4 DENTALNE ZLITINE junij 2021 Mikrostrukturne značilnosti zlatih zlitin in postopki za njihovo korozijsko zaščito oziroma trajno barvno obstojnost Rebeka Rudolf, Peter Majerič, Lidija Grobelšek Zlatarna Celje d.o.o., Kersnikova ul. 19, 3000 Celje, Slovenija Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo, Smetanova ul. 17, 20000 Maribor, Slovenija Trendi na področju razvoja zlatih (Au) zlitin so usmerjeni v študij, razvoj in izboljšavo obstoječih po- stopkov utrjanja teh zlitin za dose- go ustreznih mehanskih lastnosti, v zadnjem času pa tudi v protiko- rozijsko zaščito izdelkov iz teh zli- tin za potrebe nakita, industrijskih izdelkov (spajke, žice, trakovi), kot tudi za različne biomateriale (den- talne zlitine, implantati, ipd.). V Zlatarni Celje d.o.o. (ZC) potekajo raziskovalne aktivnosti z namenom uvajanja različnih novih pristopov pri izdelavi, termo-mehanski ob- delavi in finalizaciji izdelkov iz ple- menitih kovin. Raziskovalno delo je usmerjeno v razvoj in izboljšavo postopka elektro-galvanizacije, ki omogoča pridobitev želenega estet- skega efekta teh izdelkov, kakor tudi v zagotavljanje visoke korozijske obstojnosti. Za elektro-galvaniza- cijo v primeru zlatih zlitin v ZC je značilno, da poteka pod vplivom električnega toka, kjer prihaja do nastanka zaščitne plasti nanosa na kovinski katodi (izdelku). Pri tem se kationi kovine, ki tvori plast, doda- jo v galvansko kopel kot topne soli. Postopek služi kot orodje, s katerim je možno proizvesti učinkovit estet- ski in zaščitni protikorozijski sloj na različnih izdelkih iz Au zlitin, ki jih ZC proizvaja v okviru različnih pro- izvodnih programov. Zlate zlitine vsebujejo običajno srebro in baker ter druge elemente. Srebro in baker zlahka reagirata z mnogimi žveplovimi sestavinami in tvorita sulfide. Zelo tanka plast sulfidov se kaže kot obarvanost od intenzivno rumene v rdečo, rjav- kasto in pri določeni debelini celo črno. Čisto zlato in visoko-karatne zlitine (18-karatne in višje) ne rea- girajo z žveplovimi sestavinami in so torej odporne proti obarvanju. Običajno so tudi 14-karatne zlitine odporne proti obarvanju, razen pri hujšem izpostavljanju vodikovemu sulfidu. Nižje-karatne (10-kara- tne in manj) se obnašajo podobno kot srebro in baker, zato je pri njih temnenje naraven pojav. Ne samo žveplo, ampak tudi druge snovi povzročijo oksidacijo. Najhujši »sovražnik« zlatih zlitin vseh čistin pa je živo srebro. Če po naključju pride nakit v stik z živim srebrom (že z zelo majhnimi količinami) se v zelo kratkem času obarva najprej v rjavkasto do umazano belo ali sivo barvo. Če so prisotne manj- še količine živega srebra, se zla- ta zlitina obarva rjavkasto, če pa je živega srebra več, se tvori zlati amalgam in površina se obarva v umazano belo do sivo barvo. Do stika z živim srebrom lahko pri- de pri razbitju termometra ali pri dentalnih amalgamih (plombah) oziroma če se v prostoru razbije varčna (halogenska) sijalka, ki vse- buje živosrebrove hlape. Z živim srebrom »okuženo« zlitino zlata je potrebno rafinirati. V primeru zli- tin zlata se pojavljajo specialni tipi korozije zaradi številnih metalur- ških vplivov, med katerimi prevla- dujejo kemijska sestava, priprava taline in litje, toplotna obdelava in fazne transformacije. Vse to vpli- va na spremembo mikrostrukture, ki je osnova za razumevanje me- talurškega vpliva korozije, priso- tne na površinah izdelkov (nakit, zobozdravstveni industrijski program). Korozija zlitin sledi za- poredju mehanizmu: oksidacija zlitine, postopek prenosa elektro- nov na mesto redukcije oksidanta na površini in ustrezen pretok kati- onov ter anionov v elektrolit, nato pa in redukcija oksidanta. Koroziji in Uredniški material, preveden in tiskan v tej izdaji časopisa Dental Tribune, je avtorsko zaščiten s strani Dental Tribune International GmbH. Ta material se lahko objavlja z dovoljenjem podjetja Dental Tribune International GmbH. Dental Tribune International je zaščitena blagovna znamka Dental Tribune International GmbH. Vse pravice pridržuje © 2021 Dental Tribune International GmbH. Kakršnakoli reprodukcija na katerikoli način v katerem koli jeziku, v celoti ali delno, brez predhodnega pisnega dovoljenja podjetja Dental Tribune International GmbH je izrecno prepovedana. Dental Tribune International GmbH se trudi, da natančno poroča o kliničnih informacijah in novicah proizvajalcev, vendar ne more prevzeti odgovornosti za veljavnost trditev o izdelku ali za tiskarske napake. Založnik tudi ne prevzema odgovornosti za imena izdelkov, trditve ali izjave oglaševalcev. Mnenja avtorjev so lastna in morda ne odražajo mnenja družbe Dental Tribune International GmbH. Dental Tribune International GmbH Holbeinstr. 29, 04229 Leipzig, Nemčija tel.: +49 341 48 474 302, faks: +49 341 48 474 173 splošne informacije: info@dental-tribune.com | www.dental-tribune.com oglasno trženje: mediasales@dental-tribune.com www.dental-tribune.com se ni mogoče popolnoma izogniti, lahko pa se znatno upočasnijo ko- rozijski procesi, zmanjša količina ali spremeni oblika korozije. Teh- nološko rešitev za ta namen tako predstavlja določitev optimalnih pogojev (ustrezna priprava povr- šine izdelkov, čas, temperatura, napetost, izbira ustrezne anode oziroma soli, dimenzijske zahteve kopeli, koncentracija, idr.) procesa elektro-galvanizacije, s čimer je za- gotovljen nastanek kvalitetnih in trajnostnih nanosov na površinah različnih izdelkov. Pri zlitinah zlata je opazovan trojni sistem Au-Ag-Cu v kombinaciji z različnimi mikrolegirnimi elemen- ti (kositer, iridij, indij, titan, rute- nij, niobij, železo) (slika 1). Postop- ki termo-mehanske obdelave, ki se uporabljajo trenutno v proizvodnji ZC, so: homogenizacija, staranje, postopki utrjevanja (disperzijsko utrjevanje, izločevalno utrjevanje, legiranje). Kot oblika zaščite proti koroziji se uporablja elektro-galva- nizacija, ki omogoča nanos plasti čistih kovin (Au, Ag, itd) na prip- ravljeno površino, da se prepreči stik osnovne zlitine z oksidanti iz ozračja. Najpomembnejši mehan- ski lastnosti, potrebni za te sisteme zlitin sta natezna trdnost (za Au zlitine nad 700 N/mm2) in trdota Vzorci iz rumenega zlata Povprečna vrednost Prečni prerez 235 Vzorci iz roza zlata Povprečna vrednost Vzorci iz belega zlata Povprečna vrednost Prečni prerez 278 Prečni prerez 297 Vzdolžni prerez 225 Vzdolžni prerez 269 Vzdolžni prerez 295 Tabela 1: Mikrotrdota HV1 vzorci iz zlata (večja od 165 HV). Druge funkci- onalne zahteve teh zlitin se nana- šajo na uporabo v praksi, vključno z zahtevami barve, hrapavostjo, stabilnosto v biološkem območju, temperaturo električno prevodnostjo, itd. tališča, Za ugotovitev veljavnosti postop- ka termo-mehanske obdelave smo izvedli ustrezne analize. Kvantita- tivno določanje sestave posame- znih elementov je bilo določeno z EDX analizo. V prvi skupini vzorcev so bili opravljeni testi na vzorcih iz rumenega, roza in be- lega zlata (slika 2). Vsi vzorci so iz 14-karatnega zlata oziroma z vsebnostjo 58,90 m.% Au, z zašči- tno plastjo na površini, nanešeno z elektro-galvanizacijo. Na vzor- cih iz roza zlata je zaznan največji delež bakra (preko 40 m. %), kar je pričakovano, saj baker daje temu zlatu rdečo barvo, ki se niansira s kovinami iz vrste osvetljevalcev - paladija in srebra. Na površini vzorca iz belega zlata je najviš- ji odstotek osvetljevalcev, kamor spadata paladij (42,90 m.%) in rodij (22,09 m.%). Vendar pa je v prerezu vzorca iz belega zlata ugo- tovljen nižji odstotek prisotnosti kovinskih osvetljevalcev - paladija (19,50 m.%), rodija (2,70 m.%). V prerezu pa je ugotovljena tudi pri- sotnost cinka (4,10 m.%) in večji odstotek zlata glede na površino. Na vzorcih, na katerih je bila nare- jena EDX analiza, je bilo izvedeno tudi merjenje mikrotrdote HV1. Na vsakem vzorcu je bila meri- tev izvedena v vzdolžni in prečni smeri. Na ta način so bile ugoto- vljene manjše ali večje razlike v mikrostrukturi posamezne vrste zlatih zlitin. Slika 1: Ternarni sistem Au-Ag-Cu Slika 2: Vzorci iz rumenega, roza in belega 14- karatnega zlata Uredniški svet: dr. Nasser Barghi dr. Karl Behr dr. George Freedman dr. Howard Glazer prof.dr. I.Krejci ZDA Nemčija Kanada ZDA Švica keramika endodontija estetika kariologija konzervativa dr. Edward Lynch dr. Ziv Mazor prof.dr. Georg Meyer prof.dr. R. Slavicek dr. Marius Steignamm Irska Izrael Nemčija Avstrija Nemčija restavrativa implantologija restavrativa funkcionalnost implantologija ISSN 2232-3511 Publisher and Chief Executive Officer: Chief Content Officer: Torsten R.Oemus Claudia Duschek Prevod in lektoriranje: Grafično oblikovanje in prelom: Tisk: Naklada: Dental Tribune Slovenija IDENTITETA agencija za marketing TISK Žnidarič, d.o.o., Kranj 2800 izvodov, (junij 2021) Obiščite našo spletno stran: Lastnik licence za Slovenijo: Za založbo Bisernica Medicina: Glavni urednik: Vodja produkcije: Kontakt slovenskega uredništva: Oglasno trženje: Naročnine: www.dental-tribune.com info@dental-tribune.com Bisernica Medicina d.o.o., Gmajnice 15, 1000 Ljubljana Ronald Pintar, direktor Boštjan I. Košak Zoran Grom telefon: 031 378 022, e-pošta: prodaja@dental-tribune.si Boštjan I. Košak (041 740 864), Zoran Grom (031 378 022) prodaja@dental-tribune.si