Использование и оценка эффективности ионно- плазменной обработки стоматологических боров

В В Е Д Е Н И Е

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Одним из распространенных видов

медицинской помощи является стоматологическая, где большинство

манипуляций осуществляются при помощи стоматологических боров из-

готовленных из стали марки ХВ-5.

Стальные боры, широко применяемые в настоящее время в клинике,

недостаточно эффективны, в связи с тем, что существующие конструкции

стальных

боров

характеризуются

низкими

эксплуатационными

параметрами. При препарировании твердых тканей зубов, стальные боры

быстро притупляются, что приводит к резкому снижению их шлифующей

способности со всеми вытекающими отсюда последствиями. При

обработке даже одного зуба часто используется от одного до трех

стальных боров, чем обуславливается потеря большого количества ценного

инструмента из высококачественной стали.

В то же время эксплуатационные характеристики используемых

твердосплавных боров в 6-8 раз выше по сравнению с обычными

стальными борами. Однако, стоимость таких боров в 13,1 раз больше чем

обычных стальных. Изготовление твердосплавных боров требует сложной

технологии, оборудования и высокоценного /

ЕОЛЬ

-

Х

рамсодеркащего/

материала. Поэтому промышленный выпуск твердосплавных боров весьма

ограничен, и составляет всего 3,3%.

В связи с этим, до настоящего времени не теряет актуальность

вопрос о повышении износостойкости и других эксплуатацион ных и

функциональных характеристик обычных стальных боров. Подсчитано, что

даже относительно небольшое повышение стойкости и долговечности

стоматологических боров дает возможность получить в народном

хозяйстве значительный экономический эффект, а для

5.

потребителей это равноценно увеличению количества выпускаемых

инструментов.

Кроме того, использование износостойких стоматологических боров

с высокими режущими свойствами в клинической стоматологии позволяет

значительно снизить побочные воздействия процесса препаровки на

обрабатываемые зубы и окружающие ткани с одной стороны, и повысить

производительности труда стоматолога с другой/Д.

Учитывая это, для повышения стойкости обычных стальных боров,

применялись различные методы упрочнения их рабочей части. Среди них

нанесение микронных слоев износостойких карбидов,бори-дов и других

интерметаллидов /А^Огволнцёв, 1985; А.-А. Андреев и др. -ЈW9/i лазерное

упрочнение /Г.А.-Степанова ид др. ,1902;К.Н.Гера-сев, 1981; К.Коваленко-

,- и-др.£982/, электрохимическое хромирова-ние/С.1шйгунова'и др.,1982/,

микродуговое оксидирование /Г.А.Марков и др. ,1976/,- нитрирование и

другие Г" ' / - V

Однако, указанные методы имеют ряд недостатков, в частности,

электрохимические методы обработки являются экологически не-

совершенными, нанесение износостойких покрытий не обеспечивает

достаточно хорошую адгезию с подложкой. Технология карбидирования,

оксидирования и лазерного упрочнения стоматологических боров еще не

отработана,

Б последние время в целях упрочнения поверхности различных

конструкционных металлических изделий и режущих инструментов • все

более широкое применение находит методика ионной импланта-ции

/ионная обработка?^ 'При этой методике" обработки независимо от

вещества шщеня, в металл или в сплав металла можно внедрить атомы или

ионы любых элементов таблицы Менделеева. Изменяя примесный состав

образцов с помощью имплантации ионов, можно сущест-

7.

венно изменять их свойства. Так что, можно создавать оригеналь-ные сплавы и

соединения с заданными характёркстикамйУ^Зднако, это актуальное

направление, широко используемой в промышленности, остается

неапребированным для упрочнения поверхности и улучшения основных

характеристик стоматологических стальных боров и другихлзубо-протезных

конструкций.

Настоящее исследование и посвящено разработке и оценки эф-

фективности ионной обработки стоматологических стальных боров.

Целью настоящего исследования является изучение возможности

использования и оценки эффективности методов ионной обработки для

улучшения основных характеристик стальных боров.

Для достижения этой цели перед нами ставились следующие задачи:

1, Разработка способа и определение оптимальных режимов

ионной обработки для эффективного и целенаправленного изменения

качества стальных боров;

2. Сравнительные- экспериментальные исследования физико-хи-

мических и механических свойств /микротвердость, износостойкость

коррозионная стойкость и микрошероховатость/ стоматологических

боров до и после ионной имплантации;

. S. Сравнительные клинические и медико-технические исследования по

оценки эффективности метода ионной обработки стальных боров:

а/ Оптическая и сканирующая микроскопия и профилография пре

парированной поверхности твердых тканей зубов и обработанных зубных

протезов;

б/ Изучение влияния различных видов боров на повышение температуры

препарируемого зуба;

в/ Изучение влияния препарирования зубов борами опытных и

контрольных образцов на электровозбудимость пульпы зубов;

. г/ изучение краевого прилегания пломб в полостях сформированных

борами опытных и контрольных образцов;

д/ Определение производительности труда врача при препарировании

зубов борами опытных и контрольных образцов.

4. Обоснование медицинской и социально-экономической целе-

сообразности использования ионной обработки стальных боров.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1.

Впервые для повышения эксплуатационных и других характеристик

стальных боров использована методика ионной имплантай ции с

последовательной обработкой поверхности инструментов иона ми аргона и

азота;

2.

Впервые проведены комплексные исследования физико-химических,

медико-технических и функциональных свойств стальных бо ров до и после

ионной обработки;

3.

Определены оптимальные режимы ионной обработки стальных

боров, позволяющие: достичь/,:, максимального улучшения их экс

плуатационных характеристик;

4.

Новыми являются исследования поверхности стоматологичес ких

боров, препарированной поверхности твердой ткани зубов и зубных протезов с

помощью сканирующей электронной микроскопии

и профилометрии;

5. Впервые разработаны и использованы оригинальные методы

оценки эксплуатационных характеристик стоматологических боров и

термометрия при помощи термодатчика из сильно-компенсированного

кремния.

9.

На защиту выносится:

1.

Новая методика улучшения качественных характеристик сто-

матонических .стальных боров методом последовательной ионной им-

плантации аргона и азота;

2.

Результаты экспериментальных исследрваний трибологичес-ких

свойств стальных боров, подвергнутых последовательной ионной

имплантации;

3.

Результаты клинических и медико-технических исследований по

оценке эффективности ибпользования ионной обработки стальных боров;

4.

Медицинское и социально-экономическое обоснование целе-

сообразности использования модифицированных боров обработанных методом

ионной имплантации.

Практическая ценность работы заключается в том, что:

1. Последовательная имплантация ионов аргона иазота, позво-

ляет увеличить микротвердость и износостойкость стальных боров

в 2-3 раза, а коррозионную стойкость в 5-6 раз .. Зто обеспечивает снижение

потребности в стальных борах более чем в 5 раз.

2.

Предлагаемая методика улучшает качественные характеристики

стальных боров, обеспечивая увеличениг их режущей и шлифующей

способности, сокращение времени препаровки зубов и зубных протезов,

уменьшение побочных воздействий процесса

препароЕ-

ки,

3.

Увеличение срока службы боров, их производительных ха-

рактеристик обуславливает существенное повышение производительности и

эффективности'труда врача-стоматолога.

Таким образом, предлагаемая методика имеет существенную ме-

дицинскую, социальную и экономическую ценность.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликованы 18 на-

учных статьей;, из них I авторское свидетельство на изобретение, I

методические рекомендации и 6 удостверений на рационализаторские

предложения.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной

работы доложены:

1.11а заседании Общества стоматологов и зубных врачей г. Ташкента'

/май,1985,июнь,1989г./;

2.

На итоговых научных конференциях ТашГосШ /апрель,!986;

февраль,I98?; март,1988/;

3.

На втором съезде стоматологов Узбекистана /декабрь,1986/;

4.

На научных заседаниях кафедры ортопедической стоматологии И

ТашГосШ /1985,1986,1987,1988,1989гг./.

ОБЪЕМ К СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из вве-

дения, 5 глаЕ и заключения с выводами, библиографического указателя,

включающего в себя 13| наименований отечественной и 86 зарубежной

литературы. .4 .. Работа изложена на

{90

стр.машинописного текста,

содержит 24 таблиц и 22 рисунков.

Полученные данные исследования статистически обработаны по

методу Стьюдента-Фишира

J

с 'использованием программы для микро-

электронно-вычисдительной машины,-

) 0. > :

- - -

- Н - -

5J

ю.

ГЛАЕА I. ОСНОВНЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ

ХАРАКТЕРЙСТЖЙ СТСМТОЛОГйЧЗСКйХ БОРОВ И
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОБЕОНЙЯ ИХ КАЧЕСТВА
/Обзор литературы/

I . I o

Зависимость клинико-функционального состояния препарируемых

зубов от качества используемого стоматологического бора и
режима препаровки

Б настоящее время Есе шире начали пользоваться борами различной

£ормы и фасона в практической стоматологии, в том числе и в ортопедической

стоматологии, Зто

СЕЯЗЭНО

с широким применением в ортопедической

стоматологии избирательной пришлифовки зубов, изготовление штифтовых

конструкций,культевых вкладок,микропротезов, полукоронок и

металлокерамических коронок и мостовид-ных протезов, а также различных

имплантатов.

;

( Поэтому в после.дние

годы

значительно возросли требования,

предъявляемые к качеству препаровки различных частей зубов:

-

препаровка на уровне эмали зуба, используемой обычно для

избирательной пришлифовки

зубоЕ;

-

препаровка одновременно на уровне эмали и дентина - при и

изготовлении пломб, вкладок и искусственных коронок;

-

препаровка на уровне дентина и цемента корня зуба - при

изготовлении различных конструкций штифтовых зубов;

-

препаровка на уровне эмали, дентина, цемента и кости альвеолы - при

изготовлении трансдентальных и эндодонто-зндооссаль-ной имплантации;

-

препаровка на уровне только кости при подготовке полости рта к

зубному протезированию и при создании ложа

для

эндооссального

имплантата.

Кроме того, область применения боров в ортопедической стоматологии

намного шире таковой в других разделах стоматологии, в связи с

необходимостью препаровки и обработки не только тканей зубов и кости, но и

зубных протезов, изготавливаемых из различных материалов: пластмассы,

сплавов неблагородных и благородных металлов, а также возрастание-)

удельного веса зубопротезных конструкций из хромокобальтового сплава,

которым отличается особо высокой прочностью.

От качества препарированной поверхности, его микроструктуры

рельефа, от физических и других эффектов, возникающих при взаи-

модействии бора с препарируемой поверхностью, в значительной сте

пени зависит эффективность дечебного и профилактического стомато

логического воздействия, т.е. от микроструктуры и рельефа препар

рованной (обработанной) поверхности зависит степень адгезии и

краевого прилегания пломбировочных материалов, используемых для

устранения дефектов коронок зубов или для фиксации зубных проте-

зов. Структура и рельеф препарируемой поверхности эмали при- изби-

рательной пришлифовке зубов, структура и рельеф пластмассовых,

металлических конструкций аря коррекции окклюзии и артикуляции

зубных протезов определяют характер взаимодействия этих поверхно-

стей с антогонирующими естественными зубами, пломбами, протезами

прилегающей слизистой оболочкой полости рта, и ,наконец, взаимо-

действие с пищевыми продуктамиЛ

г

,

—

^Препарирование зубов в 58-67$ случаев сопровождается неприятными

ощущениями и чувством боли, связанными с повышением температуры зуба и

вибрацией, что небезразлично для зуба,тканей окрудающих его и всего

организма в целом ( Д.Н.Днуиадуллаев, 1966,

1967 ; А.Н.Овчаренко, 1969 ; Г.Л.Саввиди, Л.Л.Волков, 1977 ;

1

В.М.Ризнык, 1983 ).

t

Увеличение степени давления инструмента за зуб, даже при

значительном увеличении скорости его вращения, резко повышает

температуру препарируемой ткани с соответствующей реакцией. ( Б.П.Рпзнык,

1983;

V , G-tLfyu№-

,1964;

W- Норре ,

1965 и др.).

Если при давлении режущего инструмента в

15

г и скорости

вращения до 2500,00 об/мин.температура препарируемого зуба не

превышает 30°0, то при давлении в 30 г и той ze скорости она

составляет 40-41°С, а при давлении в 50 г величина нагрева до-

ходит до 53-54°

Со

Эти данные получены в услсч применения

высокооборотных турбинных ма^лл с ледяным и воздушным охлажде-

нием (

R А. РеуЬэ-ъ

,1952, 1958;

Й.^еки-еАалЛ,

б. WatK^s

,1965 ;

,1970;

Agcfutekibd- ,

1975 ;

Е.Й.Магъ€сых£

,

&$.$&4л/е.б&ои-

, 1958 и др.). л?::

работе без охлаждения температура препарируемых зубов оказмвает

ся выше, в среднем на 12-14°С ( Т.С.Ыигабутдинов, 1962).

sЈ

ГДругим осложнением, вызванным местным воздействием инстру-

ментов на зуб, является появление трещин, сколов и других пов-

реждений эмали зубов. Большую роль в возникновении трещин игра-

вал и образование трещин при препарировании зубов с повышением

температуры, вибрацией инструментов, давлением,оказываемым на зуб, и

качеством самого инструмента. В дальнейшем, после пломбпрования,

количество трещин ыоает увеличиваться,так как измене-

ния температуры в полости рта вызывают напряжение на границе

..лоыбы и зуба ■(

Ae.ZltveS^z^

,1971,-

ЯГУс^оо-ьс

f

1981), (Г.II,Пахомов, 1976 ; Е.В.Боровский и Н.А.Леус, 1979 ;

1.£а£бел£йсеА-

с соавт., 1965 ; Б.Н.Даувдуллаев, 1967 j^ -^-

*ovu.

f

м■AfauuutwL,

?

197з)

считают,что трещины могут служить путями проникновения микроорганизмов,

частиц пищи, слюны и кислоты внутрь твердых тканей и,следовательно,

играют определенную толь в возникновении и развитии кариеса как первично

,так и вторичного

А

(Кроме того, трещины, возникающие по краям полости, могут

способствовать рассасыванию фосфат-цемента, фиксирующего вкладку или

отколу стенки зуба. Д

^манипуляция препарирования зубов под пломбу и под различные виды

зуб лрстезов охастает . p ^ ' H O J

2 0 2

"э..сгт::г

v.с.

т::а ни пулигы, ibpnc

хита и ларадонта в целом, вызывая подчас сдвиги и в других системах

организма в целом( Е.и.ииказчикова, 19^6, I9S7 , А.П.Дегтярева, 1937, 1956,

1968 ; Э.Д.Бромберг, 1940; А.А.манина, 195^; И.;1.Посталаки, 1974 ;

К.А.Катаев, 1978 и др.)» >

/Известна еще одна закономерность,при которой по мере увеличения

времени работы стоматологических стальных боров уменьшается их режущая

способность, следовательно, увеличивается сте-пень побочного воздействия

препаровки на зуб, |

Возможность снижения вредного воздействия препарирования многие

авторы видят в совершенствовании методик и режима препа

г

рирования зубов,

увеличении скорости вращения инструмента, умень шепни его качественного

состава и режущих свойств. ;

£^Как отмечает ряд авторов (

Q ,^а^нп*п>£&-

, ,1951;

Va

*c

W&d

,1956;

FPeytob.

,1958; Е.Н.Болховитдинова, В.Г.Шахма-

тов ,1960 ; Т.С.Шигабутдинов, 1962, 1974), препарирование зубов

на скоростных бормашинах наиболее износостойкими и эффективны-

ми оказались твердосплавные и алмазные боры. В то же время

препарирование зубов в идентичном рекиме£тальными борами сопро-

вождается резкой болезнеиностью(

R.

fl/edo

^c

,1959 ; И.У.Ма-

хсутова, 1962,

£>^с

^£а^

с соавт. ,1965 ; Г.М.Базиян, Г.А. Нов-

городцев, 1968).Д

^Причиной возникновения болезненности при применении сталь-

ных боров являются повышение температуры во время препарирова-

ния твердых тканей зуба (

W . Лбр£*г-

, с соавт., 1963,

Моу РоСшхи^

,1963;

К.Фс&ъ.

,1963 ; Т.С.Шигабут-

динов, Ю.С.Менекеев, 1976 , Норра,1965 ; Т.'С.Шигабутдинов, X.C.Iia-

ликеев, 1970).^

ьАлмазные инструменты,по сравнению со стальными и твердосплавными

борами, имеют более высокие режущие свойства. В.Д. Шо-рин 1962;

Qzl,

bfoi&L

,1965). Однако, препарирование зубов на высоких скоростях с

помощью алмазных инструментов не обязательно, отмечает Т.С.иигабутдинов

(1962),так как они вызывают заметный "разрыв" поверхности твердых тканей

зуба,оставляя борозды до 85-90 мк.

J

''Ю.К.Кузнецов (1959), Н.П.Гриценко (1968) указывают на свое-

^

*

псу,

образность воздействия разных боровм:вердые ткани зубов во время

их препарирования. Особенно подчеркивается травматическое воздействие

стальных боров, r.cropufr приводили к глубоким нарушениям целостности

эмали зуба. По данным этих ввторов в эмали наблюдаются'дефекты - изъяны,

трещины, отколы, разрыхленные уча

17.

стки, которые мешают плотному прилеганию пломбировочного материала к

эмалевому краю и увеличивает краевую проницаемость. В то же время при

препарировании кариозных полостей алмазными и твердосплавными борами,

формируются более гладкие края эмали с меньшим количеством трещин, узур,

расслоений, в результате чего обеспечивается более плотное прилегание

пломбировочного материала к стенкам кариозной полости и резкое снижение

степени краевой проницаемости ( Ю.К.Кузнецов, 1955 ; Н.Н.Грищенко,1968 ;

Вид материала зубных

боров и скорость

их вращения являются главными факторами, влияющими на качество обработки

тканей зубов, отмечает в своей работе А.С.Солнцев. Основными дефектами

обработки твердой ткани зубов борами являются неоднородность и неравно-

мерность стенок и дна сформированной полости. Неравномерность выявляется в

виде выступов(пиков) и углублений стенок полости. Сколы на поверхности

эмали возникают в форме раковин, выемок, расположенных неравномерно по

площади обработки. Наибольшее число дефектов возникает при обработке

стенок полости стальными борами,особенно при скорости вращения более 10000

об/мин. Применение твердосплавных и алмазных боров, повышение их скорости

вращения резко улучшает качество обработки стенок полости. Твердосплавные

боры целесообразно применять при 30000-250000 об/мин., а алмазные - 250000'

об/мин.( А.С.Солнцев, 1985).

Оценивая характер осложнений, наблюдаемых при формировании л

пломбировании кариозных полостей, В.И.Митина ( 1973 ) считает,

что

вторичный кариее возникает в результате нарушения целостности пломб,

связанных не столько с механическими свойствами пломбировочного материала,

сколько с качеством их краевого прилегания.

,1969

;

С.Б.Иванова

18..

Несомненно, что на качество краевого прилегания пломбировочного

материала влияют многочисленные факторы - ротовая жидкость,рез

кие температурные колебания, неправильно сформированные полости

и другие( В.И.Митина,1963 ; Д.Л.Каральник, П.А.Леус, Г.И.Чечина

197 0, 1972, 1974, Р.ЯЛеккер, А.С.Солнцев, 1976, Е.К.Леонтьев,

Г.Г.Иванова и др., 1987

; О, въ1е

^,0

-гсир

,1968;

Royofho-uA^

,1968 и др.).

Образование дефектов при формировании стенок кариозных полостей

является одной из основных причин нарушения краевого при легания пломб (

Р.Я.Неккер, А.С.Солнцев,1976). По мнению А.С.Солнцева(1985),испытанные

пломбировочные материалы способны лишь в некоторой степени

компенсировать дефекты обработки кариозных* полостей борами. Пломбы из

силидонт-цемента и пластмассы "Норакрил-65" не обладают достаточной

адгезией к стенкам полости как из-за их неоднократности,так и ряда других

недостатков пломбировочных материалов, в результате чего в большинстве слу-

чаев краевая проницаемость доходит до дна полости. В то se время применение

амальгам в определенной мере компенсирует недостатки формирования стенок

полости борами, в результате чего краевая проницаемость отмечается чаще всего

только в пределах эмали. Обработка полости улучшенными (

ферробрированными )бора-ми позволила в 2-5 раз повысить эффективность

пломбирования.

(Г

^ Таким образом,процесс препаровки зубов оказывает определенное

побочное воздействие на твердые ткани зуба и обусловдива-ет возникновение в

них определенных сдвигов по морфо-функциона-льным критериям.

Выраженность побочного эффекта и качественные характеристики состояния

19.

препарированной поверхности зуба в значительной степени зависит от качества

наиболее широко испо-

.тъзуемых в практике стоматологических боров»|

ГНизкие качественные характеристики стальных боров отрицательно

отражаются на работе стоматолога: очень быстро изнашивается, не

обеспечивают достаточную производительность труда,оказывают более

выраженные побочные воздействия на систему зуб-па-радонт, а трещины, сколы

и неровности, возникающие в эмале зуба при препаровке, существенно снижают

качество лечебно-профилактической помощи.(

I*

[ Наряду с этим, дороговизна и ограниченная доступность твер досплавных

и алмазных боров также обусловливает актуальность проблемы по разработке

методов улучшения основных эксплуатационных свойств наиболее доступных

стальных стоматологических боровЛ

1.2. Пути повышения качества стальных стоматологических

боров.

В настоящее время в практической стоматологии широко приме няются

следующие виды зубных боров: стальные, изготовленные из стали марки ХВ-5;

твердосплавные, изготовленные из вольфрамсо-держащего сплава £ВК6М) и

алмазные.

Стальные боры были предложены Деллабаром в 1820 году,кото

рые не потеряли своего значения и до настоящего времени. В от-

личие от стальных, твердосплавные и алмазные боры появились го-

раздо позде. В 1932 году

^ры^сР-Ь^

и

К-W4ЈЈi*~fi

предложили способ изготовления алмазных инструментов путем

нанесения алмазных зерен на металлическую основу ( никель)

20..

гальваническим путем( Цит. по

Мсъъеж^

,1960).Твердосплав

ные боры появились в начале 50-х годов в Швеции и Америке. Та-

кие боры в Союзе начали производить с 1958 года. В это яе вре-

21.

мя в нашей стране был налажен выпуск скоростных и турбинных бормашин.(

В.Д.Шорин, В.Ф.Чакин, 1964).

Режущая способность (острота), механическая и антикоррози-онная

стойкость являются основными критериями качества всех зидов режущих

инструментов ( И.Ф«Набатов, С.З.Гольборг, 1949, Л.В.Подгурский, 1957),"\

£по ГОСту 22090-87 технические данные стальных боров таковы, что

средний ресурс до списания составляет 2,5 минуй..

:

По данным экспериментального исследования на износостойкость

стальных боров,проведенных Т.С.Шагабутдиновым и Х.С.Ыенекеевым (1965),

установлено,что период нормальной работы стального бора при обработке эмали

зуба составляет менее минуты. J

Качество боров зависит от числа режущих граней и формы рабочей

поверхности (£.

Sc^u^ne^, £. 1F

&~ltLlp$

,1960

; Е. S<tU^-

*juL

t

£. ^^wy^^ 1963,1964

;

fc.

6

-ъео*лъ, R.ZuvrckwejfL^,

1968). Б олее высокими режущими свойствами, как

указывают авторы, обладает геометрически правильная форма боров со

значительной эксцентричностью зубов.

Гпо

ReU^lcek. M.

f

%u~n$LotЈ

(1963), режущая поверхность стальных боров после

длительного их применения характеризуется наличием зазубрин и деформаций

различной степени, что связано с низкой твердостью. Такая рабочая поверхность

затрудняет препарирование твердых тканей зубов и вынуждает применять

значитель-ные усилия на инструмент во время работы. (

/Поэтому стальные боры, широко применяемые в клинике,обладает

недостаточной медицинской и экономической эффективностью. Это ныражаетея

22.

в быстрой потере ими режущих свойстди в некачественном препарировании

тканей зубов. Это позволило А.С.Солнцеву

.1985) придти к выводу о том, что применение стальных боров

2 2

медицинским

и экономическим показателям целесообразно только

z z 'A

обработке дентина

зуба. |

микроскопическая картина режущей поверхности твердосплавно-бора

после длительного их применения характеризовалась нали-

-1кой

характер деформации рабочей поверхности твердосплавных *-:ров авторы

связывают с хрупкостью сплава ( БК 6М), из которого

:гл

изготовлены. \

Алмазные и твердосплавные боры,обладая высокими стойкостны-

*z

качествами, предназначены в основном .для скоростных и турбин-=:го типа

бормашины. Но при этом, необходимо отметить,что выпуск гз-рдо сплавных и

алмазных боров ограничивается сложностью техно-.::гнческого процесса их

изготовления (В.Г.Шахматов,I962). Поэто-*7 многими исследователями на

протяжении десятилетий ставится з:лрос о повышении стойкостных качеств

обычных стальных боров» И.нзстно,что стоматологические инструменты в

процессе эксплуата-ez подвергаются воздействию значительных сжимающих и

изнашиваю-■х: нагрузок,а в процессе их стерилизационной обработки - воздей-

егьлю коррозионно-активных средств. Совместное действие этих EazropoB

приводит к быстрому изнашиванию рабочих частей инструмента и к

определенной потере их функциональных свойств. Очевидно, 'ir: увеличение

длительности срока службы инструмента,например, в хза раза было бы

равноценно ( равнозначно) росту его выпуска

ш

:грлько же раз ;

_Практически проблему повышения долговечности стоматологи--:::-:их

боров можно решать совершенствуя материл и технологию его

23.

оготовления или совершенствуя конструкцию инструмента.!

\ Опыт работы НПО "Мединструмент " и медико-инструментальных заводов

показал, что одним из наиболее эффективных методов

ювышенш долговечности

медицинских инструментов является упроч-

£ение их рабочих частей (

Г.П.Герасев,ГЭ81), При этом практика доказывает,что упрочнение рабочих

частей инструментов не только повышает их износостойкость,но и значительно

улучшает их функцио-Еальные свойства ( СВ.Шамгунова и др. ,1982 ;

Б.Ы.Рызник,1983 ; А.С.Солнцев, 1985 ; В.Х.Сабитов и др.,1979 ,

Г.И.Герасев,1981; 1.Н.Балхивитдинова, I960; Г.А.Степанова и др.,1982).2

Для упрочнения рабочих частей, наиболее нагруженные места инструмента

можно изготовить из износостойких твердых сплавов, 1-й наносить на них

покрытия из твердых сплавов, или, наконец, :-:а нужных участках в материале,

создавать поверхностные слои высоки износостойкости. Так,

Е.А.^олховитдинова (I960) рекоыенду-fr изготавливать головку и шейку зубных

боров из твердосплавного материала, а хвостовик - из стали 20x13.

Присоединение хвостовика к твердосплавной заготовке осуществляется- пайкой.

На Казанском медикоинструментальном заводе начали изготавливать из

твердого сплава только головку, соединение заготовки твердого сплава с

хвостом по новой технологии осуществляется контактной сваркой, термический

цикл которой оказывает меньшее( по равнению с пайкой ) отрицательное

воздействие на износостойкость твердого сплава. По данным ЦНШС, ШСИ и

других медицинских уч-тзздений износостойкость боров новой конструкции

возросла в 1,5-- раза.

В ВНШ11МИ проводятся экспериментальные работы по повышению

износостойкости стальных боров путем нанесения микронных слоев

24.

износостойких карбитов, боридов и других интерметаллидов, а. также

некоторых металлов и их сплавов. Эти слои приводят к -снижению

коэффициента трения. Результаты технических испытаний,например

ферроборированных боров,показали увеличение их износостой-

Сущность метода - ферроборирования заключается в нанесении

порошкообразного твердого сплава ( ферробора) на рабочую поверхность

бывших в употреблении боров электроискровым методом, предложенным в 1948

году Е.А.Володиным. Применение износостойкост-ных твердосплавных и

ферроборированных боров в клинике,по данным автора,позволяет повысить

производительность труда стоматолога з 1,5 раза , чем обел отливается

существенный медицинский и экономический эффект. Это позволяет

считать,что совершенствование качества боров является важным звеном в

практической стоматолог

Г ИИ

.

ЦРабочие части стоматологических инструментов упрочняются также

лазерным излучением ( Г.А.Степанова, А.Б.ПоглJdHKO, Г.Г.Герасев, 1982 ;

Г.П.Гкрасев, В.Л.Лутухнов и др.,1981; А.А.Жуков, Криштал и др. ;

А.Н.Кокора, А.Н.Заря, Т.Е.Ермакова,1973 ; З.С.Коваленко, В.С.Черненко,

Лазерный луч - это уникальный источник энергии,способный нагреть

облучаемый участок детали до высоких температур за столь малое время, в

течение которого тепло практически не успевает "растекаться". Нагревавши

участок может быть при этом размягчен, рекристал#зован, расплавлен,

наконец, его можно испарить. Дозируя тепловые нагрузки путем регулировки

мощности и продол-

П.Ф.Головко,1982 ; Григорянц, Сафонов, 1988 ; Веденов, Гладуш,1985 ;

Григорьянц и др. ,I?83)/J

26..

_____ «я

жительности лазерного облучения, можно обеспечить практически любой

температурный режим и реализовать различные виды термообработки» Лазерный

нагрев можно также использовать для поверхностной закалки и легирования

металлов, для плавления и испарения с выбросом паров при резке и сверлении.

Лазерные методы обеспечивают возможность дистанционной обработки, а также

труднодоступных участков изделий, не загрязняя обрабатываемую поверхность.

Единственным аналогом лазерного луча в этом аспекте является интенсивный

электронный пучок. Лазерный луч имеет два важных преимущества: при его

использовании не требуется вакуумирование обрабатываемой детали и не

требуется создание мощной биологической защиты для обслуживающего

персонала ( Н.Басова, 1962, Григорьянц, Сафонов, 1988 ).

Исследованиями ряда авторов ( В.П.Герасев, В.;/1.^атухнов, Г.А.Степанова,

А.Н.Тимофеев, А.В.Погибенко ,1981; Г.А.Степанова и др., 1982) установлено, что

после лазерной обработки твердость облученной поверхности исследуемых

инструментов повышает-тя на 15-18$, а износостойкость увеличивается, от 3 до 10

раз.

Наряду с отмеченными преимуществами лазерная технология обладает и

рядом недостатков, главными из которых являются: сравнительно низкий КПД,

высокая стоимость и недостаточная надежность мощных лазерных установок.

Кроме того, Степанова Г.А. и др. ^1982) установили, что при облучении световым

пятном лазера изделий из таких материалов, как углеродистые стали с мартен-

ситной структурой, твердость облученного участка повышается, но за его

пределами появляется отпущенная зона с меньшей твердостью, з сравнении с

27..

исходной. Следовательно, технология упрочнения стоматологических боров

лучами лазера еще не отработана.

Шамгунова С.А. и др. Д982/ предложили повысить износостойкость

стальных боров путем электрохимического хромирования их поверхность.

Результаты исследования показали, что разработанный электролит

хромирования,

позволяет

получить

плотные

хромовые

покрытия,

характерязуюищеся повышенной стойкостью осажденного хрома, что в свою

очередь повышает износостойкость боров.При этом средний ресурс до списания

хромированных боров оказался в 3-6 раз больше, чем у обычных стальных боров,

и составил 15-30 мин машинного врз мени.

Соснин Г.П. и Орда Б.Н. /1981/ разработали способ электролитического

восстановления режущих свойств стоматологических боров, корневых сверл и

инъекционных игл. Способ основан на эффекте анодного растворения основного

металла в гальванической ванне применяемом для электрохимического травления

или полирования поверхности металлических изделии.

При электрохимическое заточке режущего инструмента растворению

преимущественно подвергается металл на боковых поверхностях режущих

граней.Полагают, что данный эффект связан с явлениями пассивирования анода

/Н.П.Федоров с соавт.,1957/.

После восстановления ре^уцих свойств боров их можно применять

многократно и тем самым снизить расходы лечебных учреждении на их

приобретение в 2-3 раза.

оксплуатационные характеристики корневых буравов и дрильЗсэров можно

повысить и путем напыления на их поверхность специальных покрытий

/Ьинниченко .и.А.,1987/. Лля згой цели был использован метод электроискрового

нанесения покрытии на установке типа "ЕЛ*А", принцип работы которой основан

на явлении перенова мате-

28.

риала покрытия с одного электрода на другой. Покрытием служили сплав

карбида,, вольфрама с кобальтом 234 и нитрид хрома. При этом режущая

эффективность корневых буравов после покрытия сплавом карбида вольфрама

с кобальтом, по сравнению с зарубежными

z

непокрытыми образцами

отечественного производства возросла в 3,3 раза,износо стойкость в 15 раз,

микротвердость - в 2 раза

I

Ю.А.Винниченко, 1987 ).

. Значительное улучшение функциональных свойств медицинских

инструментов может быть достигнуто за счет армирования рабочих

поверхностей этих изделий твердыми сплавами и износостойкими ма-

териалами. Анализ широко применяемых в промышленности технологических

процессов армирования показывает, что преобладающую долю их объема

составляют такие процессы,как пайка, наплавка,газоплазменное и

детонационное и плазменное напыление.( Петрунин

z

др. ,1978, Антошин

Е.В.,1974; Ю.С.Бсрисов и др. ,1978, А.П.Семе нов, 1970; А.И.Зверев, 1972 и

др.).J

В настоящее время номенклатура марок армирующих материалов,

обладающих повышенными твердостью, износостойкостью-и коррозийн ной

стойкостью, достаточно обширна.

Так например, фирма "Юнайтед Стейтс Стил" (США) рекомендует для

износостойкой наплавки низколигированные порошковые сплавы на основе

железа с добавками хрома ( от 1,0 до 6,($), молебдена (0,6-5,С$), вольфрама ( до

6,4$), ваннадия ( до 2,0$) и углерода ( 0,5-0,8$),причем покрытия такого рода

могут обеспечить весь ма высокую поверхностную твердость - до

RRQ

63,но

не обладают достаточной коррозийной стойкостью, высоколегированные же

твердые сплавы ( с содержанием хрома до 30$, вольфрама до 12$ и угл рода до

2,5-4,С$) при более высокой коррозийной стойкости имеют

29.

предел твердости не выше

ЕЯС

58 ( В.Х.Сабитов и др.,1979 ; внг. Зильсон

Р.А.,1969).

Наиболее широко распространен в промышленности способ арми-

рования, при котором твердосплавные пластины соединяют пайкой с основным

металлом. В отечественном производстве медицинских инструментов

армирование путем напайки твердосплавных пластин применяют, например,

при изготовлении инструментов для снятия зубных отложений. Используют

твердый сплав ВК 6М, материал основы деталь 30x13 или У7А. Пайку

производят в ванне расплавленного припоя ПрМНЦн 68-4-2 или ПСр25.

Однако установлено, что у инструментов, армированных твердо-

сплавными пластинами, наблюдается коррозия в переходной зоне, что

возможно связано с явлениями отпуска в этой зоне в результате нагрева под

пайку. Видимо, этими причинами и объясняется довольно ограниченное

применение этого метода упрочнения в зарубежной практике.

Большие технологические возможности для нанесения износостойких и

коррозионно-стойких покрытий представляет процесс детонации в газах.

Детонационные покрытия обладают высокой плотностью и высокой

прочностью сцепления с основным материалом. Зти свойства детонационных

покрытий в сочетании с малым воздействием на структуру основного

материала обеспечили детонационному процессу широкий диапазон

применения, в том числа и цлл повышения стойкости режущих кромок. Так,

фирма "Юнион Карбайд" рекомен-пует использовать этот процесс для

упрочнения рабочих поверхностей хирургических ножниц, иглодержателей и

других медицинских инструментов.

К недостаткам детонационного метода напыления можно отнести

невозможность получения качественного покрытия на стенках глубоких

отвестий и пазов, на нежестких изделиях и изделиях из мягких

материалов ( А.П.Семенов и др.,1977

;

анг.Стромберг, 1970).

30.

Работы, проведенные до настоящего времени, по улучшению ре глцих

свойств инсруыентальных материалов,как правило, приводили :-: улучшению

отдельных свойств материала при ухудшении других._

:

,

'^Вместе с тем, создание износостойких покрытий связано рядом

:дожностей и недостатков. Это прежде всего обеспечение достаточней адгезии

и химической однородности и равномерности толщины ггкрытия. Нанесение

покрытий на мелкие стоматологические инстру

менты,

надо полагать, будет

изменять геометрическую форму инструмента,что может отрицательно

сказаться на их качественных харак-гэристиках.

J>>

С этих позиций представляется интересным не нанесение допол-

нительных покрытий, а упрочнение поверхностных слоев режущей кро: гл

инструментов. В этом плане особый интерес представляет методика

упрочнения поверхности металлических инструментов ионной обработкой.

Технология таких методов обработки поверхности различных режущих

инструментов считается достаточно разработанной и их

внедрение в стоматологическую промышленность является наиболее

N

реальными. \

j

> .. Поэтому изучение эффективности методов ионной обработки для

упрочнения рабочей поверхности стоматологических боров представляет

большой теоретический и практический интерес.

*

* \

1.3. Использование ионно-плазменной обработки для

модификации физико-химических и механических
свойств металлов и сплавов.

В последние годы большое внимание уделяется ионностимули-рованным

методам нанесения различных покрытий на конструктивные

31.

материалы в виде зубных протезов. К этим методам относятся: ион-

ное осаждение, ионно-плазменное напыление, ионное перемешивание

л

т.д.- ' , 1 .

Такие покрытия имеют ряд преимуществ

перед покрытиями, полученными методами традиционной технологии,

"реимущества состоят в повышенной адгезии покрытий к подложке,

высокой износо- и коррозионной стойкостью. Повышение адгезион-

ной прочности с подложкой является основной целью ионной техноло-

гии нанесения покрытий. Повышение адгезии достигается за счет

возникновения на границе раздела планки-подложки переходного слоя,

образуемого перемешиванием материалов пленки и подложки. Особен-

но^ ту ал ь ной в последнее время является разработка различных спосо-

бов получения нитридных покрытий на основе титана, при этом покры-

тия получаемые физическими методами ( напыление, катодное распыле-

ние ) и химическими, осаждением из газовой фазы нашли уже примене-

ние в промышленности. " "

;~

Так,например, в ЦНИИС с 1978 года проводятся исследования по

внедрению в клинику ортопедической стоматологии ионно-плазмен-нсго метода

покрытия зубных протезов нитрадом титана,применяемого в промышленности

.для улучшения физико-химических свойств поверхности металлорежущих

инструментов ( ..., Гусев СП. ,1981).

Токсилогические испытания подтвердили биологическую инерт-нзсть

Тс^

•

На основании исследований,проведенных потенциостати-ческим методом,

установлена высокая антикоррозионная стойкость :того соединения к различным

агрессивным средствами ,

ч

(Гончаров А. И., Корнилов „:.Ю., 1977 ; Рабинович

Б. А. ,Хавин Э. Я., 1977).

'32.

Физико-механические испытания показали хоролие эксплуатационные

характеристики образцов зубных проте зов, покрытых нитридом гитана.

В настоящее

вре т

разработана технология покрытия нитридом глтана

различных протезов и конструкций на широко распространен-:-2х установках

"Булат" или "Пуск", в которых нанесение покрытия проводится на основе

вакуумно-плазменного принципа.Под воздействием бомбардировки ионами

титана в вакууме, а затем в атмосфере газообразного азота на поверхности

нагретого электрическим током з отрицательно заряженного изделия образуется

покрытие в неокольцо микрометров,обладающее большой микротвердостью.

Микротвер-гэсть поверхности протеза иг хромоникелевого и хромокобальтового

сплава достигает 3250-3780 кг/ мм2, в то время как без покрытия :на составляет

лишь 290-530 кг/мм2, а твердость сплава на основе золота марки ЗлСрМ 900-40

составляет только лишь 82-213 кг/мм2.

i

В последние годы в ортопедической стоматологии широко диску-глруется

вопрос о целесообразности покрытия зубных протезов износостойкими

защитными покрытиями нитридом титана. Как указывает Э.Н.Василенко (1989),

нитрид титановые покрытия не оказыва-гт токсического и ингибирующего

воздействия на ткани и микрофлору полости рта. Кроме того слой нитрида титана

на поверхности гротезов из нержавеющей стали играет изолирующую роль,

исключая поступления составных- - элементов основы протезов в слюну и

гтабилизирует РН слюны полости рта. Покрытия повышает эффективность и

качество протезов, а по эстетическим свойствам такие гротезы не уступают

протезам из золотаЛ^

Наряду с многочисленными положительными оценками целесообразности

указанных нитрид титановых покрытий ( Ю.П.Гусев и др., 1982, В.П.Панчоха и

др., 1986 ; Ы.А.Нарадов и др.,1986) имеются и существенные возражения (

33.

Гаврилов, Копейкин и др.) против распространения этого метода в широкой

ортопедической стоматологи-

2.9.

15Ской

практике.

Накоплен определенный опыт обработки крупных промышленных

озжущих инструментов при помощи данного метода .для повышения их

износостойкости ( И.П.Бахарченко, 1982 ; Г .о. Протасевич и др., 1330).

Однако, эта методика осталась неиспользованной для увеличения

износостойкости стоматологических боров.

fНаряду с этим, для обеспечения достаточной адгезии покры-

тия с подложкой требуется нагревание подложки до температуры 400-

:50 е..

К сожалению пределы таких температур могут привести

т.

отпуску прочности материала стального бора.)

Тв связи с этим актуальной является задача разработки новых, .-:з

требующих термической активации поверхности■ методов нанесе-•::;я

китрйдных покрытий на стальные сплавы,так как большинство

:гоматологических инструментов,особенно стоматологические боры и фрезы

изготавливаются из стали марки ХВ 5, УА12, 20x13 и др./

£Кроме плазменного метода обработки материалов, в ионной технологии

существует метод ионной имплантации. По- этой методике

обработки,независимо от вещества мишени, в металл, или сплав _ожно

внедрить как атомы,так и ионы любых элементов таблицы ..зндйяеева. Эта

уникальная возможность широко используется.в промышленности.

Соответствующий технологический процесс получил название ионного

легирования или имплантации ионов. Изменяя при--зсный состав образцов с

помощью имплантации ионов, можно существенно изменять их свойства. Этой

методикой можно создавать

сплавы и соединения, которые принципиально нельзя получать тра-