Kovové biomateriály III

Transkript

1 Kovové biomateriály III

2 Rovnoměrná koroze zanedbatelná z hlediska ztráty mechanických parametrů uvolňování korozních produktů reakce organismu

3 Rovnoměrná koroze destrukce kořene zubu Skvrna obsahuje 16 %hm. železa! Vznik korozních produktů železa znamená nárůst objemu 2-3x oproti původnímu kovu. Korozní produkty železa z výztuže v předpjatém betonu destruují beton Ca Ca Si Fe Zn 50 Fe K Fe Zn Zn K 0 k e V

4 Rovnoměrná koroze destrukce kořene zubu Skvrna obsahuje 16 %hm. železa! Vznik korozních produktů železa znamená nárůst objemu 2-3x oproti původnímu kovu. Korozní produkty železa z výztuže v předpjatém betonu destruují beton Ca Ca Si Fe Zn 50 Fe K Fe Zn Zn K 0 k e V

5 Sanace zubu nevhodným materiálem Stříbro detekovatelné ve vzdálenosti 1,3 mm pod okrajem korunky Měď byla detekována ve vzdálenosti 3,5 mm pod okrajem korunky slitina AgCu16

6 Nerovnoměrné formy koroze koroze štěrbinová korozní praskání koroze makročlánky (koroze vlivem galvanických článků)

7 Koroze štěrbinová

8 Koroze štěrbinová

9 Praskání vyvolané prostředím

10 Štěrbinová koroze a praskání (únava)

11 Erozně - korozní namáhání kombinované erozní a korozní namáhání (fretting) uplatňuje se oxidace za vzniku abrazivních částic abrazivní opotřebení uvolnění únavový lom

12 Wright Medical Technology - Profemur Z The implant recipient was described as an active 47-year-old male, weighing 84 kg. The implant consisted of a size 3 Profemur Z stem, 8 degree varus neck, and 50 mm Conserve Total Class-A head. Both the neck and stem were made of Ti 6Al 4V, and the head was made of a cobalt-chrome alloy. The neck of this implant failed after three years (implanted in 2006, failed and removed in 2009). Williams J.J., Chawla N., Case study - Fractography of a neck failure in a double-modular hip implant. Case Studies in Engineering Failure Analysis 2, (2014)

13 Grupp T.M., Weik T., Bloemer W., Knaebel H-P. Modular titanium alloy neck adapter failures in hip replacement - failure mode analysis and influence of implant material. BMC Musculoskeletal Disorders 11, 3, pacientů z 5000 aplikací

14 Intenzifikace koroze vlivem makročlánku nižší korozní odolnost vyšší korozní odolnost

15 Trvalý makročlánek 2 materiály odlišného složení korunka - amalgám expozicí vytvořen kontakt elektronový spoj kontaktem, elektrolytický tělními tekutinami ASTM Corrosion

16 Mžikový makročlánek 2 materiály odlišného složení korunka - amalgám expozicí vytvořen kontakt elektronový spoj kontaktem, elektrolytický tělními tekutinami ASTM Corrosion

17 Přehled kovových materiálů specificky užívaných ve stomatologii

18 Současnost v Maroku (náměstí Jemaa el-fna, Marakesh)

19 Zlato Excelentní korozní odolnost Excelentní tvářitelnost a slévárenské vlastnosti Použití ryzího zlata vtepávané výplně (folie) Biologický odstín korunek krytých keramikou Excelentní cena

20 Ryzost zlata

21 Tradiční dělení slitin zlata R p 0,2 MPa

22 Slitiny zlata - současné dělení (ISO 22674:2006)

23 Slitiny ušlechtilých kovů (ISO 22674:2006) slitina Au [% hm.] Pd [% hm.] Ag [% hm.] Cu [% hm.] Aurix L Aurosa Palargen

24 Slitiny pro napalování keramiky

25 Palladium Rusko přerušuje dodávky automobilový průmysl - katalyzátory leden USD 1100 za trojskou unci (31,103g) Ford nakupuje v době max. cen zásoby, následně prodělává miliardu USD

26 Slitiny kobalt-chrom ISO/ADA specifikace A = 1,5%, R p 0,2=500 MPa, E=170 GPa obsah Co+Cr+Ni nesmí klesnout pod 85% obsah Cr nemá klesnout pod 20% nemá stoupnout nad 30% - špatné licí vlastnosti Co - mechanické vlastnosti a korozní chování Mo - 3-6% - pevnostní charakteristiky, korozní odolnost Ni - tažnost a kujnost Co a Ni zastupitelné C - s Cr, Si, Co - karbidy Ni+Al - Ni 3 Al - zvyšuje pevnost v tahu

27 Slitiny kobalt-chrom CoCrMo litá - Co; Cr 27-30%; Mo 5-7%; C 0,35% max. vysoce odolná proti erozi vzhledem k přítomnosti karbidů M 23 C 6 (nejvíce), M 7 C 3, a M 6 C (M je hlavně Cr) tvořících se ve struktuře lze vytvrdit tepelným zpracováním vedoucím k precipitaci karbidů F 75 litá + rozpouštěcí žíhání - R p 0,2= MPa, R m = MPa, A=11 17 % CoCrMo tvářená Co; Cr 19-21%; Mo 5-7%; W 14-16%; C 0,05-0,15% v průběhu překování na vhodné teplotě zpevňují na základě tvorby jemných karbidů horší erozní odolnost F 799 kovaná (nízký C) R p 0,2= MPa, R m = MPa, A= 9 26 %

28 Slitiny nikl-chrom VÝHRADNĚ stomatologie od 1955 alternativa slitin kobaltu ve stomatologii od 1960 lité korunky kryté keramikou velmi široké spektrum složení a vlastností Evropa - pouze u pacientů bez alergie na nikl, obecně spíše CoCr USA - slitiny první volby biotolerance!! Heranium NA (Heraeus-Kulzer) (Ni 59,3%;Cr 24,0%; Mo 10,0%)

29 Titan a slitiny - implantologie Titan používán minimálně, nejčastěji forma grade 4 (ASTM) Slitina Ti6Al4V standardní materiál nejčastěji forma ELI (Extra Low Interstitials) b slitiny titanu modul pružnosti vs. kostní krytí aplikace v současnosti v počátcích

30

31

32

33

34

35

36

37

38 Dentální amalgám materiál vytvářený ze slitiny AgCuSn(Zn.) a rtuti nízkoměďnaté (slitina) - do 8% mědi ve slitině výšeměďnaté (směs) - směs klasické slitiny a globulárního eutektika AgCu28 výšeměďnaté (slitina) - ternární slitina s obsahem mědi nad 8%

39 Dentální amalgám Složení slitiny [%] poměr Materiál Ag Sn Cu Hg slitina:hg nízkoměďnatý 70,3 22,4 4,1 3,2 1,09 výšeměďnatý směsný 70,0 14,7 12,3 3,0 1 výšeměďnatý směsný 43,2 29,7 24,9 2,2 1 výšeměďnatý ternární 60,0 28,0 12,0-1,35

40 Strukturní fáze fáze g složení Ag 3 Sn g 1 Ag 2 Hg 3 g 2 Sn 7-8 Hg h Cu 6 Sn 5 e Cu 3 Sn

41 Mikrostruktury AgHg fáze

42 Mikrostruktury SnHg fáze globulární zrna eutektika AgCu reakční prstence

43 Koroze amalgámů nízkoměďnatý - koroze g 2 fáze, odlamování v okrajích výšeměďnatý směsný - koroze reakčních prstenců výšeměďnatý ternární - bez zřetelných korozních problémů

44 Rtuť

45 Amalgámová válka I bratři Crawcourové výrazná obchodní rovina, amalgám na AgHg bázi American Society of Dental Surgeons nesouhlasí s aplikací rtuť je jed výrazný tlak na lékaře (vyloučení) použití amalgámu odmítáno

46 Amalgámová válka II G.V. Black metalurgický základ amalgámu zlepšené vlastnosti odpovídá současným nízkoměďnatým Popularita amalgámu roste Německo - Alfred Stock profesor chemie trpěl otravou rtutí detailně popsal příznaky 25 let se rtutí zabýval články o nebezpečnosti použití rtuti ve stomatologii Německo - výzkum velmi specifickými metodami vyvolán značný zájem veřejnosti

47 Odpor proti amalgámu vážné studie o zatížení rtutí z amalgámů pokles koncentrace rtuti v moči dentistů o 50 % posun zájmu od lékaře k pacientovi vytvořena technika analyzátorů rtuti v dechu počáteční studie zatíženy významnými chybami hysterie Urinary Mercury Levels indentists 20 ug/l , CBS, news magazine 60 Minutes - Is There Poison In Your Mouth? - panika Amalgámová válka III

48 Anti-amalgamisté Finsko Mats Hanson - "Tooth amalgam is probably the material witch has caused the largest poison catastrophe in our decade". po roce 2000 se utlumilo Many studies have been conducted and findings have varied substantially. Average systemic uptake levels have been estimated to range between 1.7 µg/day (and 17 µg/day). As a (straight) comparison, these daily absorption levels comprise between 3.4% and 68% of workplace air quality safety standards (which range from 25 to 50 micrograms per cubic meter of air).

49 Zda amalgám či ne - osobní volba!