Wpływ powtórnego przetapiania na właściwości mechaniczne i mikrostrukturę odlewniczego stopu kobaltu

• Autorzy: Beer K. , Walczak M. , Surowska B. , Borowicz J.

Warianty tytułu

EN

The influence of remelting on the mechanical properties and microstructure of the cobalt cast alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było określenie wpływu powtórnego przetapiania na właściwości mechaniczne i mikrostrukturę odlewniczego stopu CoCrMo. Stop ten jest stosowany w protetyce dentystycznej do wykonywania protez szkieletowych. Ze względów ekonomicznych większość laboratoriów protetycznych korzysta z tzw. złomu metalowego jako części wsadu do produkcji. Złom ten mogą stanowić zarówno metale lub ich stopy, które były już raz użyte w procesie odlewania, jak i pozostałości po obróbce protetycznej. Doniesienia literaturowe wskazują, że taka praktyka może powodować zmianę właściwości mechanicznych i mikrostrukturalnych uzyskanych odlewów i wpływać na końcową jakość wyrobu. Doniesienia literaturowe wskazują na problem otrzymywania odmiennych wyników przez różnych autorów. Jako próbki do badań zastosowano jednokrotnie przetopiony stopu kobaltu o zawartości wyjściowej odpowiednio: 0, 25, 50, i 100% „materiału czystego” odlewany odśrodkowo. Wykonano badania wytrzymałości na rozciąganie i zginanie oraz pomiary makrotwardości. Została wykonana szczegółowa analiza mikrostrukturalna, jak również dokonano obserwacji przełomów powstałych po próbie rozciągania (rys. 3÷5). Stwierdzono pogorszenie właściwości mechanicznych wszystkich badanych stopów (rys. 1, tab. 1.) jak również nieznaczne zmiany twardości wszystkich badanych próbek (rys. 2). Zidentyfikowano fazy występujące w stopie. Zwrócono uwagę na obecność różnych typów węglików znajdujących się w mikrostrukturze odlewów (rys. 4). Zaobserwowano wzrost heterogeniczności mikrostruktury oraz gęstości mikropęknięć w objętości dendrytów badanych stopów ze zwiększeniem udziału materiau pochodzącego z recyklingu (rys. 5).

EN

The purpose of this paper was to establish the influence of remelting on the mechanical properties and microstructure of CoCrMo cast alloy. This alloy is used in prosthodontia to perform skeletal dentures. For economic reasons, most laboratories use the scrap metal as part of the production batch. This scrap may constitute either metals or their alloys, which were once already used in the casting process or the remains of the dental treatment. Literature reports indicate that this practice may cause a changes in microstructure and mechanical properties of obtained castings and affect the final quality of the product. This work was created as a response to the problem of getting different results by different researchers. As samples for research the castings from the cobalt alloy, using a disposable alloy with a starting output composition of 0, 25, 50, 75 and 100% of fine material respectively were used, and centrifugal casting method has been applied. The static tensile test, bonding test as well as macrohardness test have been conducted. Detailed microstructural as well as breakthroughs observations (Fig. 3÷5) after a tensile test have been carried out. The decrease of mechanical strength of all remelted alloys (Fig. 1, Tab. 1.) as well as insignificant hardness changes of all specimens were noticed (Fig. 2). The phase types occurring in the casting were identified. Particular attention was paid also to identify different types of carbides which were presented in microstructure of castings (Fig. 4). It was also observed a heterogeneity increase in the structure and density of microcracks in the volume of the dendrites of alloys with the addition of recycled material (Fig. 5).

Słowa kluczowe

PL

stopy kobaltu; biomateriały; przetapianie powtórne; węgliki

EN

cobalt alloys; biomaterials; remelting; carbides

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 5
• Strony: 473--476
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Beer K.

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska

autor

Walczak M.

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska

autor

Surowska B.

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska

autor

Borowicz J.

• Zakład Protetyki Stomatologicznej, Uniwersytet Medyczny w Lublinie

Bibliografia

• [1] Surowska B.: Biomateriały metalowe oraz połączenia metal-ceramika w zastosowaniach stomatologicznych. Politechnika Lubelska, Wydawnictwo Uczelniane, Lublin (2009) 9÷13.
• [2] Strietzel R.: Ponowne odlewanie stopów dentystycznych. Dental-labor 4 (2000) 3÷6.
• [3] Peraire M., Martinez-Gomis J., Anglada J. M., Bizar J., Salsench J., Gil F. J.: Effects of recasting on the chemical composition, microstructure, microhardness, and ion release of 3 dental casting alloys and titanium. The International Journal of Prosthodontics 20 (2007) 286÷288.
• [4] Majewski S., Opoka W., Gacek S.: Właściwości stopu ćwiczebnego w zależności od postaci składników wyjściowych i wielokrotności odlewów. Protetyka Stomatologiczna XLI 4 (1991) 192÷198.
• [5] Ozyegin L. S., Tuncer R., Avci E.: Hardness, behaviour and metal surface evaluation of recasting non-precious dental alloys. Key Engineering Materials 330-332 (2007) 1425÷1428.
• [6] Horasawa N., Marek M.: The effect of recasting on corrosion of a silverpalladium alloy. Dental Materials 20 (2004) 352÷357.
• [7] Hajduga M., Puchalik A.: Oszacowanie przydatności stopu Heraenium NA po przetopieniu w kontekście badań strukturalnych. Nowoczesny Technik Dentystyczny 3 (2009) 56÷60.
• [8] Bauer J., Cella S., Pinto M. M., Costa J. F., Reis A., Loguercio A. D.: The use of recycled metal in dentistry: Evaluation of mechanical properties of titanium waste recasting. Resources, Conservation and Recycling 54 (2010) 1312÷1316.
• [9] Al-Ali A. A.: Evaluation of macrohardness of recasted cobalt-chromium alloy. Al-Rafidain Dent J. 7 (1) (2007) 111÷117.
• [10] Henriques Guilherme E. P., Consani S., de Almeida Rollo João M. D., Andrade e Silva F.: Soldering and remelting influence on fatigue strength of cobalt-chromium alloys. The Journal of Prosthetic Dentistry 78 (1997) 146÷152.
• [11] Khamis E., Seddik M.: Corrosion evaluation of recasting non-precious dental alloys. International Dental Journal 45 (1995) 209÷217.
• [12] Ozdemir S., Arikan A.: Effects of recasting on the amount of corrosion products released from two Ni-Cr base metal alloys. Eur. J. Prosthodont. Rest. Dent. 6 (1998) 149÷153.
• [13] Ameer M. A., Khamis E., Al-Motlaq M.: Electrochemical behaviour of recasting Ni-Cr and Co-Cr non-precious dental alloys. Corrosion Science 46 (2004) 2825÷2836.
• [14] Pierzynka R., Marciniak S., Klimek L.: Wpływ liczby przetopień na właściwości mechaniczne stopu DUCINOX. Nowoczesny Technik Dentystyczny 2 (2010) 22÷24.
• [15] Ucar Y., Aksahin Z., Kurtoglu C.: Metal ceramic bond after multiple casting of base metal alloy. The Journal of Prosthetic Dentistry 102 (2009) 165÷171.
• [16] Joias R. M., Tango R. N., Junho de Araujo J. E., Ferreira Anzaloni Saavedra Gde S., Paes-Junior T. J., et al.: Shear bond strength of ceramic to Co-Cr alloys. J. Prosthet. Dent. 99 (2008) 54÷59.
• [17] www.bego.com/ – Website of Bego Company; 10 kwiecień 2012.
• [18] Clemow A. J. T., Daniell B. L.: Solution treatment behavior of Co-Cr-Mo alloy. Journal of Biomedical Materials Research 13 (1979) 265÷279.
• [19] Mineta S., Namba S., Yoneda T., Ueda K., Narushima T.: Carbide formation and dissolution in biomedical Co-Cr-Mo alloys with different carbon contents during solution treatment. Metallurgical and Materials Transactions A 41A (2010) 2129÷2138.
• [20] Giacchi J. V., Morando C. N., Fornaro O., Palacio H. A.: Microstructural characterization of as-cast biocompatible Co-Cr-Mo alloys. Materials Characterization 62 (2011) 53÷61.
• [21] Herrera Trejo M., Espinoza A., Méndez J., Castro M., López J., Rendón J.: Effect of C content on the mechanical properties of solution treated as-cast ASTM F75 alloys. Journal of Materials Science: Materials in Medicine 16 (2005) 607÷611.
• [22] Montero Ocampo C., Salinas A.: Effect of carbon content on the resistance to localized corrosion of as-cast cobalt-based alloys in an aqueous chloride solution. Journal of Biomedical Materials Research 29 (1995) 441÷453.
• [23] Ramírez L. E., Castro M., Herrera Trejo M., García López C. V., Almanza Casas E.: Cooling rate and carbon content effect on the fraction of secondary phases precipitate in as-cast microstructure of ASTM F75 alloy. Journal of Materials Processing Technology 209 (2009) 1681÷1687.
• [24] Ramírez L. E., Castro M., Méndez M., Lacaze J., Herrrera M., Lesoult G.: Precipitation path of secondary phases during solidification of the CoCrMoC alloy. Scripta Materialia 47 (2002) 811÷816.

Uwagi

PL

Badania naukowe realizowane w pracy zostały sfinansowane przez Narodowe Centrum Nauki w Krakowie w ramach projektu badawczego nr 2011/01/N/ST8/07774.