Dauerbruch- und Korrosionsuntersuchungen an oberflächenvergüteten Nickel-Titan- und Titan-Molybdän-Drähten

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit war, die Dauerbruch- und Korrosionsuntersuchungen an oberflächenvergüteten Nickel-Titan- und Titan-Molybdän-Drähten zu testen, um ihre Eigenschaften mit bis auf die Modifikation identischen Proben zu vergleichen. Es wurden hierfür etablierte Messverfahren zum Dauerbruch und zur Korrosion angewendet. Im Anschluss diente bei den Korrosionsuntersuchungen das Atomabsorptionsspektrometer dazu, durch Analyse des Kunstspeichels numerische Resultate zu liefern. Ein Rasterelektronenmikroskop diente der visuellen Analyse beider Versuchsansätze, um die Proben vor und nach dem jeweiligen Versuch auf erkennbare Unterschiede zu überprüfen.<br /> Die Drahtbögen wurden von der Firma ODS (Kisdorf, Deutschland) zur Verfügung gestellt. Die Nickel-Titan-Drähte waren Ni-Ti Opto Therm LF .016.022 upper Low Friction sowie Ni-Ti LoFrix Opto TH .016.022 upper der Firma ODS (Kisdorf, Deutschland). Die Titan-Molybdän-Drähte waren zum einen Beta-Titan .016.022 upper LoFrix und zum anderen Beta-Titan .016.022 upper. Die Kennung LoFrix bezieht sich hierbei jeweils auf ein elektrochemisches Vergütungsverfahren der Oberfläche. Für den Dauerlastversuch wurden alle untersuchten Drähte in exakt 2 cm lange Segmente geschnitten. Nach dem Bruchereigniss wurden die Proben einzeln luftdicht aufbewahrt und danach raterelektronenmikroskopisch untersucht.<br /> Für den statischen Korrosionstest wurden die Proben in vier mal 1 cm und einmal 1,05 cm lange Abschnitte geschnitten und nach exakt einer Woche in mit Fusayama-Kunstspeichel gefüllten Gefäßen gereinigt und ebenfalls luftdicht gelagert. Daraufhin erfolgte auch hier eine rasterelektronenmikroskopische Untersuchung der Drahtsegmente. Der Kunstspeichel wurde in einem Atomabsorptionsspektrometer auf seine Nickelionenkonzentration untersucht.<br /> Die durch die in den in-vitro-Versuchen erzielten Resultate zeigen deutlich die auch klinisch anwendbaren Vorteile der oberflächenmodifizierten Drähte gegenüber den handelsüblichen Chargen. So erwiesen sich die oberflächenvergüteten Drahtproben beider Legierungen in den Dauerlastversuchen als bruchfester. Die Untersuchung der Kunstspeichelproben zeigte bei den oberflächenvergüteten Drahtproben einen niedrigeren Nickelanteil von 1,7 μg/l als bei den nicht oberflächenvergüteten (3,8 μg/l). Die Differenz von 2,1 μg/l ist in Anbetracht der Tatsache, dass es sich um eine Minimierung des Nickelanteils der vergüteten Proben von mehr 100 Prozent handelt, als Erfolg zu werten. Die rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen zeigten bei den Drahtproben nach Oberflächenvergütung eine visuell deutlich erkennbare glattere Oberfläche. Dies ist sowohl in Bezug auf die, mit den Korrosionseigenschaften korrelierende Biokompabilität, als auch auf verbesserte Dauerbrucheigenschaften korrelierenden Behandlungsvorteile ein Fortschritt.<br /> Wertet man die positiven Ergebnisse dieser Arbeit mit den ebenfalls positiv zu wertenden Ergebnissen aus der Arbeit von Meier (2014), so erscheint die elektrochemische Behandlung der Drahtproben als erfolgreich.