DE9103887U1 - Hafnium-containing dental alloy for dental infusion technology - Google Patents
Hafnium-containing dental alloy for dental infusion technologyInfo
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Titel: Hafnium-haltige Dental-Legierung für die zahntechnische Aufgußtechnik Title: Hafnium-containing dental alloy for dental casting technique
Einleitung; Die Erfindung betrifft eine Dentallegierung mit besonderer Eignung für die Herstellung von insbesondere primären Halbpassungen von reversibel fügbaren, oder anderweitig beweglichen zahntechnisch-prothetischen Ankerpassungen und zwar in gestalt konfektionierter Hilfsteile, wie auch individuell herstellbarer primärer Halbpassungen, z. B. primärer Coaxialgeschiebe-, Doppelkronen-, sowie Riegelpassungen für die Aufgußtechnik. Introduction; The invention relates to a dental alloy with particular suitability for the production of primary half-fits of reversibly joinable or otherwise movable dental prosthetic anchor fits, namely in the form of prefabricated auxiliary parts, as well as individually producible primary half-fits, e.g. primary coaxial attachments, double crowns, and bar fits for the cast-on technique.
Stand der Technik: Mängel im Stand der Technik: Ursprünglich haben zur Fertigung von zahntechnisch-prothetischen Ankerpassungen Legierungen gedient, die über einen Gehalt des chemischen Elements Beryllium sehr stabile Oxidschichten ausbilden konnten. Beim Aufgießen weiteren Metalls auf die in eine Gußform mitgegebene primäre Passungshälfte konnte von dieser leicht ein gut ablösbares und präzises Gegenstück als Ergänzung zu einer Vollpassung gewonnen werden. State of the art: Deficiencies in the state of the art: Originally, alloys were used to manufacture dental prosthetic anchor fittings that were able to form very stable oxide layers due to their content of the chemical element beryllium. By pouring additional metal onto the primary fitting half provided in a casting mold, a readily removable and precise counterpart could easily be obtained as a supplement to a full fit.
Aufgrund der Toxizität des Elements Beryllium und der teils schlechten Korrosionsbeständigkeit solcher Legierungen verbietet sich heute die Anwendung von Beryllium in dentalen Legierungen jedoch. Vorgeschlagen wurde, über Titan als Legierungsbestandteil von Cobaltbasislegierungen zu einer ausreichend festen Oxidschicht auf derHowever, due to the toxicity of the element beryllium and the sometimes poor corrosion resistance of such alloys, the use of beryllium in dental alloys is prohibited today. It has been suggested that titanium as an alloy component of cobalt-based alloys could be used to create a sufficiently strong oxide layer on the
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primären Halbpassung zu gelangen, um eine Trennung von Primärobjekt und Sekundärguß sicherzustellen (Lindigkeit, J.i Phillip Journal 9/1985, pg. 283 - 289).primary half-fit to ensure separation of primary object and secondary casting (Lindigkeit, J.i Phillip Journal 9/1985, pg. 283 - 289).
Als nachteilig an dieser Legierung wird jedoch die Neigung zur Ausbildung von oberflächlichen Rauhigkeiten (Lindigkeit, s. o.) während des Vorwärmprozesses, wie auch die starke Oxidbildung beschrieben, die die Funktionsfähigkeit der Gußpassung beeinträchtigen kann (Mizumura, T.! Quintessenz Zahntechnik, 4/1987, pg. 393 - 407). So werden z. B. von mit einer Ti-haltigen Cobaltbasislegierung hergestellten Konuskronen die üblicherweise für richtig gehaltenen Haftkraftwerte nicht erreicht (Windeker, D.: Referat auf dem NEM-Symposium in Stuttgart v. 28. 01. 1989; Druck: Krupp Medizintechnik GmbH, D-4300 Essen).However, the disadvantage of this alloy is described as the tendency to develop surface roughness (softness, see above) during the preheating process, as well as the strong oxide formation, which can impair the functionality of the cast fit (Mizumura, T.! Quintessenz Zahntechnik, 4/1987, pg. 393 - 407). For example, conical crowns made with a Ti-containing cobalt-based alloy do not achieve the adhesive force values usually considered correct (Windeker, D.: presentation at the NEM Symposium in Stuttgart on January 28, 1989; printed by Krupp Medizintechnik GmbH, D-4300 Essen).
Diese Problematik wenigstens teilweise zu beherrscheny ist der Anwender zur Einhaltung von vergleichsweise sehr kurzen Vorwärmzeiten gezwungen, die jedoch als Haltezeiten für mittlere und große Gußformen in der regel nach Meinung des Erfinders nicht ausreichend sind, um die zum passgenauen Guß von NEM-Legierungen notwendige Expansion der Einbettmasse sicherzustellen.In order to at least partially control this problem , the user is forced to adhere to comparatively very short preheating times, which, however, as holding times for medium and large casting molds are generally not sufficient in the opinion of the inventor to ensure the expansion of the investment material necessary for the precise casting of non-precious metal alloys.
Besondere Dentallegierungen auf Edelmetallbasis mit einem zur sicheren Trennung von Primär- und Sekundärteil in der Aufgußtechnik geeigneten Eigenoxid sind im Stand der Technik nicht beschrieben. Da mit Edelmetallegierungen die Herstellung von Gußpassungen im indirekten Verfahren über ein Duplikatmodell des Primärteils mit praktisch ausreichender Genauigkeit im Gegensatz zur edelmetallfreien TechnologieSpecial precious metal-based dental alloys with an oxide suitable for the safe separation of primary and secondary parts in the casting technique are not described in the state of the art. Since with precious metal alloys the production of cast fits in an indirect process using a duplicate model of the primary part with practically sufficient accuracy is possible in contrast to the precious metal-free technology
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leicht möglich ist, bestand bislang auch kein Bedarf hieran. Dennoch ist der erhebliche Zeitgewinn des direkten Aufgußverfahrens, wie auch die der indirekten Herstellungsmethode weit überlegene Präzision des direkten Verfahrens ein wesentlicher Anreiz die Aufgußtechnik auch auf edle Legierungen anzuwenden.is easily possible, there has been no need for this to date. Nevertheless, the considerable time saved by the direct infusion process, as well as the far superior precision of the direct process compared to the indirect manufacturing method, are a major incentive to use the infusion technique on precious alloys as well.
Technische Aufgabe: Sie besteht darin, eine Dentallegierung zu schaffen, welche bei einem suffizienten Trennvermögen ihrer autogenen Oxidhaut für die Aufgußtechnik dennoch ausreichende Vorwärm- und Expansionszeiten zuläßt, ohne daß die Präzision der Aufgußpassung leidet, oder die Legierung in toto durch Hitzekorrosion geschädigt wird. Technical task: It consists in creating a dental alloy which, while having a sufficient separating capacity of its autogenous oxide skin for the casting technique, nevertheless allows sufficient preheating and expansion times without the precision of the casting fit suffering or the alloy as a whole being damaged by heat corrosion.
Lösung der technischen Aufgabe: Die technische Aufgabe wird durch eine Legierung mit einem Gehalt an dem Metall Hafnium und/oder Zirconium von bis zu etwa15 % gelöst. Die Legierung ist sowohl als eine edelmetallfreie, wie auch eine ede!metallhaltig Legierung ausführbar. Eine gleichzeitige Anwesenheit von Aluminium (bis etwa 4%) ist insbesondere in der edelmetallfreien Ausführungsform förderlich. Solution to the technical problem: The technical problem is solved by an alloy with a content of the metal hafnium and/or zirconium of up to about 15%. The alloy can be made both as a precious metal-free alloy and as a precious metal-containing alloy. The simultaneous presence of aluminum (up to about 4%) is particularly beneficial in the precious metal-free version.
Kennzeichen: Dentallegierung für die zahntechnische Aufgußtechnik, welche in ihrer Ausführung als edelmetallfreie Legierung neben Ni Characteristics: Dental alloy for the dental casting technique, which in its design as a precious metal-free alloy contains, in addition to Ni
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und/oder Co mindestens die Metalle Cr, Mo oder W und mindestens das
Metalloid Si,
alternativand/or Co at least the metals Cr, Mo or W and at least the metalloid Si,
alternatively
in ihrer Ausführungsform als Edelmetallbasis-Legierung mindestens die Edelmetalle Gold und/oder ein Platinmetall, insbesondere Palladium enthält,in its embodiment as a precious metal-based alloy contains at least the precious metals gold and/or a platinum metal, in particular palladium,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß die Legierung das Metall Hafnium und/oder Zirconium in einer Gesamt-Konzentration von etwa 0,5 bis 15%, bevorzugt um etwa 2% enthält.that the alloy contains the metal hafnium and/or zirconium in a total concentration of about 0.5 to 15%, preferably about 2%.
Spezielle Beschreibung; Der Erfinder meint, die im Stand der Technik beschriebenen nachteiligen Erscheinungen von Titan-haltigen Cobaltbasislegierungen insgesamt dadurch erklären zu können, daß solche Legierungen zu lebhaftem Zündern neigen und dabei einem Zundermodell mit Ausbildung einer ungünstigen, zerklüfteten Phasengrenze, sowie auch Entstehung einer inneren Oxidationszone folgen. Special description; The inventor believes that the disadvantageous phenomena of titanium-containing cobalt-based alloys described in the prior art can be explained by the fact that such alloys tend to ignite vigorously and thereby follow a scale model with the formation of an unfavorable, fissured phase boundary, as well as the formation of an internal oxidation zone.
Ursächlich für diese Erscheinungen dürfte in der Legierungszusammensetzung das leicht oxidable Metall Titan selbst sein, welches durch den Sauerstoffangriff in der Hitze ständig an der Oberfläche des Metallstückes als Oxid abgeschöpft und aus der Legierung entfernt wird. Hierdurch kann sich ein vom Materialinneren nach aussen gerichteter Ti-Gradient aufbauen, welchem bei hoher Temperatur ein entsprechender Materiestrom nach aussen, unter die Oberfläche folgt. DaThe cause of these phenomena is probably the easily oxidizable metal titanium itself in the alloy composition, which is constantly skimmed off the surface of the metal piece as oxide by the oxygen attack in the heat and is removed from the alloy. This can create a Ti gradient directed from the inside of the material outwards, which at high temperatures is followed by a corresponding flow of material outwards, under the surface.
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die resultierenden Ti-reichen Oxidschichten anders, als bei Raumtemperatur in der Hitze des Vorwärmprozesses ihre Cohärenz, wie auch Schutzwirkung verlieren, kann im Gegenzug zum Titanabstrom aus der Substanztiefe leicht Sauerstoff in das kompakte Metall eindringen, um dort insbesondere in Oberflächennähe oxidische Phasen zu bilden. Erleichtert werden dürften diese Vorgänge noch durch den beispielsweise gegenüber Nickel weit höheren Fehlordnungsgrad des Cobaltgitters, welcher festkörperchemische Vorgänge der beschriebenen Art begünstigt. (Dementsprechend läßt sich im Hitzekorrosionstest feststellen, daß Cobaltbasislegierungen ihren Nickelanaloga gegenüber grundsätzlich weit weniger gut beständig sind.)the resulting Ti-rich oxide layers lose their coherence and protective effect in the heat of the preheating process, unlike at room temperature. In contrast to the titanium outflow from the depth of the substance, oxygen can easily penetrate into the compact metal to form oxidic phases there, particularly near the surface. These processes are probably facilitated by the far higher degree of disorder of the cobalt lattice compared to nickel, for example, which favors solid-state chemical processes of the type described. (Accordingly, the heat corrosion test shows that cobalt-based alloys are fundamentally far less resistant than their nickel analogues.)
Schon im geätzten mikroskopischen Schliffpräparat sind die zugehörigen morphologischen Veränderungen auf, an, wie auch unterhalb der Primärteiloberfläche nach dem Aufguß bei Verwendung einer titanhaltige Cobaltbasislegierung für den Primärteil leicht nachzuweisen.Even in the etched microscopic section, the associated morphological changes on, at and below the primary part surface after casting can be easily detected when using a titanium-containing cobalt-based alloy for the primary part.
Letztendlich leidet eine solche Legierung, wie von anderer Seite (s.o.) als schon makroskopisch feststellbar beschrieben, soweit, daß ihre Handhabung schwierig, die dem Aufgußverfahren an sich eigentümliche besondere Präzision in frage gestellt werden kann.Ultimately, such an alloy suffers, as described by another side (see above) as already macroscopically detectable, to such an extent that its handling becomes difficult and the special precision inherent in the casting process can be called into question.
Abgesehen von der Zunderungsproblematik werden trotz der kräftigen Oxidhaut auf titanhaltigen Cobaltbasislegierungen bisweilen verschweißte Fehlgüsse erhalten, dies wohl deshalb, weil nach thermochemischen Gesichtspunkten das Titandioxid bestimmten chemisch reduzierend wirkenden Legierungsbestandteilen, wie Bor und Silizium gegenüber nicht ausreichend beständig ist. Deren reduktiver Einfluß istApart from the problem of scaling, welded castings are sometimes obtained despite the strong oxide skin on titanium-containing cobalt-based alloys, probably because, from a thermochemical point of view, titanium dioxide is not sufficiently resistant to certain chemically reducing alloy components such as boron and silicon. Their reductive influence is
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in so fern bedeutsam, als die gebildeten Bor- und Siliziumoxide flüchtig sind und am Aufbau einer oxidischen Trennschicht nicht teilnehmen können.significant insofar as the boron and silicon oxides formed are volatile and cannot participate in the formation of an oxide separating layer.
Besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Legierung ist eine Nickelbasislegierung mit einem Gesamt-Gehalt von etwa 2% an Hafnium und/oder Zirconium. Beide chemischen Elemente, insbesondere jedoch das Hafnium, weisen gegenüber dem im Stand der Technik in Aufgieß-Legierungen enthaltenen Titan ein weitaus besseres Trennvermögen auf. Der Erfinder vermutet dies in der thermochemisch bedingten schlechteren Reduzierbarkeit zum freien Metall begründet. Verkoppelt damit ist zwar eine noch leichtere Oxidierbarkeit dieser Metalle als beim Titan, sodaß sie eigentlich die negativen Auswirkungen eines Titangehalts in noch stärkerem Ausmaß zeigen sollten und damit eine noch schlechtere Eignung für den beabsichtigten Aufgieß-Zweck zu erwarten wäre. Dennoch trifft dies für die erfindungsgemäße Legierung nicht zu. Zum einen dürfte durch die gegenüber dem Titan, insbesondere beim Hafnium vielfach vermehrte Atommasse einer Beweglichkeit im Legierungsgitter und damit einer Entstehung des schädlichen, zur Werkstückoberfläche gerichteten Materiestromes entgegenwirken, zum anderen führt ein relativ hohe Aluminiumgehalt zur Ausbildung einer cohärenten und protektiv wirkenden äusseren Oxidschicht aus thermodynamisch bedingt, zunächst alpha-Aluminiumoxid, welchem sich bei protrahierter Vorwärmdauer noch die Oxide der nächstleicht oxidierbaren Metalle Hafnium und Zirconium unter Ausbildung von Doppeloxiden, wohl Spinell- und Perowskitstrukturen beimengen.A particularly preferred embodiment of the alloy according to the invention is a nickel-based alloy with a total content of about 2% hafnium and/or zirconium. Both chemical elements, but especially hafnium, have a far better separation capacity than the titanium contained in the prior art in casting alloys. The inventor suspects that this is due to the thermochemically determined poorer reducibility to the free metal. Coupled with this is that these metals are even easier to oxidize than titanium, so that they should actually show the negative effects of a titanium content to an even greater extent and thus an even poorer suitability for the intended casting purpose would be expected. However, this is not the case for the alloy according to the invention. On the one hand, the atomic mass, which is much higher than that of titanium, especially in hafnium, is likely to counteract mobility in the alloy lattice and thus the formation of the harmful flow of matter directed towards the workpiece surface. On the other hand, a relatively high aluminum content leads to the formation of a coherent and protective outer oxide layer made of thermodynamically determined, initially alpha-aluminum oxide, to which the oxides of the next most easily oxidized metals, hafnium and zirconium, are added during a protracted preheating period to form double oxides, probably spinel and perovskite structures.
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Ein weiterer Vorteile liegt in einer Nickelbasis der Legierung, die einer Cobaltbasis gegenüber ohnehin eine weit geringere Zunderneigung, wohl infolge einer höheren Gitterordnung mit sich bringt. Die gegen eine übermäßige Zunderbildung gerichteten Maßnahmen sind bereits beim Vergießen der Legierung in so weit wirksam, daß ein Arbeiten auch ohne eine Vakuumgießanlage möglich ist.A further advantage is that the alloy is nickel-based, which has a much lower tendency to scale than a cobalt-based alloy, probably due to a higher lattice order. The measures aimed at preventing excessive scale formation are already so effective when the alloy is cast that it can be worked on without a vacuum casting system.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist die Ausführung als hafnium-/bzw. zirconiumhaltige Edelmetall-, insbesondere Palladiumbasislegierung.A further preferred embodiment of the invention is the design as a hafnium- or zirconium-containing precious metal, in particular palladium-based alloy.
Bei den Pd-Legierungen des Standes des Technik besteht das für Aufgußverfahren deletäre Problem, daß Platinmetalle trotz ihrer Zuordnung zu den edlen Metallen zwischen etwa 400 und 800 0C beständige, kräftige Oxidschichten bilden, welche oberhalb der letzteren Temperatur wieder zerfallen. Unter den Bedingungen des Aufgießens tun sie dies explosionsartig und hinterlassen am Sekundärteil gewöhnlich eine von Blasen und Kratern stark zerklüftete Passungsoberfläche. Neben dem Oxidzerfall kommt hierfür auch ein gewisses, thermisch rerversibles Bindungsvermögen für Gasreste verschiedenster Provenienz, insbesondere beim Palladium, in frage. Zu verhindern wäre dies durch Einstellen der Vorwärmtemperatur weit genug oberhalb der Zerfallstemperatur der Oxidschicht, übliche Pd-Legierungen lassen dies aber nicht zu, ohne daß es beim Aufgießen zu thermisch bedingten Schäden an der Aufgußstruktur kommt. Auch stört das in vielen von ihnen enthaltene Gallium.The Pd alloys of the state of the art have the problem, which is deleterious for casting processes, that platinum metals, despite being classified as noble metals, form strong, stable oxide layers between about 400 and 800 ° C, which decompose again above the latter temperature. Under the conditions of casting they do this explosively and usually leave behind a fitting surface on the secondary part that is heavily fissured with bubbles and craters. In addition to oxide decomposition, a certain thermally reversible binding capacity for gas residues of various origins, particularly in the case of palladium, is also responsible for this. This could be prevented by setting the preheating temperature far enough above the decomposition temperature of the oxide layer, but conventional Pd alloys do not allow this without thermally induced damage to the cast structure during casting. The gallium contained in many of them is also a problem.
Die erfindungsgemäße Palladiumbasislegierung liegt zum einen in ihrerThe palladium-based alloy according to the invention lies in its
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Solidustemperatur dagegen ausreichend hoch, um Vorwärmtemperaturen über 900 0C zuzulassen. Der Gehalt an Hafnium oder Zirkonium erlaubt zum anderen aus thermodynamischen Gründen die Ausbildung von Platinmetalloxiden auf der Legierungsoberfläche auch innerhalb des kritischen Temperaturbereiches nicht. Ferner ist das störende Element Gallium mit seinem unter Aufgießbedingungen vergleichsweise sehr hohen Dampfdruck verzichtbar.The solidus temperature is, however, sufficiently high to permit preheating temperatures of over 900 0 C. The content of hafnium or zirconium also prevents the formation of platinum metal oxides on the alloy surface for thermodynamic reasons, even within the critical temperature range. Furthermore, the disruptive element gallium, with its comparatively very high vapor pressure under pouring conditions, is dispensable.
Herstellbar ist die erfindungsgemäße Legierung zweckmäßig durch Erschmelzen im technischen Vakuum, wobei die hochschmelzenden Metalle Zirconium und Hafnium alternativ zum kompakten Metall in form binärer Nickel- bzw. Cobalt- wie auch Aluminiumphasen, bzw. als Pd-/Pt-Phasen zugefügt werden können. Im übrigen ist die Metallurgie der Herstellung einer erfindungsgemäßen Legierung dem Fachmann geläufig.The alloy according to the invention can be produced conveniently by melting in a technical vacuum, whereby the high-melting metals zirconium and hafnium can be added alternatively to the compact metal in the form of binary nickel or cobalt as well as aluminum phases, or as Pd/Pt phases. Moreover, the metallurgy of producing an alloy according to the invention is familiar to the person skilled in the art.
Für den Verwender ist es wichtig, daß alle erfindungsgemäßen Legierungen, auch diejenigen auf Goldbasis, nur in Keramiktiegeln geschmolzen werden dürfen.It is important for the user that all alloys according to the invention, including those based on gold, may only be melted in ceramic crucibles.
Gewöhnlich ist es für einen Trennerfolg ausreichend, den Primärteil aus der erfindungsgemäßen Legierung herzustellen. Sie eignet sich aber ebenso zum Abgießen der Sekundärteile. Primärteile können zum einen individuell im zahntechnischen Labor, wie auch präfabriziert als Konfektionsteil hergestellt sein.Usually, it is sufficient to produce the primary part from the alloy according to the invention in order to achieve a successful separation. However, it is also suitable for casting the secondary parts. Primary parts can be produced individually in the dental laboratory or prefabricated as a ready-made part.
Lot- und Schweißverbindungen an der erfindungsgemäßen LegierungSolder and weld joints on the alloy according to the invention
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erfordern handelsübliche, fluoridhaltige Flußmittel, oder eine Schutzgasanwendung. Als Zusatzmaterial bei Lötverbindungen wird zweckmäßig ein jeweils entsprechendes Nickel-, Cobalt-, Platinmetalloder Goldkontrollot eingesetzt.require commercially available fluxes containing fluoride or the use of a protective gas. The appropriate nickel, cobalt, platinum metal or gold control solder is used as an additional material for soldered joints.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9103887U DE9103887U1 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Hafnium-containing dental alloy for dental infusion technology |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9103887U DE9103887U1 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Hafnium-containing dental alloy for dental infusion technology |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9103887U1 true DE9103887U1 (en) | 1991-06-06 |
Family
ID=6865823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9103887U Expired - Lifetime DE9103887U1 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Hafnium-containing dental alloy for dental infusion technology |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9103887U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2733416A1 (en) * | 1995-04-28 | 1996-10-31 | Bourrelly Georges | Alloy for dental prosthesis |
| EP1034773A2 (en) * | 1999-03-12 | 2000-09-13 | BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh. Herbst GmbH & Co. | Dental alloy |
-
1991
- 1991-03-29 DE DE9103887U patent/DE9103887U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2733416A1 (en) * | 1995-04-28 | 1996-10-31 | Bourrelly Georges | Alloy for dental prosthesis |
| EP1034773A2 (en) * | 1999-03-12 | 2000-09-13 | BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh. Herbst GmbH & Co. | Dental alloy |
| EP1034773A3 (en) * | 1999-03-12 | 2004-01-14 | BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh. Herbst GmbH & Co. | Dental alloy |
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