Elektrochemische Eigenschaften biokompatibler Hartstoffmodifikationen auf Titan und Stahl bei mechanischer Belastung / Electrochemical properties of biocompatible metal modifications on titanium and steel under mechanical loads

Abstract

Reibkorrosion tritt an Oberflächen von Implantaten auf, wenn diese durch Reibung gegen andere Implantatkomponenten oder gegen Hart- oder, in geringerem Umfang, gegen Weichgewebe artikulieren. Es ist daher sinnvoll, die Oberflächen anwendungsort- und funktionsbezogen mit Verschleißschutzschichten zu versehen, die die mechanischen Eigenschaften der Volumenwerkstoffe unverändert lassen, jedoch die Empfindlichkeit gegen Reibkorrosion und Verschleiß erniedrigen. In der vorliegenden Untersuchung konnte gezeigt werden, dass Tantal- bzw. Niob-Beschichtungen den Anforderungen gerecht werden. Die Verschleißfestigkeit von Titan gegen medizinisch relevante Reibpartner in der Endoprothetik, wie PMMA Knochenzement, ließ sich erhöhen. Bei Stahl als Volumenwerkstoff kommt zur höheren Verschleißfestigkeit eine Verringerung allgemeiner Korrosionseigenschaften hinzu. Allergene Stoffe, wie die Freisetzung von Nickel- und Chromionen lassen sich reduzieren.

Friction corrosion may appear between different implant components or between implant and hard tissue. The sliding micro movements induce fretting wear corrosion and have been recently reported as a cause of joint prostheses failure. A surface coating is desirable, that retains the mechanical properties of the substrate, offers good biocompatibility and improves the fretting corrosion resistance. In this study it could be demonstrated that tantalum and niobium coatings fulfill the requirements. On titanium substrates the coating decreases the abrasion against PMMA, an orthopedic relevant material. Furthermore, in the case of medical steel substrates the biocompatibility and the corrosion properties are improved. The better abrasion-resistance is minimizing the release of allergological critical particles like nickel and chromium.