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Diplomarbeit aus dem Jahr 1995 im Fachbereich Werkstoffkunde, Note: 1,3, Technische Universität Darmstadt (Materialwissenschaften), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
Zur Fertigung von Gelenkimplantaten werden die Kobaltbasislegierung CoCr28Mo6, der Edelstahl X2Cr18Ni14Mo3, die Titanlegierung TiAl6V4 und Reintitan verwendet. Nachteil der Kobaltbasislegierung und des Edelstahls sind die Bestandteile Nickel und Chrom. Diese Elemente können allergische Reaktionen hervorrufen. Während Reintitan aufgrund seiner niedrigen Festigkeit nur für mechanisch wenig beanspruchte Teile eingesetzt wird, findet die Legierung TiAl6V4 Verwendung in lastübertragenden und wechselbeanspruchten Prothesenteilen. TiAl6V4 ist außerdem hoch korrosionsbeständig und besitzt eine hervorragende Gewebeverträglichkeit, derzeit ist kein allergisches Potential dieser Legierung bekannt. Ein entscheidender Nachteil der aus TiAl6V4 gefertigten Prothesen ist deren unzureichende Verschleißbeständigkeit im Tribosystem Gelenk. Eine Möglichkeit, den Verschleißwiderstand zu erhöhen, liegt in der Modifikation des oberflächennahen Bereichs durch die Implantation verschiedener metallischer und nichtmetallischer Ionen.
In der vorliegenden Diplomarbeit wird der Einfluß der Ionenimplantation verschiedener Elemente auf das elektrochemische Verhalten von TiAl6V4 untersucht. Vergleichende Untersuchungen werden mit Reintitan, dem Edelstahl und der Kobaltbasislegierung durchgeführt. Bei den Korrosionsversuchen werden Einsatzbedingungen im menschlichen Körper (Elektrolytzusammensetzung und Temperatur) berücksichtigt. Ziel dieser Diplomarbeit ist es, die Auswirkungen der Ionenimplantation anhand charakteristischer Größen von Polarisationskurven zu untersuchen und das Korrosionsverhalten der geprüften Implantatwerkstoffe miteinander zu vergleichen.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung1
2.Literaturübersicht2
2.1Metallische Implantatwerkstoffe2
2.1.1Reintitan3
2.1.2Legierung TiAl6V44
2.1.3Kobaltbasislegierung CoCr28Mo64
2.1.4Edelstahl X2Cr18Ni14Mo35
2.2Einfluß der Ionenimplantation auf das Korrosionsverhalten5
3Versuchsdurchführung7
3.1Probenvorbereitung7
3.2Polarisationsmessungen12
3.2.1Potentiodynamische Versuchsdurchführung14
3.2.2Potentiostatische Versuchsdurchführung15
3.3Mikroskopie und energiedispersive Röntgenanalyse16
4Ergebnisse17
4.1Potentiodynamische Untersuchungen in Ringerlösung17
4.1.1Verhalten von nichtimplantiertem TiAl6V4 und Reintitan17
4.1.2Verhalten von ionenimplantiertem TiAl6V421
4.1.3Verhalten von CoCr28Mo6 und X2Cr18Ni14Mo328
4.2Potentiodynamische Untersuchungen in Salzsäure30
4.2.1Verhalten von nichtimplantiertem TiAl6V4 und Reintitan30
4.2.2Verhalten von ionenimplantiertem TiAl6V433
4.2.3Verhalten von CoCr28Mo6 und X2Cr18Ni14Mo342
4.3Potentiostatische Schabversuche in Ringerlösung44
5Diskussion46
5.1Einfluß der Ionenimplantation auf das Ruhepotential46
5.2Einfluß der Ionenimplantation auf die Passivstromdichte46
5.3Einfluß der Ionenimplantation auf die Lochfraßanfälligkeit47
6.Zusammenfassung48
7.Literaturverzeichnis49
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Zur Fertigung von Gelenkimplantaten werden die Kobaltbasislegierung CoCr28Mo6, der Edelstahl X2Cr18Ni14Mo3, die Titanlegierung TiAl6V4 und Reintitan verwendet. Nachteil der Kobaltbasislegierung und des Edelstahls sind die Bestandteile Nickel und Chrom. Diese Elemente können allergische Reaktionen hervorrufen. Während Reintitan aufgrund seiner niedrigen Festigkeit nur für mechanisch wenig beanspruchte Teile eingesetzt wird, findet die Legierung TiAl6V4 Verwendung in lastübertragenden und wechselbeanspruchten Prothesenteilen. TiAl6V4 ist außerdem hoch korrosionsbeständig und besitzt eine hervorragende Gewebeverträglichkeit, derzeit ist kein allergisches Potential dieser Legierung bekannt. Ein entscheidender Nachteil der aus TiAl6V4 gefertigten Prothesen ist deren unzureichende Verschleißbeständigkeit im Tribosystem Gelenk. Eine Möglichkeit, den Verschleißwiderstand zu erhöhen, liegt in der Modifikation des oberflächennahen Bereichs durch die Implantation verschiedener metallischer und nichtmetallischer Ionen.
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1.Einleitung1
2.Literaturübersicht2
2.1Metallische Implantatwerkstoffe2
2.1.1Reintitan3
2.1.2Legierung TiAl6V44
2.1.3Kobaltbasislegierung CoCr28Mo64
2.1.4Edelstahl X2Cr18Ni14Mo35
2.2Einfluß der Ionenimplantation auf das Korrosionsverhalten5
3Versuchsdurchführung7
3.1Probenvorbereitung7
3.2Polarisationsmessungen12
3.2.1Potentiodynamische Versuchsdurchführung14
3.2.2Potentiostatische Versuchsdurchführung15
3.3Mikroskopie und energiedispersive Röntgenanalyse16
4Ergebnisse17
4.1Potentiodynamische Untersuchungen in Ringerlösung17
4.1.1Verhalten von nichtimplantiertem TiAl6V4 und Reintitan17
4.1.2Verhalten von ionenimplantiertem TiAl6V421
4.1.3Verhalten von CoCr28Mo6 und X2Cr18Ni14Mo328
4.2Potentiodynamische Untersuchungen in Salzsäure30
4.2.1Verhalten von nichtimplantiertem TiAl6V4 und Reintitan30
4.2.2Verhalten von ionenimplantiertem TiAl6V433
4.2.3Verhalten von CoCr28Mo6 und X2Cr18Ni14Mo342
4.3Potentiostatische Schabversuche in Ringerlösung44
5Diskussion46
5.1Einfluß der Ionenimplantation auf das Ruhepotential46
5.2Einfluß der Ionenimplantation auf die Passivstromdichte46
5.3Einfluß der Ionenimplantation auf die Lochfraßanfälligkeit47
6.Zusammenfassung48
7.Literaturverzeichnis49
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