Blickpunkt. Das Gießen von Metallen. Dentallegierungen. Teil 2: Der Gussvorgang aus werkstoffkundlicher Sicht. Not for Publication

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1 Das Gießen von Metallen Teil 2: Der Gussvorgang aus werkstoffkundlicher Sicht Publication Roland Strietzel Fragestellung: Was passiert beim Aufschmelzen und Abkühlen von Metallen? Welche Parameter werden beeinflusst? Welche nicht? Quintessenz: Das Aufschmelzen von Legierungen kann durch verschiedene Methoden erfolgen. Allen gemeinsam ist die Zufuhr von Energie, die zum Aufbrechen der metallischen Bindungen führt. Beim Abkühlen kann es zur Entmischung der Legierung kommen. Aber auch mangelhafte Passung, Formfüllung, Fehlstellen und übermäßige Oxidation können das Ergebnis eines fehlgeschlagenen Gusses sein. Der Gussvorgang aus werkstoffkundlicher Sicht Beim Aufschmelzen geraten die Atome des Metalls durch Zufuhr von Wärme in Schwingung. Sind die Schwingungen zu stark, gehen die Bindungen verloren und das Metall geht in den schmelzflüssigen Zustand über. Oberhalb einer bestimmten Temperatur gibt es keine festen Bestandteile mehr. Die zugeführte Wärme wird benötigt, um die Bindungskräfte zu überwinden. Das Aufschmelzen ist ein endothermer Vorgang (Energie wird verbraucht). Beim Abkühlen der Schmelze in der Muffel sinkt die Temperatur und es verringern sich die Abstände zwischen den einzelnen Atomen. Vereinzelt werden Bindungen geschlossen. Es bilden sich Kristallisationskeime. Die ersten festen Partikel scheiden sich aus der Schmelze ab. Unterhalb einer bestimmten Temperatur ist die Schmelze vollständig erstarrt. Das Metall liegt in seiner Kristallstruktur vor. Beim Abkühlen bilden sich Kristalle. Dadurch wird Energie frei. Die Kristallbildung ist ein exothermer Vorgang (Energie wird freigesetzt). Für ein korrektes Gießen ist die Kenntnis des Schmelzpunkts bzw. Schmelzintervalls notwendig. Erst oberhalb dieser Temperatur kann gegossen werden, da erst oberhalb des Schmelz- bzw. Liquiduspunkts das Metall vollständig aufgeschmolzen ist. Sobald die Energiezufuhr unterbrochen wird, d. h. der Gussvorgang ausgelöst wird, sinkt die Temperatur der Schmelze. Die Kunst des Gießens besteht nun darin, die Fließfähigkeit (= Viskosität) der Schmelze so lange zu gewährleisten, bis sie auch in alle Feinheiten des Hohlraums (= entspricht der Modellation) geflossen ist. Es beginnt daher ein Wettlauf mit der Zeit. Aus diesem Grund sind beim Anstiften u. a. kurze Wege für die Schmelze zu gewährleisten. Mithilfe von Computersimulation lassen sich verschieden Anstiftungen vergleichen. 1 Auch die Lage des Hitzezentrums ist von ausschlaggebender Bedeutung. Ganz grob kann man davon ausgehen, dass es im Zentrum der Muffel liegt. Dies ist aber nur näherungsweise richtig und hängt u. a. stark davon ab, wie viele Objekte sich wie in der Muffel verteilt befinden. Massive Metallanteile können das Hitzezentrum verschieben. Wird der Gussvorgang ausgelöst, fließt die Schmelze aus dem Tiegel in den Hohlraum der Muffel und füllt diesen aus. Hier stehen mehrere Parameter in Konkurrenz zueinander. Um eine komplette Formfüllung und geringe Rückstände im Tiegel zu gewährleisten, wird der Zahntechniker eher etwas heißer gießen, wie schon beschrieben wurde. Dadurch steigt jedoch die Rauigkeit der Objekte. Es muss auch beachtet werden, dass eine große Muffel mit vielen großvolumigen Objekten eine höhere Gusstemperatur benötigt als eine kleine Muffel mit wenig kleinen Objekten. Daher gibt es die optimale Gusstemperatur nicht. Die Angabe von Gießtemperaturen in Gebrauchsanweisungen darf daher nur als grobe Empfehlung gesehen werden. Der Zahntechniker muss daher immer im Einzelfall die Entscheidung fällen, ob er eine höhere Formfüllung und weniger Tiegelreste oder glattere Oberflächen bevorzugt und einen für ihn günstigen Kompromiss bei der Gießtemperatur finden (Tabelle 1). Schmelzpunkte, Schmelzintervalle und Zustandsdiagramme Betrachtet man eine Metallschmelze, stellt man fest, dass in der Regel alle Legierungsbestandteile ineinander lös- Quintessenz Zahntech 2013;39(7):1 6 1

2 Tab. 1 Tabellarische Übersicht über den Einfluss von zu heißem oder zu kaltem Guss auf verschiedene Parameter (+ = günstiger Einfluss auf Parameter; = ungünstiger Einfluss auf Parameter) Parameter Zu heiß gegossen Zu kalt gegossen Tiegelreste + Tiegelverschleiß + Formfüllung + Oberflächenrauigkeit + Temperatur Schmelzpunkt Zeit Temperatur Publication Zeit Liquiduspunkt Schmelzintervall Soliduspunkt Abb. 16 Schematische Darstellung des Schmelzpunkts und des Schmelzintervalls. Gezeigt sind jeweils die Abkühlungskurven. Das Spiegelbild ergäbe die Aufschmelzkurven. Dies ändert nichts an der Lage der einzelnen Temperaturen. Diese sind unabhängig davon, ob das Aufschmelzen oder das Abkühlen betrachtet wird. Aus experimentellen Gründen werden die Abkühlkurven bevorzugt. lich sind und eine homogene Mischung vorliegt. Sinkt die Temperatur, beginnen sich unterhalb einer bestimmten Temperatur feste Partikel auszuscheiden. Der weitere Temperaturverlauf unterscheidet sich nun je nachdem, ob man elementare Metalle oder Legierungen betrachtet. Bei Elementen wie z. B. Gold oder Titan bleibt die Temperatur über einen bestimmten Zeitraum konstant. In dieser Zeit scheiden sich immer mehr feste Partikel aus der Schmelze aus und wachsen. Die Schmelze wird immer dickflüssiger. Nach einer bestimmten Zeit ist die Schmelze komplett erstarrt. Ab diesem Punkt sinkt die Temperatur wieder verstärkt ab. Die Temperatur, bei der das Erstarren (oder beim Erhitzen, d. h. dem Aufschmelzen) stattfindet, wird als Schmelzpunkt bezeichnet. Der Liquidus- und Soliduspunkt ist bei Elementen identisch. Elemente haben einen festen Schmelzpunkt. Legierungen unterscheiden sich von elementaren Metallen. Sie besitzen verschiedene Liquidus- und Soliduspunkte. Die Differenz zwischen diesen beiden Temperaturen wird als Schmelzintervall bezeichnet. Oberhalb des Liquiduspunkts gibt es keine festen Bestandteile mehr. Die Legierung ist komplett im schmelzflüssigen Zustand. Unterhalb des Soliduspunktes ist die Legierung erstarrt. Im Schmelzintervall liegt die Legierung in einem breiartigen Zustand vor. Hier befinden sich feste Bestandteile in der Schmelze. Das Schmelzintervall gilt immer nur für eine bestimmte Zusammensetzung der Legierung. Alle Legierungen besitzen ein Schmelzintervall (Abb. 16). Eutektische Legierungen (z. B. Lote) weichen hier ab und können wie elementare Metalle einen Schmelzpunkt besitzen. Die Lage des Schmelzintervalls bzw. die Höhe des Schmelzpunkts ist für den Zahntechniker eine zentrale Größe, die er unbedingt kennen muss, denn sie gibt Auskunft über: Gießtemperatur: Die Gießtemperatur muss deutlich oberhalb des Schmelzpunkts oder der Liquidustemperatur liegen. Als Faustregel gilt, dass die Gießtemperatur 100 C höher sein muss als der Liquiduspunkt der Legierung, um einen vollständigen Guss zu gewährleisten. Löten: Die Arbeitstemperatur beim Löten muss unterhalb des Soliduspunkts liegen, damit die Legierung nicht aufschmilzt. Als Faustregel können hier 50 C angenommen werden. Allerdings muss hier beachtet werden, dass einige Legierungen (z. B. sogenannte Bio-Legierungen ) schon unterhalb des Soliduspunkts erweichen (niedrige Warmfestigkeit) und sich unter ihrem Eigengewicht verziehen können. Keramische Brände: hier gilt das Analoge zum Löten. Liegen die Brenntemperaturen in der Nähe vom Schmelzintervall und/oder werden weniger warmfeste Legierungen verwendet, muss auch die Aufheizrate des Keramikofens im Auge behalten werden. Gegebenenfalls ist hier mit geringeren Aufheizraten zu arbeiten, da beim Überschießen die Temperatur in das Schmelzintervall geraten könnte. In diesem Fall würde sich das Gerüst unweigerlich verziehen. Ist das Schmelzintervall sehr breit, d. h. liegen Solidusund Liquiduspunkt sehr weit auseinander, kann dies zu Schwierigkeiten führen. Ist die Abkühlgeschwindigkeit 2 Quintessenz Zahntech 2013;39(7):1 6

3 dieser Legierungen sehr gering, kann es zu einer Entmischung der Legierungsbestandteile kommen. Hochschmelzende Bestandteile (z. B. Platin) können sich zuerst ausscheiden, während niedrigerschmelzende Komponenten (z. B. Gold) erst später erstarren. Das Ergebnis ist ein Objekt mit einem platinreichen (weißen) und einem goldreichen (gelben) Bereich. Grund kann die Lage des Gussobjekts im Hitzezentrum der Muffel sein. Hier erstarrt die Legierung naturgemäß am langsamsten. Es können nun die Schmelzintervalle von verschiedenen Mischungen bestimmt werden. Zur Einfachheit soll im Folgenden nur von binären Legierungen ausgegangen werden, d. h. es werden nur zwei Elemente miteinander legiert. Verbindet man nun die Liquidus- und Soliduspunkte verschiedener Mischungen, erhält man Soldiusbzw. Liquiduslinien. Man spricht dann von Zustandsdiagrammen. Das Zustandsdiagramm besteht aus zwei ineinandergeschobenen Konzentrations-/Temperatur- Diagrammen. Es ist auf den beiden Konzentrationsachsen begrenzt. Dort wo 100 % A liegt (Element A) gibt es 0 % Element B und umgekehrt. Die beiden Temperaturachsen sind nach oben hin offen. Bei ineinander löslichen Legierungsbestandteilen liegen alle Liquidustemperaturen oberhalb des Schmelzpunkts des niedrigschmelzenden Elements A, aber immer unterhalb des Schmelzpunkts des höherschmelzenden Elements B. Oberhalb der Liquiduslinie liegt die Legierung komplett im schmelzförmigen Zustand vor. Der Bereich zwischen der Liquidus- und Soliduslinie besitzt eine breiartige Konsistenz. Hier liegen sowohl Schmelze als auch Kristalle vor. Die Kristalle (K A+B ) besitzen exakt die Zusammensetzung der eingesetzten Mischung/Legierung. Sinkt die Temperatur weiter, wird irgendwann die Soliduslinie überschritten. Unterhalb der Soliduslinie ist die Legierung komplett erstarrt. Auch hier sind die Kristalle (K A+B ) exakt wie die eingesetzte Legierung zusammengesetzt. Egal wo man bei der Legierung misst, erhält man die identische Zusammensetzung. Es liegt eine homogen zusammengesetzte Legierung vor. Dies ist natürlich nur dann möglich, wenn alle Legierungspartner ideal ineinander mischbar sind und daher im gleichen Kristallgitter erstarren. In diesem Fall würde man ein zigarrenförmiges Diagramm erhalten, wie es in Abbildung 17 schematisch dargestellt ist. Schmelze (alles flüssig) Schmelzpunkt A Liquiduslinie Schmelze und Kristalle K A+B (breiartige Konsistenz) Soliduslinie Kristalle K A+B (alles fest) Publication Schmelzpunkt B Kristalle K A +K B Mischungslücke 100 % A, 0 % B Gehalt der Elemente in der Legierung 0 % A, 100 % B Abb. 17 Schematische Darstellung des Zustandsdiagramms einer binären Legierung, deren Bestandteile ineinander löslich sind. In der Realität ist dies nicht gegeben, da es die ideale Mischung nicht gibt. Daher wird das Diagramm so gut wie nie so ideal aussehen. Die Zigarre wird meist verzerrt dargestellt sein. Die Verzerrungen weisen auf ein inhomoges Gefüge hin. In einigen Konzentrationsbereichen sind die Elemente A und B manchmal doch nicht völlig mischbar. Dann bilden sich verschiedene Phasen aus. Dies kann auch temperaturabhängig sein. Bei hohen Temperaturen (kurz nach dem Erstarren) sind die Elemente A und B noch vollständig ineinander mischbar und bilden Kristalle (K A+B ), die exakt der eingesetzten Legierung entsprechen. Sinkt nun die Temperatur weiter, kann es bei bestimmten Konzentrationen dazu kommen, dass die beiden Elemente doch nicht ineinander mischbar sind. Durch Festkörperdiffusion kommt es zu einer Entmischung und es bilden sich unterschiedlich zusammengesetzte Phasen. Es entsteht eine heterogen zusammengesetzte Legierung. Dies kann durchaus gewollt sein, um eine höhere Festigkeit zu erzielen. Durch Tempern kann die Bildung dieser Separation gefördert werden. Bringt man die Legierung durch nachträgliches Erwärmen oder durch sehr langsames Abkühlen auf den Temperaturbereich in dem die Entmischung stattfindet, kann eine verstärkte Ausbildung der beiden Phasen gesteuert und verstärkt werden. Will man diese Aushärtung nicht, muss dieser Temperaturbereich sehr schnell durchfahren werden. Dann hat die Legierung keine Zeit, die beiden Phasen zu bilden und Quintessenz Zahntech 2013;39(7):1 6 3

4 BLICKPUNKT DENTALLEGIERUNGEN Schmelzpunkt A Liquiduslinie Schmelze + K A Eutektikum + K A Schmelze Schmelzpunkt B Schmelze + K B Eutektischer Punkt Soliduslinie Eutektikum (eutektische Zusammensetzung) Eutektikum + K B 100 % A, 0 % B Gehalt der Elemente in der Legierung 0 % A, 100 % B Abb. 18 Schematische Darstellung des Zustandsdiagramms einer binären Legierung, deren Bestandteile kaum ineinander löslich sind. würde homogen erstarren. Im Extremfall würde man die Muffel direkt nach dem Guss abschrecken. Die Angaben der Hersteller bezüglich der mechanischen Daten beziehen sich in aller Regel auf Legierungen, die nicht abgeschreckt wurden. Ein Abschrecken sollte daher möglichst nicht erfolgen. Das Abkühlen an Luft unter einem Abzug sollte Standard sein. Ein langsames Abkühlen der Muffel ist auch vorteilhaft, um Spannungen im Gussobjekt zu reduzieren. Es können sich aufgrund der langsam fallenden Temperaturen noch Spannungen entladen, indem durch Diffusionsvorgänge Gitter umgebaut werden. Beim Abschrecken werden diese ungünstigen Zustände eingefroren. Bislang wurde von einer Löslichkeit der einzelnen Legierungskomponenten ineinander ausgegangen. Es gibt jedoch Metalle, die überhaupt nicht ineinander löslich sind, beispielsweise Silber und Eisen. Sie sind noch nicht einmal im flüssigen Zustand miteinander mischbar. Solche Mischungen verhalten sich völlig anders als die bislang besprochenen Legierungen. Auch für nicht ineinander mischbare Systeme lassen sich Zustandsdiagramme aufstellen (Abb. 18). Der prinzipielle Aufbau ist wie schon beschrieben. Legiert man dem Element A das Element B zu, kommt es im Fall einer geringen Löslichkeit der beiden Elemente zu einer Verringerung der Liquidustemperatur. Dasselbe ist für den Fall zu beobachten, dass Element B mit Element A legiert wird. Gleich bleibt, dass die Legierung oberhalb der Liquiduslinie im schmelzflüssigen Zustand ist. Publication Auch beim Erstarren der Schmelze gibt es Unterschiede zwischen den beiden betrachteten Grenzfällen (totale Löslichkeit vs. völlige Unlöslichkeit). Im Fall der ineinander unlöslichen Elemente scheiden sich Kristalle aus, die nur oder überwiegend aus einem Element bestehen. Dadurch verarmt die Schmelze an diesem Element (z. B. Element A). Als Folge davon nimmt die Konzentration von Element B zu. Daher rutscht man auf der Konzentrationsachse in Richtung Element B. Die Liquidustemperatur nimmt immer weiter ab. Es scheidet sich immer mehr das Element A in Form von Kristallen (K A ) aus. Dieser Prozess schreitet immer weiter voran, bis eine Temperatur erreicht wird, bei der es zum schlagartigen Erstarren der Legierung kommt. Bei dieser Temperatur schneiden sich die beiden Liquiduslinien und fallen mit der Soliduslinie zusammen. Dieser Punkt wird als eutektischer Punkt bezeichnet. Die dazugehörige Zusammensetzung wird als Eutektikum (eutektische Zusammensetzung) bezeichnet. Das Eutektikum kristallisiert lamellenartig. Eine Ausgangsmischung, die nicht der eutektischen Zusammensetzung entspricht, wird sehr heterogen sein. Nach der Erstarrung der Schmelze wird man neben dem Eutektikum auch Kristalle mit überwiegend dem Element A oder B (K A oder K B ) finden. Im Gegensatz zu den ideal mischbaren Systemen verläuft die Soliduslinie horizontal. Sie wird durch den eutektischen Punkt definiert. Egal von welcher Mischung man ausgeht, wird der eutektische Punkt den Soliduspunkt vorgeben. Dieser liegt immer unter den Schmelzpunkten der Legierungselemente (zumindest bei binären Legierungen). Dies ist durchaus ein gewünschter Effekt, der bei den Loten ausgenutzt wird. Lote sollen nach Möglichkeit eine ähnliche Zusammensetzung wie die zu lötenden Legierungen besitzen. Dies kann man weitgehend damit erreichen, dass man die Konzentration einer Legierungskomponente erhöht, die nicht allzu gut in der Matrix löslich ist. Bei den Edelmetall-Legierungen können dies beispielsweise die Elemente Silber und/oder Zink sein. Bei den edelmetallfreien Legierungen werden vorzugsweise die Elemente Silizium und/oder Bor verwendet. Nachteilig bei Eutektika ist ihre hohe Sprödigkeit und geringe Korrosionsresistenz. Die Eutektika weisen in aller Regel ungünstigere mechanische und chemische Eigenschaften auf als die korrespondierenden Legierungen. Alle oben getroffenen Aussagen sind natürlich obsolet, wenn Legierungen unkontrolliert vermischt werden. Dies 4 Quintessenz Zahntech 2013;39(7):1 6

5 ist besonders beim Wiedervergießen leicht möglich. Handelt es sich nur um geringe Mengen der Verunreinigung, dürfte dies kaum bemerkbar sein. Steigt die Menge der Verunreinigung an, werden sich die mechanischen und chemischen Eigenschaften des Gussobjekts mehr oder weniger stark verändern. Auch ist von Wichtigkeit, ob die Legierungen miteinander mischbar sind. Unabhängig davon sollte der Zahntechniker die Gussobjekte verwerfen, wenn er eine Vermischung vermutet oder gar bemerkt hat (Abb. 19). Aber auch ohne Verwendung von Altmaterial kann es z. B. durch gemeinsame Verwendung eines Tiegels für verschiedene Legierungen zu ungewollten Verunreinigungen kommen. Daher sollte für jede Legierung immer ein eigener Schmelztiegel verwendet werden. Durch den Guss beeinflussbare Parameter In Tabelle 2 auf der folgenden Seite sind diverse zahntechnische, mechanische und chemische Parameter aufgeführt. Einige von Ihnen (z. B. Elastizitätsmodul, Wärmeausdehnungskoeffizient) lassen sich durch den Zahntechniker nicht beeinflussen, da sie von den Hauptbestandteilen bestimmt werden, deren Konzentration sich in der Regel nicht wesentlich verändern. Andere Parameter können sich hingegen sehr stark verändern. Der Guss stellt damit immer einen Kompromiss dar. Hier ist die Erfahrung des Zahntechnikers gefragt. Durch die Wahl der Gießtemperatur muss er sich in die von ihm favorisierte Position zwischen Formfüllung sowie geringe Tiegelreste und einer glatten Oberfläche setzen. Auch hängt die Gießtemperatur von der Anstiftung und vom zu füllenden Volumen ab. Eine große und randvoll mit Objekten gefüllte Muffel benötigt sicherlich eine höhere Gießtemperatur als eine Muffel mit lediglich einem Inlay. Fazit Das Gießen von hängt von vielen Parametern ab. Nicht zuletzt trägt der Zahntechniker eine hohe Verantwortung für einen gelungenen Guss. Neben einer entsprechenden Anstiftung muss er die Lage des Schmelzintervalls kennen. Ein misslungener Guss kann sich durch viele ungünstige Parameter auszeichnen: Fehlende Passung Unvollständige Formfüllung Publication Abb. 19 Fehlguss durch Vermischung einer Modellguss-Legierung mit einer hochgoldhaltigen (Reklamationsfall, Bego, Bremen). Deutlich ist zu erkennen, dass die Legierungen nicht miteinander mischbar sind und sich beim Guss entmischt haben. Hier vermengte der Zahntechniker eine Modellguss- mit einer Gold-Legierung. Veränderte mechanische Eigenschaften Übermäßig oxidiert zerhöhter Arbeitsaufwand beim Ausarbeiten zungenügender Metall-Keramik-Verbund (aufgrund von Porositäten) zerhöhte Korrosion zerniedrigte Biokompatibilität Literatur 1. Augthun M, Wu M, Schädlich-Stubenrauch J. Computergestützte Simulation des Eingieß-, Abkühl- und Erstarrungsvorganges beim Titanguß. Dtsch Zahnärztl Z 1998;53: Buch D, Strietzel R, Henkel A. Laserschweißen von Titan - alles Argon oder was? Quintessenz Zahntech 2011;37: Eichner K. Zahnärztliche Werkstoffe und ihre Verarbeitung. Heidelberg: Hüthig, Falbe J, Regitz, M. Römpp Chemie Lexikon. Stuttgart: Georg Thieme, Lubberich AC. Das Morita-Cyclarc-System - Vakuum-Druck- Guß mit Schutzgasspülung. Dent Lab 1992;40: Strietzel R. Das BEGO Medical System, Teil 1. Dent Labor 2010;58: Strietzel R. Das BEGO Medical System, Teil 2. Dent Labor 2010;58: Strietzel R, Lahl C. CAD/CAM-Systeme in Labor und Praxis. München: Neuer Merkur, Tesch U, Päßler K, Mann E. Untersuchungen zum Titan-Keramik-Verbund. Dent Labor 1993;41: Tolykpayewa A, Luthardt R, Richter G, Walter M, Kästner K. Zur Qualität zahntechnischer Gußobjekte aus Titan. Dent Labor 2000;48: Quintessenz Zahntech 2013;39(7):1 6 5

6 Publication BLICKPUNKT DENTALLEGIERUNGEN Tab. 2 Tabellarische Übersicht über Eigenschaften von Metallen, die durch den Guss beeinflusst werden können. Parameter Beeinflussung Kommentar Formfüllung Ja Bei einem zu kalten Guss kann es zu einer vorzeitigen Erstarrung der Schmelze in der Muffel kommen. Das Resultat sind Fehlstellen, z. B. nicht ausgeflossene Kronenränder oder Klammerspitzen. Passung Ja Durch ungleichmäßige Abkühlung kann es zu einer örtlich unterschiedlichen Erstarrung der Schmelze kommen. Dadurch entstehen Verzerrungen des gegossenen Objekts. Risse Ja Durch ungünstige Anstiftung und/oder zu schnelle Abkühlung (z. B. durch Abschrecken der Muffel) kann es zu einer zu schnellen Abkühlung der Schmelze kommen und nicht genügend Schmelze kann nachfließen. Die dadurch entstandenen Spannungen können zur Rissbildung führen. Rauigkeit Ja Je stärker die Reaktion der Schmelze mit der Einbettmasse ist, desto höher ist die Rauigkeit der Legierungsoberflächen. Dies bedingt besonders bei EMF-Legierungen einen erhöhten Arbeitsaufwand und Verschleiß der Werkzeuge. Niedrige Muffel- oder Gießtemperaturen führen zu glatteren Oberflächen. Wärmeausdehnungskoeffizient Nein Der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) wird durch die Zusammensetzung der Legierung und somit hauptsächlich von den Hauptbestandteilen bestimmt. Der WAK von kann im Allgemeinen durch den Zahntechniker nicht verändert werden. Elastizitätsmodul 0,2 % Dehngrenze und Bruchdehnung Nein Ja Der Elastizitätsmodul wird durch die Zusammensetzung der Legierung und somit hauptsächlich von den Hauptbestandteilen bestimmt. Der Elastizitätsmodul von kann im Allgemeinen durch den Zahntechniker nicht verändert werden. Diese beiden mechanischen Parameter können stark beeinflusst werden. Durch Fehlstellen (Poren, Risse, Einkerbungen) sowie durch zu hohe Oxidgehalte kann es zu einer Versprödung des Materials kommen. Dadurch steigt die Versagenswahrscheinlichkeit stark an, da beide Werte beträchtlich reduziert werden können. Oxidbildung Ja Je länger die Schmelze im Tiegel ist und je höher die Gießtemperatur ist, desto stärker kann sie oxidieren. Die gebildeten Oxide können später zu einer erhöhten Ionenabgabe (Korrosion) führen und die Biokompatibilität des Werkstoffs beträchtlich vermindern. Auch das Abbrennen von Legierungsbestandteilen ist möglich. Hierzu müsste jedoch eine massive Überhitzung stattgefunden haben, um einen merkbaren Einfluss zu bewirken. Das Abrennen von Kornfeinern stellt eine Ausnahme dar. Hier kann es unter ungünstigen Umständen relativ schnell zu Veränderungen kommen. Auch sollte die Legierung schnell in der Muffel erstarren. Je länger sich die Schmelze in der Muffel befindet und je höher die Muffeltemperatur ist, desto stärker ist die Reaktion der Schmelze mit der Einbettmasse. Oxidfarbe Ja Je dicker die Oxidschicht auf der Legierung ist, desto dunkler erscheint sie. Dies ist unabhängig von ihrer Zusammensetzung. Die Farbe der Oxidschicht hängt aber natürlich auch von ihrer Zusammensetzung ab. Metalle wie Eisen, Mangan und Vanadium führen zur Bildung von dunklen Oxiden. Beim Überhitzen können sich diese Oxide anreichern und so die Farbe zusätzlich vertiefen. Zusammensetzung Biokompatibilität Ja Ja Eine starke Überhitzung und/oder zu häufiges Wiedervergießen kann die Zusammensetzung einer Legierung verändern. Meist ist jedoch nur die Oberfläche betroffen. Durch zu häufiges Wiedervergießen kann es zu einem übermäßigen Verlust von Kornfeinern kommen, was sich negativ auf das Kristallgefüge auswirken kann. Davon abgesehen sind in der Regel die Effekte jedoch zu gering, um die Zusammensetzung wesentlich zu verändern. Bei Legierungen mit sehr breitem Schmelzintervall und bei sehr langsamer Abkühlung (z. B. durch falsche Anstiftung) kann es zu Entmischungen im Objekt kommen. Hochschmelzende Bestandteile (z. B. Platin) können sich von niedriger schmelzenden (z. B. Gold) separieren, wenn sich eine Legierung im Hitzezentrum befindet und dort nur sehr langsam erstarrt. siehe Oxidbildung PD Dr. Roland Strietzel Bego Bremer Goldschlägerei Wilhelm-Herbst-Straße Bremen 6 Quintessenz Zahntech 2013;39(7):1 6

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