Испытания сплавов титана для стоматологии (СТС) – это комплекс проверки сплавов и изделий из них на биосовместимость, коррозионную стойкость и механическую прочность в условиях взаимодействия с тканями живого организма.
Сплав титана (ТС) – конструкционный материал на основе титана с добавлением легированных элементов (алюминия, молибдена, ванадия и др.).
Свойства титановых сплавов для медицины
Титановые сплавы широко применяются в различных сферах медицины – хирургии, стоматологии, ортопедии, при изготовлении медицинских инструментов и др.
ТС обладают рядом уникальных характеристик (см. табл. 1).
|
Свойства |
ВТ1-0 |
ВТ1 00 |
ВТ3-1 |
ВТ5 |
|
Плотность, г/см³ |
4,52 |
4,52 |
4,50 |
4,40 |
|
Временное сопротивление, Н/мм² |
390-540 |
200-390 |
930-1180 |
690-930 |
|
Предел, Н/мм²: |
||||
|
прочности при срезе |
— |
— |
650 |
650 |
|
выносливости |
— |
— |
470 |
440 |
|
пропорциональности |
— |
— |
690-830 |
490-780 |
|
текучести |
340 |
240 |
830-1080 |
590-830 |
|
Твердость, НВ |
130-180 |
130-190 |
260-340 |
269 |
|
Относительное удлинение, % |
20 |
25 |
10-16 |
10-15 |
|
Относительное сужение, % |
— |
— |
25-40 |
30-45 |
|
Ударная вязкость, кДж/м² |
— |
— |
300-600 |
300-600 |
|
Модуль упругости, Н/мм² |
— |
— |
115000 |
105000 |
|
Модуль сдвига, Н/мм² |
— |
— |
43000 |
42500 |
|
Коэффициент Пуассона |
— |
— |
0,3 |
0,3 |
|
Коэффициент линейного расширения, 1/°С |
— |
— |
8,6*10-6 |
|
|
Теплопроводность, Вт/(м*К) |
— |
— |
7,98 |
7,56 |
Таблица 1
Заслуживает внимания химический состав сплавов титана. За основу взят наиболее популярный в стоматологии сплав Ti6Al4V (см. табл. 2).
|
Элемент |
|
|
Азот |
0,05 |
|
Углерод |
0,1 |
|
Водород |
0,015 |
|
Железо |
0,4 |
|
Кислород |
0,2 |
|
Алюминий |
5,5-6,75 |
|
Ванадий |
3,5-4,5 |
|
Титан |
остальное |
Таблица 2
Такие характеристики наделили ТС особыми свойствами:
- Высокая коррозионная стойкость;
- Прочность, в том числе и к знакопеременным нагрузкам;
- Биологическая инертность;
- Низкая масса при достаточной жесткости;
- Отсутствие аллергического воздействия.
Для стоматологии важными свойствами ТС являются быстрое привыкание человека к протезу, сохранение хорошей дикции и восприятия вкуса.
В стоматологии наиболее перспективным и востребованным оказались сплавы Ti6Al4V (Grade 5) и Ti6Al4V ELI (Grade 23). Они отличаются высокой биосовместимостью с тканями и костью человека. ТС обладают способностью соединяться с композиционными цементами и фарфором, используемыми при лечении зубов. Низкая теплопроводность изделия обеспечивает комфорт при приеме пищи. Немаловажным фактором является их долговечность. При надлежащем уходе стоматологические импланты из ТС служат более 15 лет без потери первоначальных качеств.
*Абатмент – элемент импланта на котором фиксируется коронка.
Для определения качества и соответствия нормативным требованиям СТС и изделий производителем проводится ряд испытаний, регламентированных соответствующими стандартами.
Испытания СТС
Сплавы титана для стоматологии подвергаются разносторонним испытаниям – механическим, на коррозионную стойкость, биосовместимость и цитотоксичность, соответствию требованиям к качеству поверхности.
В качестве примера рассмотрим порядок проведения испытания на потускнение в растворе сульфида натрия (статическое погружение) по методике, изложенной в ГОСТ Р ИСО 10271-2014. Данный вид испытания является составной часть комплекса испытаний на коррозионную стойкость.
При приготовлении образцов (не менее двух) особое внимание уделяется их размерам (20*15*1 мм) и состоянию поверхности, которая должна быть абсолютно гладкой и чистой.
Из оборудования и реактивов понадобятся контейнер из боросиликатного стекла со стеклянной палочкой с крюком (см. рис. 1), микрометр с точностью измерения до 0,01 мм, раствор гидрата сульфида натрия девятиводного (Na2S 9H2O), этанол (C2H5OH) и дистиллированная вода.
Рисунок 1
Процесс испытания заключается в погружении образца в раствор с поддержанием температуры 37 ± 2 °С на 72 часа, после чего его вынимают и промывают водой. Затем, образец опускают в этанол и высушивают под струей сжатого воздуха. Завершающим этапом испытания является сравнение поверхностей испытанного и контрольного образцов с целью определения наличия поверхностных дефектов и изменения цвета (в соответствии с требованиями Приложения А настоящего стандарта).
Для проведения испытаний СТС разработаны и применяются международные и национальные стандарты. В их числе значатся:
- ГОСТ Р 59185-2020 «Аддитивные технологии. Изделия, полученные методом лазерного сплавления из металлопорошковой композиции титанового сплава марки ВТ6. Общие технические требования»;
- ГОСТ Р 58419-2019 «Аддитивные технологии. Изделия из титановых сплавов, изготовленные методом селективного электронно-лучевого сплавления»;
- ГОСТ 23902-79 «Сплавы титановые. Методы спектрального анализа»;
- ГОСТ 19807-91 «Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки»;
- ГОСТ 9.909-2023 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические, металлы и сплавы. Методы испытания на климатических испытательных станциях»;
- ГОСТ ISO 7405-2025 «Стоматология. Оценка биологической совместимости медицинских изделий, применяемых в стоматологии»;
- ГОСТ Р ИСО 10271-2014 «Стоматология. Методы испытаний на коррозионную стойкость металлических материалов».
Кроме перечисленных существует еще ряд стандартов по методике проведения испытаний СТ.
