#Curs 5 OLinox,Co-Cr,Ti

7/25/2019 #Curs 5 OLinox,Co-Cr,Ti

1/28

Universitatea POLITEHNICA din BucuretiUniversitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea tiina i Ingineria MaterialelrFacultatea tiina i Ingineria Materialelr

!"eciali#area IN$INE%IE ME&ICAL'!"eciali#area IN$INE%IE ME&ICAL'

BIOMATE%IALE METALICE I(BIOMATE%IALE METALICE I(

eluri in)ida*ile+ alia,e C-Cr+eluri in)ida*ile+ alia,e C-Cr+alia,e "e *a#. de titanalia,e "e *a#. de titan

Titular curs: .L.dr.ing. ANTONIAC IulianTitular curs: .L.dr.ing. ANTONIAC IulianVasileVasile


2/28

Introducere n domeniulIntroducere n domeniulbiomaterialelorbiomaterialelor

CU%!CU%! //

Noiuni introductive privind biomaterialeleNoiuni introductive privind biomaterialelemetalicemetalice

Oelurile inoxidabileOelurile inoxidabile

Aliaje de tipAliaje de tip CCo-o-CCrrAliaje pe bazAliaje pe bazde cobaltde cobalt

Titanul i aliajele de titanTitanul i aliajele de titan


3/28

Noiuni introductiveNoiuni introductive

aterialele metalice repre!int" cea mai utili!at" clas" de materialeaterialele metalice repre!int" cea mai utili!at" clas" de materialepentru reali!area implanturilor# prote!elor $i instrumentarului medical#pentru reali!area implanturilor# prote!elor $i instrumentarului medical#deoarece pre!int" propriet"%i mecanice &oarte bune# sunt re!istente ladeoarece pre!int" propriet"%i mecanice &oarte bune# sunt re!istente lacoro!iune $i au o biocompatibilitate acceptabil".coro!iune $i au o biocompatibilitate acceptabil".

Tabelul 1. Clase de materiale metalice utilizate ca biomaterialeTabelul 1. Clase de materiale metalice utilizate ca biomateriale

Clasa de materiale Categorii

Metalice

Metale pure

Aur

Titan

Tantal

Platin

Aliaje

Oeluri inoxidabile austenitice: 316, 316L

Aliaje de titan: Ti4Al6V, TiAl2,5Fe

Aliaje de cobalt: Co-Cr-Mo, Co-Cr-W-Ni, Co-

Ni-Cr-Mo-Ti

Aliaje cu memoria formei (Ni-Ti)

Aliaje pre%ioase $i semipre%ioase

'combina%ii de platin"# !irconiu# niobiu#tantal# argint(


4/28


Printre cele mai utilizate materiale metalice suntPrintre cele mai utilizate materiale metalice suntoelurile inoxidabile austeniticeoelurile inoxidabile austenitice..Acestea pot &orma pe supra&a%a lor straturi protectoare stabile# care )nc*id+Acestea pot &orma pe supra&a%a lor straturi protectoare stabile# care )nc*id+metalele &a%" de mediul corosi,. Capacitatea de a &orma straturi protectoare semetalele &a%" de mediul corosi,. Capacitatea de a &orma straturi protectoare senume$tenume$te pasivizarepasivizare# iar starea de re!isten%" ridicat" la coro!iune se dene$te ca# iar starea de re!isten%" ridicat" la coro!iune se dene$te capasivitatepasivitate..

intre aliajele pasi,abile# cele mai importante suntintre aliajele pasi,abile# cele mai importante sunt elurile in)ida*ilelurile in)ida*ileeausteniticeaustenitice# din care ast"!i se produc multe instrumente c*irurgicale## din care ast"!i se produc multe instrumente c*irurgicale#componente ale prote!elor endo-osoase $i implanturi# n special cele care suntcomponente ale prote!elor endo-osoase $i implanturi# n special cele care suntimplantate o perioad" de timp relati, redus" n corpul uman.implantate o perioad" de timp relati, redus" n corpul uman.

O alt" mare grup" de aliaje utili!ate la reali!area implanturilor $i prote!elor suntO alt" mare grup" de aliaje utili!ate la reali!area implanturilor $i prote!elor suntalia,ele "e *a#. de c*altalia,ele "e *a#. de c*alt# denumite generic $i# denumite generic $i stellitestellite. Acestea au ca element. Acestea au ca elementprincipal cobaltul# n combina%ie cu cromul $i molibdenul.principal cobaltul# n combina%ie cu cromul $i molibdenul.

CCele mai numeroase utili!"ri n domeniul implanturilor $i prote!elor# dintreele mai numeroase utili!"ri n domeniul implanturilor $i prote!elor# dintrematerialele metalice# le arematerialele metalice# le are titanul i alia,ele "e *a#. de titantitanul i alia,ele "e *a#. de titan# n special# n specialpentru cele care sunt introduse o perioad" de timp relati, ndelungat" n corpulpentru cele care sunt introduse o perioad" de timp relati, ndelungat" n corpul

uman.uman. Ca biomateriale mai sunt utili!ateCa biomateriale mai sunt utili!ate 0etalele "reiase i se0i"reiase0etalele "reiase i se0i"reiase# sau# sau

aliaje ale acestora# pe ba!" de argint# platin"# !irconiu# niobiu sau tantal# dar carealiaje ale acestora# pe ba!" de argint# platin"# !irconiu# niobiu sau tantal# dar careau n pre!ent un pre% de cost prea ridicat.au n pre!ent un pre% de cost prea ridicat.

ai sunt utili!ate ca biomateriale# relati, recent#ai sunt utili!ate ca biomateriale# relati, recent# alia,ealia,elelecu 0e0ria 1r0eicu 0e0ria 1r0ei##care au proprietatea specic" de a-$i re&ace cu preci!ie dimensiunile originalecare au proprietatea specic" de a-$i re&ace cu preci!ie dimensiunile originale

dup" de&ormare plastic"# dac" au &ost nc"l!ite peste o temperatur" de trecere.dup" de&ormare plastic"# dac" au &ost nc"l!ite peste o temperatur" de trecere. Aliajul cu memoria &ormei repre!entati, este aliajul Ni-Ti denumitAliajul cu memoria &ormei repre!entati, este aliajul Ni-Ti denumit nitinolnitinol..


5/28


Avantajele materialelor metaliceAvantajele materialelor metalice

/e!isten%" la trac%iune/e!isten%" la trac%iune /e!isten%" la u!ur"/e!isten%" la u!ur" uritateuritate /igiditate/igiditate /e!isten%" la $oc/e!isten%" la $oc

/e!isten%" la torsiune/e!isten%" la torsiune 0lasticitate0lasticitate

DezavantajeleDezavantajelematerialelor metalicematerialelor metalice

Lipsa unei compatibilit"%iLipsa unei compatibilit"%i

complete cu mediul !iologiccomplete cu mediul !iologic Nepotrivirea proprietilorNepotrivirea proprietilor

mecanice cu proprietilemecanice cu proprietilesistemului locomotorsistemului locomotor

1usceptibilitate la coro!iune1usceptibilitate la coro!iune

sub tensiunesub tensiune Potenial mare de emisie aPotenial mare de emisie a

ionilor metalici n esuturiionilor metalici n esuturi


6/28


O%elul ino2idabil a &ost descoperit n anul 3456 de c"tre Leon 7uillet. 8tili!area o%eluluiO%elul ino2idabil a &ost descoperit n anul 3456 de c"tre Leon 7uillet. 8tili!area o%eluluiino2idabil n aplica%ii c*irurgicale a nceput n anul 349 c;nd 1trause a bre,etat o%elulino2idabil n aplica%ii c*irurgicale a nceput n anul 349 c;nd 1trause a bre,etat o%elulino2idabil 3iocompatibilitatea sa a &ost demonstrat"# de-a lungul anilor# de succesul implant"rii norganismul uman. ai mult# o%elul ino2idabil ca biomaterial utili!at la e2ecu%iaorganismul uman. ai mult# o%elul ino2idabil ca biomaterial utili!at la e2ecu%iaimplanturilor# posed" o bun" combina%ie de re!isten%" mecanic"# ductilitate# cost mic $iimplanturilor# posed" o bun" combina%ie de re!isten%" mecanic"# ductilitate# cost mic $i

prelucrabilitate bun".prelucrabilitate bun".


7/28


C0"#iia c2i0ic.C0"#iia c2i0ic... Compo!i%ia c*imic" a o%elurilor ino2idabile utili!ateCompo!i%ia c*imic" a o%elurilor ino2idabile utili!ate

pentru e2ecu%ia implanturilor este standardi!at" n normele I1O ?


8/28


Micrstructura3Micrstructura3Implanturile reali!ate din o%el ino2idabil con&orm I1O ?


9/28


Pr"riet.ile 4#ice i de traciune3Pr"riet.ile 4#ice i de traciune3ensitatea o%elurilor ino2idabile este n jurulensitatea o%elurilor ino2idabile este n jurul,alorii de F#4gGcm,alorii de F#4gGcm@@$i este de aproape 9 ori mai mare dec;t densitatea titanului. /igiditatea$i este de aproape 9 ori mai mare dec;t densitatea titanului. /igiditateabiomaterialului este n raport direct cu modulul de elasticitate. odulul de elasticitate albiomaterialului este n raport direct cu modulul de elasticitate. odulul de elasticitate alo%elului ino2idabil este de apro2imati, 3


10/28


Tendine viitare( Oelul in)ida*il 1Tendine viitare( Oelul in)ida*il 1..rr..nic2el3nic2el3Implanturile actualeImplanturile actualee2ecutate din o%el ino2idabil con%in 3@-3=Ni# cu toate c" ionii de nic*ele2ecutate din o%el ino2idabil con%in 3@-3=Ni# cu toate c" ionii de nic*elpro,oac" alergipro,oac" alergiiide contact.de contact.e!,oltarea unui o%el ino2idabil &"r" nic*el utili!ate!,oltarea unui o%el ino2idabil &"r" nic*el utili!atla e2ecu%ia implanturilor combin" a,antajele unor propriet"%i mecanicela e2ecu%ia implanturilor combin" a,antajele unor propriet"%i mecanicee2celente mai bune dec;t cele ale o%elurilor ino2idabile# $i absen%a nic*eluluie2celente mai bune dec;t cele ale o%elurilor ino2idabile# $i absen%a nic*eluluica agent alergen. Bn consecin%"# acest tip de o%el ino2idabil are o re!isten%"ca agent alergen. Bn consecin%"# acest tip de o%el ino2idabil are o re!isten%"mare la coro!iune datorit" con%inutului mare de crom# molibden $i a!ot.mare la coro!iune datorit" con%inutului mare de crom# molibden $i a!ot. BnBn

tabelultabelul 4.4.sunt pre!entate dou"sunt pre!entate dou"variante devariante decompo!i%ii c*imice pentru o%elulcompo!i%ii c*imice pentru o%elulino2idabil &"r" nic*el# utili!at la e2ecu%ia implanturilor.ino2idabil &"r" nic*el# utili!at la e2ecu%ia implanturilor.

Tabelul 4.Tabelul 4.Compoziia chimic a douCompoziia chimic a doutipuri de oel inoxidabiltipuri de oel inoxidabil

%r nichel& utilizat la execuia implanturilor%r nichel& utilizat la execuia implanturilor

Compoziia [%] Tip A Tip B

Cr 21 17

Mn 23 11

Mo 1 3

C 0,08 0,2

N 0,9 0,5

Fe rest rest


11/28


Ambele compo!i%ii c*imice con%in un procent mare de mangan care este necesar pentruAmbele compo!i%ii c*imice con%in un procent mare de mangan care este necesar pentrucre$terea solubilit"%ii a!otului. Bn ca!ul o%elului ino2idabil &"r" nic*el# nic*elul este nlocuitcre$terea solubilit"%ii a!otului. Bn ca!ul o%elului ino2idabil &"r" nic*el# nic*elul este nlocuit

cu a!ot. A!otul este# de asemenea# un element stabili!ator de austenit" $i prin urmare#cu a!ot. A!otul este# de asemenea# un element stabili!ator de austenit" $i prin urmare#pre,inte &ormarea &eritei delta. Bn conclu!ie# con%inutul mare de a!ot este responsabilpre,inte &ormarea &eritei delta. Bn conclu!ie# con%inutul mare de a!ot este responsabilpentru cre$terea re!isten%ei la coro!iune. e$i o%elurile ino2idabile &"r" nic*el pentrupentru cre$terea re!isten%ei la coro!iune. e$i o%elurile ino2idabile &"r" nic*el pentruaplica%ii c*irurgicale sunt nc" sub e,aluare proprietatea de biocompatibilitate pare s" eaplica%ii c*irurgicale sunt nc" sub e,aluare proprietatea de biocompatibilitate pare s" esatis&"c"toare.satis&"c"toare. O%elul ino2idabil &"r" nic*el pre!int" propriet"%i mecanice &oarte buneO%elul ino2idabil &"r" nic*el pre!int" propriet"%i mecanice &oarte bune'tabelul ?.'tabelul ?.))

Tabelul 5.Tabelul 5.Comparaie ntre proprietile mecanice standard 'i cele aleComparaie ntre proprietile mecanice standard 'i cele ale

oelului inoxidabil %r nichel& n condiii de clireoelului inoxidabil %r nichel& n condiii de clire

Proprietile mecaniceOel inoxidabil

fr Ni

Oel inoxidabil

316L

(ISO 5832-1)Limita de curgere

Rp0,2[MPa]600 250

Rezistena la traciune

Rm [MPa] 1000 590

Alungirea

A5[%]50 57

Aria de reducere

Z [%]70 88

Rezistena la oboseal

[Mpa]480 180


12/28


e!a,antajul re!isten%ei nalte $i durit"%ii mari a o%elurilor ino2idabile &ara nic*el estee!a,antajul re!isten%ei nalte $i durit"%ii mari a o%elurilor ino2idabile &ara nic*el estescaderea caracteristicilor de prelucrabilitate. Optimi!area parametrilor descaderea caracteristicilor de prelucrabilitate. Optimi!area parametrilor deprelucrabilitate $i utili!area unor &orme adec,ate repre!int" noi pro,oc"ri ,iitoareprelucrabilitate $i utili!area unor &orme adec,ate repre!int" noi pro,oc"ri ,iitoarepentru produc"torii de implanturi c*irurgicale.pentru produc"torii de implanturi c*irurgicale.

O%elurile ino2idabile &"r" nic*el con%in un procent de p;n" la 5#3= nic*el re!idual careO%elurile ino2idabile &"r" nic*el con%in un procent de p;n" la 5#3= nic*el re!idual careare e&ecte biologice nc" necunoscute.are e&ecte biologice nc" necunoscute.

Hre%ul# utili!area $i prelucrabilitatea acestui tip de biomaterial ,or inEuen%a selec%iaHre%ul# utili!area $i prelucrabilitatea acestui tip de biomaterial ,or inEuen%a selec%iaaplica%iilor c*irurgicale ,iitoare.aplica%iilor c*irurgicale ,iitoare.

O%elurile ino2idabile sunt o clas" de materiale metalice care pre!int" n mare parteO%elurile ino2idabile sunt o clas" de materiale metalice care pre!int" n mare parte

propriet"%ile impuse materialelor ce sunt utili!ate n mediul corpului uman:propriet"%ile impuse materialelor ce sunt utili!ate n mediul corpului uman: stabilitate c*imic"# termic" $i mecanic" n condi%iile deosebite ale mediului umanstabilitate c*imic"# termic" $i mecanic" n condi%iile deosebite ale mediului uman biocompatibilitate.biocompatibilitate.

O%elurile ino2idabile utili!ate la reali!area implanturilor sau a instrumentelorO%elurile ino2idabile utili!ate la reali!area implanturilor sau a instrumentelorc*irurgicale trebuie s" pre!inte n primul r;nd:c*irurgicale trebuie s" pre!inte n primul r;nd: re!isten%" la coro!iune $i o2idarere!isten%" la coro!iune $i o2idare propriet"%i mecanice $i !ice bunepropriet"%i mecanice $i !ice bune propriet"%i te*nologice de interes pentru prelucrarea la cald $i respecti, la recepropriet"%i te*nologice de interes pentru prelucrarea la cald $i respecti, la rece sudabilitate bun"# care s" nu a&ecte!e propriet"%ile mecanice $i de coro!iune.sudabilitate bun"# care s" nu a&ecte!e propriet"%ile mecanice $i de coro!iune.


13/28


Clasicarea o%elurilor ino2idabile n &unc%ie deClasicarea o%elurilor ino2idabile n &unc%ie de

matricea structural" este urm"toarea:matricea structural" este urm"toarea:

o%eluri ino2idabile martensiticeo%eluri ino2idabile martensitice o%eluri ino2idabile &erito-martensiceo%eluri ino2idabile &erito-martensice o%eluri ino2idabile &eriticeo%eluri ino2idabile &eritice o%eluri ino2idabile &erito-austeniticeo%eluri ino2idabile &erito-austenitice o%eluri ino2idabile austenitice.o%eluri ino2idabile austenitice.

Clasicarea o%elurilor ino2idabile dup" criteriul structurii metalograce este legat" de alte dou" elementeClasicarea o%elurilor ino2idabile dup" criteriul structurii metalograce este legat" de alte dou" elemente

importante# $i anume compo!i%ia sa c*imic" $i domeniile de utili!are# determinate de propriet"%ile pe careimportante# $i anume compo!i%ia sa c*imic" $i domeniile de utili!are# determinate de propriet"%ile pe carele posed".le posed".

Figura 2. Relaia dintre coninuturileFigura 2. Relaia dintre coninuturile

de crom i nichel a tipurilor bazicede crom i nichel a tipurilor bazice

de oeluri inoxidabilede oeluri inoxidabile

Tabelul 6.Tabelul 6.Clasi(carea oeluri inoxidabileClasi(carea oeluri inoxidabile

n %uncie de structura metalo)ra(cn %uncie de structura metalo)ra(c

Clasa de oeluriinoxidabile

Coninutul mediu al principalelor elementede aliere

C Cr Ni

A/T0N1ITIC0

J5#3? 39-36 -

5#9-5#6 3@-3? -5#-3#9 3?-3< -J3#9 3-3< K 3#?

0/ITO-A/T0N1IC0 5.54-5#36 39-36 -

0/ITIC0D5#< 3@-3? -D5#3? 3-3< -D5#9? J95 -

0/ITO-A81T0NITIC0 D5#35 9 ?A81T0NITIC0 D5#3? 39-9 F-9?


14/28


Hropriet"%ile de ba!" ale o%elurilor ino2idabile se pot grupa pe anumite categorii:Hropriet"%ile de ba!" ale o%elurilor ino2idabile se pot grupa pe anumite categorii: re!isten%a la coro!iunere!isten%a la coro!iune

propriet"%i te*nologice 'de&ormabilitatea la cald $i la rece# a$c*iabilitatea#propriet"%i te*nologice 'de&ormabilitatea la cald $i la rece# a$c*iabilitatea#sudabilitatea(sudabilitatea( propriet"%i economice 'costul materiilor prime# costuri legate de procesare(.propriet"%i economice 'costul materiilor prime# costuri legate de procesare(.

unc%ie de natura $i propor%ia elementelor de aliere# o%elurile ino2idabile pre!int"unc%ie de natura $i propor%ia elementelor de aliere# o%elurile ino2idabile pre!int"importante deosebiri structurale $i comport"ri di&eren%iate n ceea ce pri,e$te re!isten%a laimportante deosebiri structurale $i comport"ri di&eren%iate n ceea ce pri,e$te re!isten%a lacoro!iune# re!isten%a mecanic" la temperatura camerei sau la cald.coro!iune# re!isten%a mecanic" la temperatura camerei sau la cald.

O%elurile ino2idabile austenitice se caracteri!ea!" printr-un con%inut sc"!ut de carbonO%elurile ino2idabile austenitice se caracteri!ea!" printr-un con%inut sc"!ut de carbon'C5#3=(# un con%inut de 39'C5#3=(# un con%inut de 39MM9?= Cr $i


15/28


Micrstructura i "r"riet.ileMicrstructura i "r"riet.ile oelurilor inoxidabile austeniticeoelurilor inoxidabile austenitice

*icrostructure o% a hi)h"N!& hi)h"*n

+P5,-"t.pe/ austenitic stainless steel


16/28

ALIAJE DE TIP Co-CrALIAJE DE TIP Co-Cr

Cobaltul este un metal greu# cu densitate # re!isten%a la

rupere apro2imati, 9 daNGmmrupere apro2imati, 9 daNGmm99

$i alungirea la rupere p;n" la . intre acestea se men%ionea!" P19?# numit $i L 5?#care are compo!i%ia apro2imati," ?5= Co# 95= Cr# 35= Ni# 3= e# 3.?=n# 3?= R# 9=care are compo!i%ia apro2imati," ?5= Co# 95= Cr# 35= Ni# 3= e# 3.?=n# 3?= R# 9=Nb S Ta# restul C $i 1i.Nb S Ta# restul C $i 1i.

e asemenea# este utili!at $i aliajul P1 93# cunoscut ca material dentar sub numele dee asemenea# este utili!at $i aliajul P1 93# cunoscut ca material dentar sub numele de,italium '9= Co# 9F= Cr# @= Ni# 3= e# ?.?= o# restul C# n $i 1i(. Aliajele pe ba!",italium '9= Co# 9F= Cr# @= Ni# 3= e# ?.?= o# restul C# n $i 1i(. Aliajele pe ba!"de Co au propriet"%i speciale# ind &olosite pentru osteosinte!" $i prote!e dentare 'P1de Co au propriet"%i speciale# ind &olosite pentru osteosinte!" $i prote!e dentare 'P1

93(.93(.


17/28

ALIAJE DE TIP Co-CrALIAJE DE TIP Co-Cr Bn tabelulBn tabelul FF. este dat" compo!i%ia c*imic" a aliajelor turnate. este dat" compo!i%ia c*imic" a aliajelor turnate i a celor forjate tipi a celor forjate tipCo-CrCo-Cr

(notate HS-Hayness Steelite, marca nregistrat)(notate HS-Hayness Steelite, marca nregistrat)# comparate cu specica%iile standard A1T.# comparate cu specica%iile standard A1T.Aliajele Co-Cr au o re!isten%" mare la rupere# la oboseal" $i la coro!iune# dar au o mic"Aliajele Co-Cr au o re!isten%" mare la rupere# la oboseal" $i la coro!iune# dar au o mic"alungire la rupere# ceea ce implic" riscul unei &racturi de &ragilitate.alungire la rupere# ceea ce implic" riscul unei &racturi de &ragilitate.

Tabelul 7.Tabelul 7.Compoziia chimic a alia0elor turnate de%ormabile Co"Cr&Compoziia chimic a alia0elor turnate de%ormabile Co"Cr&

comparate cu speci(caiile standard 1S2* 3 45"-4 'i 3 ,"-8comparate cu speci(caiile standard 1S2* 3 45"-4 'i 3 ,"-8

Element ASTM (forjat) H25(forjat) ASTM (turnat) HS21(turnat)min, % max, % % min, % max, % %

Cr 19.0 21.0 19.94 27.0 30.0 21.4

W 14.0 16.0 14.54 - - -

Mo - - 0.13 5.0 7.0 5.5

Ni 9.0 11.0 9.72 - 2.5 2.8

Fe - 3.0 0.20 - 0.75 0.7

C 0.05 0.15 0.01 0.1 0.35 0.22

Si - 1.00 0.48 - 1.00 0.35

Mn - 2.00 1.38 - 1.00 0.66

Co Rest Rest Rest Rest Rest Rest


18/28

ALIAJE DE TIP Co-CrALIAJE DE TIP Co-Cr

Bn tabelulBn tabelul


19/28

ALIAJE PE BAZ DE COBALTALIAJE PE BAZ DE COBALT

Alia,e "e *a#. de c*altAlia,e "e *a#. de c*alt pot n general descrise ca ind nemagnetice# re!istentepot n general descrise ca ind nemagnetice# re!istentela coro!iune $i u!are $i pre!int" o re!isten%" la ncal!ire 're!isten%" mare c*iar $i lala coro!iune $i u!are $i pre!int" o re!isten%" la ncal!ire 're!isten%" mare c*iar $i latemperaturi nalte(. ulte propriet"%i ale aliajului se datorea!" naturii cristalogracetemperaturi nalte(. ulte propriet"%i ale aliajului se datorea!" naturii cristalogracea cobaltului# a e&ectului de solu%ie solid" a cromului $i molibdenului# &orm"rii unora cobaltului# a e&ectului de solu%ie solid" a cromului $i molibdenului# &orm"rii unorcarburi &oarte dure $i a re!isten%ei la coro!iune datorat" cromului. Aliajele pe ba!" decarburi &oarte dure $i a re!isten%ei la coro!iune datorat" cromului. Aliajele pe ba!" deCo sunt greu de &abricat# moti, pentru care utili!area lor a &ost limitat"# darCo sunt greu de &abricat# moti, pentru care utili!area lor a &ost limitat"# darprelucrarea continu" a permis de!,oltarea unor metode speciale de turnare.prelucrarea continu" a permis de!,oltarea unor metode speciale de turnare.

atorit" e2celentei re!isten%e la degradare n mediu oral# prima utili!are medical" aatorit" e2celentei re!isten%e la degradare n mediu oral# prima utili!are medical" aaliajelor pe ba!" de Co n &orm" turnat" a &ost e2ecutarea unor implanturi dentare.aliajelor pe ba!" de Co n &orm" turnat" a &ost e2ecutarea unor implanturi dentare.

Testele in ,i,o $i in ,itro au indicat &aptul c" aliajul pe ba!" de Co este biocampatibilTestele in ,i,o $i in ,itro au indicat &aptul c" aliajul pe ba!" de Co este biocampatibil$i poate utili!at ca material pentru e2ecu%ia unor implanturi c*irurgicale.$i poate utili!at ca material pentru e2ecu%ia unor implanturi c*irurgicale.

Ast"!i# aliajele pe ba!" de Co sunt utili!ate pentru e2ecu%ia componentelor unorAst"!i# aliajele pe ba!" de Co sunt utili!ate pentru e2ecu%ia componentelor unorprote!e de genunc*i# um"r sau $old# precum $i pentru dispo!iti,e de 2are.prote!e de genunc*i# um"r sau $old# precum $i pentru dispo!iti,e de 2are.0ndoprote!ele pentru articula%ii sunt implanturi pe termen lung $i biomaterialul din0ndoprote!ele pentru articula%ii sunt implanturi pe termen lung $i biomaterialul dincare sunt e2ecutate trebuie s" ndeplineasc" cerin%e e2trem de nalte pri,indcare sunt e2ecutate trebuie s" ndeplineasc" cerin%e e2trem de nalte pri,indbiocompatibilitatea cu %esuturile din organism $i re!isten%a la coro!iune la Euidelebiocompatibilitatea cu %esuturile din organism $i re!isten%a la coro!iune la Euideleorganice.organice.


20/28

ALIAJE PE BAZ DE COBALTALIAJE PE BAZ DE COBALT C0"#iia c2i0ic. i ti"urile de alia,e "e *a#C0"#iia c2i0ic. i ti"urile de alia,e "e *a#.. de C3de C3 e c;nd s-aue c;nd s-au

de!,oltat aliajele Co-Cr-R 'cobaltcromUol&ram( $i Co-Cr-o 'cobaltcrommolibden( nde!,oltat aliajele Co-Cr-R 'cobaltcromUol&ram( $i Co-Cr-o 'cobaltcrommolibden( nanul 345F# numite $i stellite# compo!i%ia c*imic" nu a su&erit prea multe sc*imb"ri. Cea maianul 345F# numite $i stellite# compo!i%ia c*imic" nu a su&erit prea multe sc*imb"ri. Cea maiimportant" sc*imbare a a,ut loc n sensul control"rii con%inutului de carbon $i a ob%ineriiimportant" sc*imbare a a,ut loc n sensul control"rii con%inutului de carbon $i a ob%ineriiunei distribu%ii omogene a carburilor dure n microstructur"# cu ob%inerea unei re!isten%e launei distribu%ii omogene a carburilor dure n microstructur"# cu ob%inerea unei re!isten%e laabra!iune.abra!iune.

Cerin%ele c*imice pentru materialele cu aplica%ii medicale sunt listate n standardeCerin%ele c*imice pentru materialele cu aplica%ii medicale sunt listate n standardena%ionale $i interna%ionale. ulte dintre standardele na%ionale# precum A1T# corespund cuna%ionale $i interna%ionale. ulte dintre standardele na%ionale# precum A1T# corespund cucele interna%ionale# dar cerin%ele lor pot di&erite. 1tandardul interna%ional pentrucele interna%ionale# dar cerin%ele lor pot di&erite. 1tandardul interna%ional pentrumaterialele metalice pentru implanturi c*irurgicale# I1O?


21/28

ALIAJE PE BAZ DE COBALTALIAJE PE BAZ DE COBALT

Micrstructura i "r"riet.ile alia,elr "e *a#. de C3Micrstructura i "r"riet.ile alia,elr "e *a#. de C3 Hropriet"%ileHropriet"%ilemecanice sunt n general n leg"tur" direct" cu microstructura aliajelor. Cu c;tmecanice sunt n general n leg"tur" direct" cu microstructura aliajelor. Cu c;tmicrostructura este mai omogen" $i con%ine gr"un%e ne# cu at;t propriet"%ile mecanicemicrostructura este mai omogen" $i con%ine gr"un%e ne# cu at;t propriet"%ile mecanicesunt mai bune. e e2emplu# principala di&eren%" ntre aliajul Co-Cr-o de&ormat 'I1O ?


22/28

ALIAJE PE BAZ DE COBALTALIAJE PE BAZ DE COBALT Cr#iunea i re#istena la u#ur.3Cr#iunea i re#istena la u#ur.3>iomaterialele metalice utili!ate pentru e2ecu%ia>iomaterialele metalice utili!ate pentru e2ecu%ia

componentelor protetice sunt re!istente la coro!iune $i protejate de un strat de o2id decomponentelor protetice sunt re!istente la coro!iune $i protejate de un strat de o2id demetal sau un strat de *idro2il stabil. 0ro!iunea poate deplasa stratul pasi, stabil de pemetal sau un strat de *idro2il stabil. 0ro!iunea poate deplasa stratul pasi, stabil de pesupra&a%a aliajului $i e2pune biomaterialul la reac%ii electoc*imice n pre!en%a Euidelorsupra&a%a aliajului $i e2pune biomaterialul la reac%ii electoc*imice n pre!en%a Euidelortisulare. enomenul de &recarea ntre $uruburi $i pl"ci distruge supra&a%a pasi," a stratuluitisulare. enomenul de &recarea ntre $uruburi $i pl"ci distruge supra&a%a pasi," a stratuluiprotector. Aceasta nseamn" c" numai materialele cu poten%ial nalt de a re&ace acest stratprotector. Aceasta nseamn" c" numai materialele cu poten%ial nalt de a re&ace acest stratde o2id protector pot utili!ate ca biomaterial utili!ate pentru e2ecu%ia implanturilorde o2id protector pot utili!ate ca biomaterial utili!ate pentru e2ecu%ia implanturilorpermanente. A$adar# n conpermanente. A$adar# n concclu!ie procesul de coro!iune $i de u!ur" sunt n str;ns" leg"tur".lu!ie procesul de coro!iune $i de u!ur" sunt n str;ns" leg"tur".

8tili!area biomaterialelor metalice similare n contact direct sunt e2puse &enomenului de8tili!area biomaterialelor metalice similare n contact direct sunt e2puse &enomenului decoro!iune gal,anic" ap"rut ca o consecin%a a di&eren%ei de poten%ial la supra&a%". Aliajele pecoro!iune gal,anic" ap"rut ca o consecin%a a di&eren%ei de poten%ial la supra&a%". Aliajele peba!" de Co n contact cu o%elul ino2idabil produc atacul coro!i, asupra o%elului. Coro!iuneaba!" de Co n contact cu o%elul ino2idabil produc atacul coro!i, asupra o%elului. Coro!iuneagal,anic" nu se obser," n contact cu implanturile de titan. Hentru e,itarea problemelor degal,anic" nu se obser," n contact cu implanturile de titan. Hentru e,itarea problemelor decoro!iune gal,anic"# aliajele pe ba!" de Co trebuie a$adar s" nu e n contact cu implanturicoro!iune gal,anic"# aliajele pe ba!" de Co trebuie a$adar s" nu e n contact cu implanturidin o%el ino2idabil.din o%el ino2idabil.

8!ura repre!int" pierderea de material de la supra&a%a componentei protetice. 0ste cunoscut8!ura repre!int" pierderea de material de la supra&a%a componentei protetice. 0ste cunoscutc" u!ura biomaterialului este un proces comple2# de aceea nu e2ist" parametrii dec" u!ura biomaterialului este un proces comple2# de aceea nu e2ist" parametrii decuanticare a re!isten%ei la u!ur". Comportamentul e2celent la u!ur" a aliajelor pe ba!" decuanticare a re!isten%ei la u!ur". Comportamentul e2celent la u!ur" a aliajelor pe ba!" deCo este atribuit structurii alc"tuite din 9 &a!e: carburi dure ntr-o matrice cu duritate nalt".Co este atribuit structurii alc"tuite din 9 &a!e: carburi dure ntr-o matrice cu duritate nalt".Hentru aliajele Co-Cr-o cu un con%inut de carbon ntre 5#95-5#9?=# coecientul de u!areHentru aliajele Co-Cr-o cu un con%inut de carbon ntre 5#95-5#9?=# coecientul de u!areeste semnicati, mai mic dec;t cel al aliajelor pe ba!" de cobalt cu mai pu%in carboneste semnicati, mai mic dec;t cel al aliajelor pe ba!" de cobalt cu mai pu%in carbon'5#35=(.'5#35=(.


23/28

TITANUL I ALIAJELE DE TITANTITANUL I ALIAJELE DE TITAN

TitanulTitanuleste unul din cele mai r"sp;ndite metale n natur" concentra%ia titanului neste unul din cele mai r"sp;ndite metale n natur" concentra%ia titanului nscoar%a terestr"# e2primat" n procente masice# este 5.@=# ocup;nd locul F# dup" Alscoar%a terestr"# e2primat" n procente masice# este 5.@=# ocup;nd locul F# dup" Al'


24/28


Te*nologia elabor"rii titanului este scump" pentru c":Te*nologia elabor"rii titanului este scump" pentru c":

titanul este puternic legat c*imic n compu$ii e2isten%i ca minerale 'minereuri de titan(titanul este puternic legat c*imic n compu$ii e2isten%i ca minerale 'minereuri de titan( titanul reac%ionea!" puternic cu multe elemente c*imicetitanul reac%ionea!" puternic cu multe elemente c*imice titanul absoarbe ga!etitanul absoarbe ga!e elementele magne!iu $i sodiu utili!ate la reducerea metalotermic" a TiClelementele magne!iu $i sodiu utili!ate la reducerea metalotermic" a TiCl66sunt scumpesunt scumpe puricarea TiClpuricarea TiCl66este scump"este scump" ob%inerea titanului de nalt" puritate prin electroli!" sau prin metoda iodurii este scump".ob%inerea titanului de nalt" puritate prin electroli!" sau prin metoda iodurii este scump".

e$i pre%ul titanului n compara%ie cu al altor metale este mare 'tabelul 3e$i pre%ul titanului n compara%ie cu al altor metale este mare 'tabelul 355.(# a,antajele.(# a,antajeleutili!"rii lui sunt considerabile.utili!"rii lui sunt considerabile.

Tabelul 10.Tabelul 10.Preul titanului n comparaie cu al altor metalePreul titanului n comparaie cu al altor metale

Metal Fe Zn Al Cu Mn Ni Sn Ti W Au Platin

Pre

(Unitate)1 3 6 7.5 8 17 22 40 300 11000 15000


25/28


Bn titan# principalele elemente de aliere sunt: Al# o# V# n# 1n# Cr# Wr# Cu# R# Ta# e# 1i.Bn titan# principalele elemente de aliere sunt: Al# o# V# n# 1n# Cr# Wr# Cu# R# Ta# e# 1i.Hentru c" prin aliere s" se ob%in" re!ultatele scontate# metalul de ba!" trebuie supus nHentru c" prin aliere s" se ob%in" re!ultatele scontate# metalul de ba!" trebuie supus nprealabil unor opera%ii de puricare# de mic$orare a concentra%iilor elementelorprealabil unor opera%ii de puricare# de mic$orare a concentra%iilor elementelorimpuricatoare# $i s" se ob%in" ast&el anumite propriet"%i cerute de utili!area ra%ional" $iimpuricatoare# $i s" se ob%in" ast&el anumite propriet"%i cerute de utili!area ra%ional" $iecient" a aliajelor n construc%ia unor piese# dispo!iti,e# ma$ini sau instala%ii.ecient" a aliajelor n construc%ia unor piese# dispo!iti,e# ma$ini sau instala%ii.

Hrincipalele elemente impuricatoare n titan sunt: O# N# C# P# e# 1i. 8neori# de$iHrincipalele elemente impuricatoare n titan sunt: O# N# C# P# e# 1i. 8neori# de$iconcentra%iile unor impurit"%i ine,itabile sunt &oarte mici# acestea sunt considerate $iconcentra%iile unor impurit"%i ine,itabile sunt &oarte mici# acestea sunt considerate $iutili!ate ca elemente de aliere pentru mbun"t"%irea unor propriet"%i# control;ndu-seutili!ate ca elemente de aliere pentru mbun"t"%irea unor propriet"%i# control;ndu-se

riguros con%inutul lor n aliaje.riguros con%inutul lor n aliaje.

Tabelul 11.Tabelul 11.Proprietile mecanice ale titanului&Proprietile mecanice ale titanului&

n %uncie de 67 de impuritin %uncie de 67 de impuriti

MA%CA

Cninutul de i0"urit.i 567 HB+ %0+ A+

Fe !i C Cl N O 5daN900:7 5daN900:7 567

T7-355

5.5F 5.56 5.5@ 5.5< 5.59 5.56 ma2. 355 - -

T7-35?

5.5< 5.5? 5.5@ 5.5< 5.59?

5.5? 353-35? - -

T7-335

5.54 5.5? 5.5@ 5.5< 5.5@ 5.5? 35-335 - -

T7-395

5.33 5.5? 5.56 5.5< 5.5@ 5.5? 333-395 @< @

T7-3@5

5.3@ 5.5? 5.56 5.3 5.5@ 5.5< 393-3@5 - -

T7-

365

5.3? 5.5? 5.5? 5.3 5.5@ 5.54 3@3-365 6 9

Documents

#Curs 5 OLinox,Co-Cr,Ti