Молибден: все, что нужно знать об элементе

Молибден (лат. molybdaenum) — химический элемент с атомным номером 42 и атомной массой 95,94. Обозначается символом Mo. Это ковкий переходный металл, который имеет серый цвет со стальным оттенком в свободном состоянии и становится серо-черным в диспергированном виде. Открыто порядка 20 минералов молибдена, а в свободном виде он не встречается.

Медицинский титан в стоматологии

25 сентября

Благодаря набору уникальных качеств титан позволяет стоматологам решать большой спектр задач. Использовать в медицине этот редкоземельный металл стали в середине прошлого века. Сегодня наработанные методики с использованием титановых сплавов постоянно совершенствуются, позволяя восстанавливать утраченные зубные единицы при различных состояниях ротовой полости.

Преимущества

Сплавы, созданные на основе титана, обладают уникальными свойствами, которые позволяют использовать их в медицинских целях. Из титана делают разнообразные стоматологические конструкции:

  • имплантаты;
  • штифты;
  • коронки;
  • мостовидные протезы;
  • съемные протезы.

Этот металл обладает важными для протезирования характеристиками. Это пластичный, легкий и очень прочный материал, который не окисляется в агрессивных средах.

В стоматологических целях чаще всего используют никелид титана и пористый титан. Именно эти сплавы используются при изготовлении имплантов, так как они обладают хорошей памятью формы.

При использовании титана в медицинских целях на нем образуется оксидная тонкая пленка, защищающая его от окисления. Материал обладает низкой теплопроводностью. Его можно соединять с фарфором и композитными составами, использующимися в стоматологии.

Из титанового сплава легко и просто отливать конструкции нужной формы.

При использовании титана в процессе изготовления коронок, удается получать изделия с такими качествами:

Инертностью к взаимодействию с внешней средой, благодаря чему такие конструкции обладают антимикробными свойствами;

  • упругостью;
  • прочностью;
  • долговечностью;
  • безопасностью для человеческого организма;
  • гипоаллергенностью.

При использовании коронок или протезов у пациента не меняются вкусовые ощущения. Материал не оказывает токсического воздействия на организм человека. Материал может принимать любую форму, повторяя рельеф зубов и форму челюсти. Они не причиняют дискомфорта при ношении протезов, не меняют дикцию.

Свойства титановых сплавов

Используется титан в медицине в виде сплавов, второй компонент которого придает титану определенные свойства.

В стоматологической медицине титан в чистом виде практически не используют. Импланты изготавливают из соединений данного металла.

Алюминий выступает в роли стабилизатора титана, повышая его прочность и меняя первоначальные свойства. Олово и цирконий повышают прочность титана, не меняя его свойств.

Медицинский титан в стоматологии

Все остальные добавки относятся к бета-стабилизаторам, которые повышают прочностные характеристики титана путем снижения температуры перехода в другое агрегатное состояние.

Наиболее часто используются в ортопедами титановые сплавы следующих марок:

  • ВТ-5Л, содержащий алюминий;
  • ВТ-6, в составе которого присутствуют титан, алюминий и ванадий;
  • ВТ1-00, который делают из титана и железа.

Для каждого вида стоматологических конструкций выбирают определенный сплав с заданными свойствами.

Особенности обработки

Медицинский титан требует особой обработки, которая сохраняет его физические свойства, кристаллическую решетку, фазы окисления. Обработка медицинских конструкций, сделанных их титановых сплавов, проводится особой фрезой с крестообразной насечкой.

В ходе обработки заготовок мастера должны выдерживать угол взаимодействия материала с инструментом, оказывать на фрезу умеренное давление, в ходе работы постоянно охлаждать инструмент, не давая ему нагреваться.

Если не соблюдать технологию обработки, то титановые изделия могут потерять свой цвет на их поверхности появятся сколы, царапины и иные дефекты, которые не позволят использовать конструкции для протезирования ротовой полости.

В ходе изготовления коронок, имплантов и протезов сначала специалист делает само изделие, а потом начинает его шлифовать и полировать с применением полировочных паст.

Инструмент при изготовлении изделий должен вращаться на маленькой скорости в одном направлении. Время от времени фрезу чистят от скопившейся пыли специальными щетками.

После обработке конструкцию оставляют на 8-10 минут на открытом месте для образования на ее поверхности оксидной пленки, а затем обрабатывают паром.

Читайте также:  Жжение и неприятные ощущения во рту и на языке: причины и лечение

Технологии изготовления титановых конструкций в стоматологии

 Нажмите для записи на БЕСПЛАТНУЮ консультацию

Для изготовления импланта, коронки или протеза из титанового сплава техники выбирают наиболее подходящую технологию:

  • литье;
  • штамповку;
  • пластичную формовку;
  • систему cad/cam;
  • 3Д печать.

При использовании 4 первых методов мастер подготавливает слепки, на основе которых делает заготовки. Техника 3Д печати не требует создания гипсовых или восковых матриц. На специальном принтере печатается изделие, которое будет полностью соответствовать челюсти конкретного пациента.

Титан единственный металл, который позволяет делать безопасные и прочные импланты, коронки и иные стоматологические конструкции, отличаемые высокой приживаемостью и долговечностью.

Влияние хим. элементов на свойства стали.

Условные обозначения химических элементов:

хром ( Cr ) — Х никель ( Ni ) — Н молибден ( Mo ) — М титан ( Ti ) — Т медь ( Cu ) — Д ванадий ( V ) — Ф вольфрам ( W ) — В азот ( N ) — А алюминий ( Аl ) — Ю бериллий ( Be ) — Л бор ( B ) — Р висмут ( Вi ) — Ви галлий ( Ga ) — Гл иридий ( Ir ) — И кадмий ( Cd ) — Кд кобальт ( Co ) — К кремний ( Si ) — C магний ( Mg ) — Ш марганец ( Mn ) — Г свинец ( Pb ) — АС ниобий ( Nb) — Б селен ( Se ) — Е углерод ( C ) — У фосфор ( P ) — П цирконий ( Zr ) — Ц

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА СТАЛЬ И ЕЕ СВОЙСТВА

Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)

Марганец — как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера — является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.

Кремний (С)- в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.

Читайте также:  Грамотный выбор зубных протезов: какие из них самые лучшие и удобные?

Марганец (Г) — при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.

Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

Церий — повышает прочность и особенно пластичность.

Цирконий (Ц) — оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

Лантан, цезий, неодим — уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.

Свойства титана

22 химический элемент таблицы Д. Менделеева Titanium (Ti) относится к 4 группе 4 периода.

Цвет титана серебристо-белый с выраженным блеском. Его блики переливаются всеми цветами радуги.

Это один из тугоплавких металлов. Он плавится при температуре +1660 °С (±20°). Титан отличается парамагнитностью: он не намагничивается в магнитном поле и не выталкивается из него. Металл характеризуется низкой плотностью и высокой прочностью. Но особенность этого материала заключается в том, что даже минимальные примеси других химических элементов кардинально изменяют его свойства. При наличии ничтожной доли других металлов титан теряет свою жаропрочность, а минимум неметаллических веществ в его составе делают сплав хрупким. Эта особенность обуславливает наличие 2 видов материала: чистого и технического.

  1. Титан чистого вида используют там, где требуется очень легкое вещество, выдерживающее большие нагрузки и сверхвысокие температурные диапазоны.
  2.  Технический материал применяется там, где ценятся такие параметры, как легкость, прочность и устойчивость к коррозии.

Вещество обладает свойством анизотропности. Это означает, что металл может изменять свои физические характеристики, исходя из приложенных усилий. На эту особенность следует обращать внимание, планируя применение материала.

Свойства титана

Титан теряет прочность при малейшем присутствии в нем примесей других металлов

Проведенные исследования свойств титана в нормальных условиях подтверждают его инертность. Вещество не реагирует на элементы, находящиеся в окружающей атмосфере. Изменение параметров начинается при повышении температуры до +400°С и выше. Титан вступает в реакцию с кислородом, может воспламеняться в азоте, впитывает газы. Эти свойства затрудняют получение чистого вещества и его сплавов. Производство титана основано на применении дорогостоящей вакуумной аппаратуры.

Титан и конкуренция с другими металлами

Этот металл постоянно сравнивают с алюминием и сплавами железа. Многие химические свойства титаназначительно лучше, чем у конкурентов:

Три вида неблагородных сплавов

Более восьмидесяти лет в стоматологии используют хромовые сплавы. Они отличаются хорошей устойчивостью к коррозии, прочностью, высоким модулем упругости, низкой плотностью и доступной ценой.

  • Никельхромсодержащие сплавы используют чаще для каркасов с целью дальнейшей облицовки. В их составе – 62-82 % никеля и 11-22 % хрома, а также добавки – молибден, кремний, марганец, железо, галлий, титан, цирконий.
  • Кобальтохромовые сплавы содержат 50-65 % кобальта, 25-35 % хрома и 2-6 % молибдена за редким исключением.

Температура плавления этих сплавов – между 1140 и 1460 °С. Полированные поверхности протезов блестящие, серебристо-белые. Вес малый, плотность слегка превышает 8 г/см3. Такие сплавы отлично подходят для установки на зуб коронок одиночного типа и мостовидных протезов, они более прочные и твердые, чем благородные, однако требуют применения специальных абразивных инструментов при механической обработке. Окклюзионная коррекция, полировка и снятие протезов вызывают определенные сложности и требуют гораздо больше времени.

Соединение керамики с металлом такое же прочное, так и у благородных сплавов. Литье менее точное, что незаметно на небольших отливках. Вопрос биосовместимости вызывает сомнения. Никель и хром – сильные аллергены.

  • Титановые сплавы обладают малой плотностью, отличными механическими свойствами, высокой биосовместимостью и коррозиестойкостью. Однако литье титановых сплавов для изготовления несъемных протезов себя изжило из-за высокой стоимости и технологической сложности процесса. Гораздо чаще используют фрезерование.
Читайте также:  После лечения зуба на зубе осталось черное что это

В целях экономии для изготовления несъемных протезов все чаще используют нержавеющую сталь. Штампованные коронки отличаются невысокой стоимостью и минимальным объемом препарирования зуба. В зарубежной стоматологии их используют для временного протезирования молочных зубов.

Основные марки молибдена

В промышленности используется чистый молибден и с различными присадками. Среди наиболее распространенных можно выделить следующие марки:

  • МЧ — чистый металл: в нем содержится не менее 99,96 % молибдена и до 0,04 % примесей. Эта марка находит применение в изготовлении проволоки, которая используется в производстве источников света и электронных приборов. Также МЧ применяют в изготовлении деталей электровакуумных приборов.
  • МЧВП — чистый молибден, который производится методом вакуумной плавки.
  • МРН — еще один вид чистого молибдена, однако в отличие от МЧ и МЧВП в его составе содержится большее количество примесей — до 0,08 %. Основная область применения МРН — производство проволоки для источников света и электронных приборов.
  • МК — молибден с кремнещелочной присадкой. Из него также изготавливают проволоку.
  • ЦМ — металл с присадкой циркония или титана.

Химические свойства

При комнатной температуре на воздухе молибден устойчив. Начинает окисляться при 400 °C. Выше 600 °C быстро окисляется до триоксида MoO3. Этот оксид получают также окислением дисульфида молибдена MoS2 и термолизом молибдата аммония (NH4)6Mo7O24·4H2O.

Mo образует оксид молибдена (IV) MoO2 и ряд оксидов, промежуточных между MoO3 и MoO2.

С галогенами Mo образует ряд соединений в разных степенях окисления. При взаимодействии порошка молибдена или MoO3 с F2 получают гексафторид молибдена MoF6, бесцветную легкокипящую жидкость. Mo (+4 и +5) образует твердые галогениды MoHal4 и MoHal5 (Hal = F, Cl, Br). С йодом известен только дийодид молибдена MoI2. Молибден образует оксигалогениды: MoOF4, MoOCl4, MoO2F2, MoO2Cl2, MoO2Br2, MoOBr3 и другие.

При нагревании молибдена с серой образуется дисульфид молибдена MoS2, с селеном — диселенид молибдена состава MoSe2. Известны карбиды молибдена Mo2C и MoC — кристаллические высокоплавкие вещества и силицид молибдена MoSi2.

Особая группа соединений молибдена — молибденовые сини. При действии восстановителей — сернистого газа, цинковой пыли, алюминия или других на слабокислые (pH=4) суспензии оксида молибдена образуются ярко-синие вещества переменного состава: Mo2O5·H2O, Mo4O11·H2O и Mo8O23·8H2O.

Mo образует молибдаты, соли не выделенных в свободном состоянии слабых молибденовых кислот, xH2O· MoO3 (парамолибдат аммония 3(NH4)2O·7MoO3·zH2O; CaMoO4, Fe2(MoO4)3 — встречаются в природе). Молибдаты металлов I и III групп содержат тетраэдрические группировки [MoO4].

При подкислении водных растворов нормальных молибдатов образуются ионы MoO3OH−, затем ионы полимолибдатов: гепта-, (пара-) Mo7O266−, тетра-(мета-) Mo4O132−, окта- Mo8O264− и другие. Безводные полимолибдаты синтезируют спеканием MoO3 с оксидами металлов.

Существуют двойные молибдаты, в состав которых входят сразу два катиона, например, M+1M+3(MoO4)2, M+15M+3(MoO4)4. Оксидные соединения, содержащие молибден в низших степенях окисления — молибденовые бронзы, например, красная K0,26MoO3 и синяя K0,28MoO3. Эти соединения обладают металлической проводимостью и полупроводниковыми свойствами.

Производство молибдена

Для производства молибдена в России и мире в качестве сырья используются молибденитовые концентраты, из которых получается чистый металл — основа для сплавов. В концентратах содержится около 20 % примесей, 1-9% оксида кремния, 28-32% серы и примерно 50 % молибдена.

Этапы производства:

Производство молибдена
  • Концентрат подвергают окислительному обжигу при температуре 600 ⁰С. На выходе получают оксид молибдена, который содержит значительное количество примесей.
  • Оксид очищают от примесей путем выгонки или выщелачивания огарка и дальнейшей нейтрализации.
  • В трубчатой печи из чистого оксида получают порошковый металлический молибден. Для этого процесса применяют ток сухого водорода.
  • Порошок превращают в металл. Как правило, для этого используют один из двух методов — плавка или порошковая металлургия.

Для получения ферромолибдена применяется реакция восстановления молибденитового концентрата, который предварительно подвергается обжигу.