форму после снятия нагрузки. К обработке металлов давлением относится ковка, штамповка, прокатка, вытяжка и др.
В зубопротезном деле наиболее употребляемый вид - штамповка металлических коронок. Штамповка это процесс последовательной деформации металла под ударами молотка. Деформированный металл придавливается к стенкам заранее приготовленной формы, при этом форма полностью повторяет конфигурацию изготавливаемого изделия.

Изменение свойств сплавов на технологических этапах
При штамповке происходит пластическая деформация металлов, что вызывает сложный процесс структурной перестройки. В кристаллических зернах происходят сдвиги в связи с пластическим смещением отдельных кристаллов, потеря аустенитной структуры. Такое состояние носит название наклеп. Появление его говорит технику о том, что дальнейшая деформации металла невозможна во избежание его разрушения.

Изменение свойств сплавов на технологических этапах
Термическая обработка. Термическая обработка сплавов проводится с целью изменения структуры и свойств сплавов в желательном направлении. Она заключается в нагреве до определенной температуры, выдержке нагретого металла при этой температуре и охлаждение. В основе термической обработки лежат сложные процессы внутриструктурных преобразований. Так , при нагревании стали свыше 730º С ее структура начинается превращаться в аустенитную. При различных скоростях охлаждения можно получить стали с различными физико – механическими свойствами и структурами : очень твердый – мартенсит, мягкие – перлит.

Адгезия
Адгезия – сила, которая соединяет два разнородных материала, приведенных в близкий контакт.

Адгезия
Адгезия между твердыми материалами.
На атомном уровне все поверхности являются неровными (шероховатыми). Это означает, что если их привести в контакт, то они будут соприкасаться только выступами на поверхности. В этих точках возникает очень высокое давление, в результате которого при отсутствии загрязняющих веществ на, может появиться эффект, называемый локальной адгезией или холодной сваркой. Если мы попробуем переместить путем скольжения одну поверхность по отношению к другой, то почувствуем сопротивление, которое называется трением.

Адгезия
Причиной трения является необходимость сдвига или разрыва связей, образованных локальной адгезией. Обычно прочность локальной адгезии настолько высока, что процесс разрыва протекает не по границе раздела между выступами поверхности, а внутри твердого вещества. Этим объясняется такое явление как стирание материала в результате трения – износ.

Адгезия
Адгезия между твердыми материалами и жидкостью
Если взять стекло после дождя и попробовать вытереть его тряпкой, то на его поверхности сохранится тонкий слой воды. Чтобы удалить всю воду с поверхности надо приложить большие усилия и может быть не одну сухую тряпку. Этим примером можно проиллюстрировать хорошую адгезию, возникшую между жидкостью и твердым веществом. Жидкость образовывает очень близкий межмолекулярный контакт с твердым материалом, в нашем случае со стеклом, на большей площади поверхности.

Адгезия
Адгезия между твердым веществом и жидкостью гораздо выше, чем между двумя твердыми веществами
Данное положение ученые используют для повышения адгезии между двумя твердыми веществами, вводя в пространство между ними третье вещество – жидкость, которое и обеспечивает повышение адгезии.
Адгезив – вещество, которое соединяет два материала.

Значение адгезии. Адгезия это сложное явление. Различают три вида адгезионных связей: механическую, физическую и химическую. Чаще присутствует не одна а две, а то и три адгезионные связи. Фиксация протезов. Для того, чтобы добиться адгезии зубного протеза, необходимо добиться полного соответствия его поверхности и поверхности тканей протезного ложа. Между двумя конгруэнтными поверхностями (твердое небо и протез), разделенными тонким слоем слюны (адгезив), возникают силы молекулярного сцепления, способствующие удержанию протеза на челюсти. Сила прилипания зависит от точности повторения микрорельефа слизистой оболочки и площади протезного ложа.

Применение комбинированных материалов в стоматологии. Особое значение играет явление адгезии при использовании в стоматологии комбинированных материалов: базисной пластмассы и мягкой прокладки, соединение металлического каркаса с керамической облицовкой, использование стоматологических цементов. Например: использования базисной пластмассы с мягкой прокладкой. Материалы разные пластмасса и силикон. Вопрос стоит так, чтобы подобрать такой адгезив, который начал реагировать и с пластмассой и с силиконом, соединяя, таким образом, обе поверхности с образованием прочных химических связей.