Slitiny ušlechtilých kovů určených k odlévání

Historicky nejstarším materiálem je zlato, prapůvodně používané v téměř ryzím stavu. Historicky přibývalo slitin a také se zcela změnil způsob jejich zpracování. Původní mechanické tváření bylo zcela nahrazeno současným odléváním.

V současné době je k dispozici nepřehledné množství slitin s nejrůznějším množstvím zlata a s vlastnostmi, které je indikují pro jednotlivé typy konstrukci.
Společnou charakteristikou všech slitin je dobrá odolnost proti zbarvování, korozi, vyrovnané mechanické vlastnosti a dobrá zpracovatelnost.

Od zavedení licí techniky začátkem 20. století jsou zlaté slitiny stále velmi platným materiálem ve fixní protetice. Skládají se z ušlechtilých kovů, jimiž jsou zlato, platina, palladium a stříbro. Kromě nich však musí obsahovat i malá množství obecných kovů jako měď, indium, železo, cín a zinek. Cu, Ag, Pd, a Pt obecně zajišťují možnost vytvrzení u slitin s vysokým obsahem zlata. Fe a Sn v ještě menších množstvích jsou vytvrzujícími prvky ve zlatých slitinách k napalování keramiky. In, Fe a Sn také zajišťují vazbu slitin s keramikou pomocí stabilní, pevně ulpívající vrstvy oxidů na povrchu odlitku.

  1. Zlato (aurum, Au) je měkký kov, který je dobře kujný a tažný, v prostředí ústní dutiny je zcela chemicky odolný. Krystalizuje v plošně centrované krychlové soustavě, bod tání má 1 063 °C, ale už při 1 100 °C se začíná vypařovat! Hustotu má 19,3 g.cm-3. Zlato je na vzduchu zcela stálé a nereaguje s většinou nekovů. Je vysloveně ušlechtilým kovem. Pro použití v protetice se slévá se stříbrem a s kovy platinové skupiny (Pt, Pd, Ir) v každém poměru a tvoří s nimi homogenní tuhé roztoky. Z obecných kovů se slévá v každém poměru s mědí a s niklem, do 13 % se zinkem, do 5% s cínem.
    Poměrné množství zlata ve slitině nazýváme ryzostí. Vyjadřovala se dříve v karátech, nyní přesněji v tisícinách. Karát je pouze relativní označení a vyjadřuje poměrný obsah zlata ve 24 dílech slitiny, přičemž jeden karát je 1/24. Složení slitin se proto udává v desetinné soustavě (v procentech nebo v tisícinách).
  2. Platina (platinum, Pt) je pevná, kujná a tažná a vyniká nízkým koeficientem teplotní roztažnosti. Bod tání je 1 773 °C a hustota 21,4 g.cm-3. Při tavení pohlcuje kyslík. Ve zlatých slitinách zvyšuje pevnost a tvrdost, v kombinaci s mědí zajišťuje tepelné vytvrzení. Zmenšuje také výrazně velikost zrn slitiny.
  3. Palladium (Pd) vyniká tažností a je dobře mechanicky zpracovatelné. Bod tání je 1555°C a hustota je 12,02 g.cm-3. Při tavení má sklon k pohlcování vodíku! Se zlatem, stříbrem a mědí tvoří tuhé roztoky v každém poměru. Podíl palladia na tvorbě moderních zlatých slitin stále stoupá. Při nižším obsahu zlata zvyšuje odolnost slitiny proti korozi a zaručuje její jemnozrnnou strukturu.
  4. Stříbro (argentum, Ag) je kujný a tažný bílý kov, je tvrdší než zlato, ale měkčí než měď. Taje při 960,5 °C, hustota je 10,5 g.cm-3. Má tendenci pohlcovat při tavení kyslík. Nebezpečí plynové porozity se dá odstranit přidáním 5-10 % mědi. V prostředí ústní dutiny se snadno slučuje se sírou z potravy a vzniklými sirníky se zbarvuje. Se zlatem se stříbro slévá v každém poměru a vytváří s ním homogenní tuhé roztoky. Reakcí s mědí se podílí na možnosti teplotního vytvrzení slitiny, ve směsi s palladiem, ale i samo, zvyšuje tažnost a tvrdost slitiny. Stříbro vyniká tzv. oligodynamickým účinkem, ve svém okolí tlumí růst mikroorganizmů.
  5. Měď (cuprum, Cu) je kujná a tažná a vytvrzuje se mechanickým tvářením. Bod tání je 1 083 °C, hustota 8,9 g.cm-3. Má částečnou tendenci k pohlcování kyslíku. Se zlatem se slévá měď v každém poměru a tvoří homogenní tuhé roztoky. Do určitého poměru vytváří intermetalické sloučeniny, které se podílejí na tepelném vytvrzování slitin   (v množství nad 4 % v kombinaci se zlatem, palladiem, platinou a stříbrem). Ve slitinách zvyšuje tvrdost a pevnost.
  6. Zinek (zincum, Zn) snižuje teplotu tání (bod tání 419 °C). Působí v nich jako deoxidační činidlo. Snižuje viskozitu taveniny a zlepšuje její tekutost.
  7. Cín (stannum, Sn) se běžně přidává do zlatých pájek, jejichž teplotu tání výrazně snižuje. Jeho bod tání je 232 °C.
  8. Z dalších možných kovů se zcela pravidelně používá iridium (Ir) k vytváření obzvláště pevných a tvrdých slitin a ke snížení velikosti zrn. Ruthenium (Ru) se užívá v některých slitinách k napalování keramiky. K úpravě tvrdosti a pevnosti zlatých slitin se občas užívá i nikl, pro usnadnění teplotního vytvrzení lze přidat i železo. Indium (In) zlepšuje vazbu s keramikou.

Většinou pro zlepšení mechanických vlastností se přidávají rhenium, rhodium, ale i germanium, gallium, tantal. Podíl těchto uvedených prvků ve slitině je obvykle menší než  1 %.

Struktura všech slitin ušlechtilých kovů je zrnitá (granulární), slitiny mají často sklon ke vzniku hrubozrnosti. Velikost zrn se dá ale vhodně zmenšit přísadou např. iridia, ruthenia, rhodia nebo i kobaltu. Také platina výrazně ovlivňuje vznik homogenní a jemnozrnné struktury (např. bez Pt má slitina Au + Ag + Cu jen průměrně 100 zrn na mm2, přidáním Pt stoupne jejich počet patnáctkrát!).