Kovové biomateriály III

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

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. 3 0 0 Ca 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 Ca Si Fe Zn 50 Fe K Fe Zn Zn K 0 k e V 0 5 10 15 20

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

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

Koroze štěrbinová

Praskání vyvolané prostředím

Štěrbinová koroze a praskání (únava)

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

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, 45 50 (2014)

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, 2010. 68 pacientů z 5000 aplikací

Intenzifikace koroze vlivem makročlánku nižší korozní odolnost vyšší korozní odolnost

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

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

Přehled kovových materiálů specificky užívaných ve stomatologii

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

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

Ryzost zlata

Tradiční dělení slitin zlata R p 0,2 MPa

Slitiny zlata - současné dělení (ISO 22674:2006)

Slitiny ušlechtilých kovů (ISO 22674:2006) slitina Au [% hm.] Pd [% hm.] Ag [% hm.] Cu [% hm.] Aurix L 65 3 20 10 Aurosa 20 20 45 14 Palargen - 40 57 -

Slitiny pro napalování keramiky

Palladium Rusko přerušuje dodávky automobilový průmysl - katalyzátory leden 2001 - USD 1100 za trojskou unci (31,103g) Ford nakupuje v době max. cen zásoby, následně prodělává miliardu USD

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

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=450 530 MPa, R m =655 890 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=875 995 MPa, R m =1320 1450 MPa, A= 9 26 %

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%)

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

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%

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

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

Mikrostruktury AgHg fáze

Mikrostruktury SnHg fáze globulární zrna eutektika AgCu reakční prstence

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

Amalgámová válka I 1833 - bratři Crawcourové výrazná obchodní rovina, amalgám na AgHg bázi 1843 - American Society of Dental Surgeons nesouhlasí s aplikací rtuť je jed výrazný tlak na lékaře (vyloučení) použití amalgámu odmítáno www.amm.unibs.it/content/amalgamsafety.ppt

Amalgámová válka II 1895 - G.V. Black metalurgický základ amalgámu zlepšené vlastnosti odpovídá současným nízkoměďnatým Popularita amalgámu roste 1924 - 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 www.amm.unibs.it/content/amalgamsafety.ppt

Odpor proti amalgámu 1970-1990 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 10 0 1980 1986 1991 16.12.1990, CBS, news magazine 60 Minutes - Is There Poison In Your Mouth? - panika Amalgámová válka III www.amm.unibs.it/content/amalgamsafety.ppt

Anti-amalgamisté Finsko - 1981 - 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). www.amm.unibs.it/content/amalgamsafety.ppt

Zda amalgám či ne - osobní volba!