Galvanische Korrosion von Dentallegierungen

Galvanische Korrosion von
Dentallegierungen

Galvanische Korrosion von Dentallegierungen – Zusammenfassung
Dentallegierungen können im Mundbereich unterschiedlich reagieren und orale Probleme auslösen. Korrosion ist eines der Phänomene,
die im Mund auftreten können. Um Legierungen auswählen zu können, die in Kombination mit Titanimplantaten zur Anwendung
kommen, ist es unabdingbar, Kenntnisse über die galvanische Korrosion der verwendeten Metalle zu haben.
Galvanische Korrosion ist eine dynamische Korrosion und tritt dann auf, wenn in korrosiven Medien unterschiedliche Metalle in Kontakt
kommen. Elektrischer Strom induziert ein galvanisches Element. Die Menge der freigesetzten Metallionen ist messbar, somit ist
die Korrosionsbeständigkeit auch unter verschiedenen Bedingungen quantifizierbar.
Korrosions-Tests wurden mit Implantalloy 1, Implantalloy 2 und Implantalloy 3 in Kombination mit Titan (üblicherweise in der Implantologie
verwendeten Materialien) durchgeführt. Die Menge freigesetzter Ionen liegt bei allen diesen Legierungen weit unter dem
akzeptierten Grenzwert.
Implantalloy 1, Implantalloy 2 und Implantalloy 3 können wegen vernachlässigbar geringer galvanischer Korrosion und der damit verbundenen
unbedeutenden Ionenabgabe in die Mundhöhle für Suprakonstruktionen auf Titanimplantaten empfohlen werden.

Einführung
Im oralen Milieu können alle Materialien (Keramik, Metalle, Legierungen,
Befestigungszement etc.) mit dem Speichel reagieren
und verschiedene metallische, organische oder mineralische Verbindungen
bilden. Der Speichel ist mehr oder weniger aggressiv,
je nach seiner Zusammensetzung und seinem pH-Wert, der von
Patient zu Patient und im Tagesverlauf variiert. Je nach freigesetzter
Verbindung und deren Menge können nachteilige biologische
Reaktionen ausgelöst werden. Die Tatsache, dass orale
Probleme wie beispielsweise Schwellungen des Zahnfleisches,
Schleimhaut-Rötungen und Schmerzen, sowie lichenoide Reaktionen
durch Zersetzung der im Mundbereich verwendeten Materialien
entstehen können, ist nicht eindeutig bewiesen [1, 2]. Um
Risiken zu minimieren, ist es aber unerlässlich, hoch korrosionsbeständige
Materialien für orale Anwendungen einzusetzen. Im
Allgemeinen weisen Edelmetall-Legierungen eine höhere Korrosionsbeständigkeit
auf als edelmetallfreie Legierungen [3].
Ohne Kontakt
M 1
n+
M 1
E Rest M1
M 1
n+
M 1
n+
In Konktakt / Verbunden
M 1
n+
M 2
n+
M 2
E Rest M2
M 2
n+
M 2
n+
Leitendes Medium
Besonders dann, wenn verschiedene Legierungen bei einer dentalen
Restauration zum Einsatz kommen, ist das Wissen um deren
Korrosionsbeständigkeit von wesentlicher Bedeutung, denn die
Korrosion kann verstärkt werden, wenn die Materialien, die in
direktem Kontakt zueinander stehen, nicht exakt gewählt wurden.
Galvanische Korrosion kann entstehen.
M 1
E Mixed
M 2
E Mixed
Anodische Reaktion
M 1
n+
Leitendes Medium
Kathodische Reaktion
Das Ziel dieser Arbeit ist es, technisches Wissen über galvanische
Korrosion zu vermitteln, um Legierungen auswählen zu können,
die die geringste Anfälligkeit für galvanische Korrosion aufweisen
und zwar insbesondere dann, wenn sie als Suprakonstruktionen
auf Titanimplantaten verwendet werden. Zahlreiche Parameter
wie Oberflächenbeschaffenheit, Oberflächenverhältnis und
korrosive Medien beeinflussen die Korrosionsgeschwindigkeit.
Anhand verschiedener Kombinationsbeispiele wird deren Einfluss
aufgezeigt. Die Ergebnisse der galvanischen Tests werden für 3
Legierungen (Implantalloy 1, 2 und 3)* und Titan gezeigt. Titan
wurde wegen seines überwiegenden Einsatzes als Werkstoff in
der Implantologie gewählt. Die verschiedenen Gehalte von
Kohlenstoff und Sauerstoff, die bestimmend für die vier Reintitan-Grade
sind, beeinflussen die mechanischen Eigenschaften
von Reintitan, haben jedoch keinen nennenswerten Einfluss auf
deren Korrosionsbeständigkeit. Deshalb wurde für die Versuche
Rein-Titan Grade 2 sowie eine handelsübliche Titanlegierung
(Titan Grade 5) verwendet. Alle Werte der galvanischen Stromdichte
wurden mittels eines Voltalab-Model 21- (Radiometeranalytischen)
Potentiometer / Galvanometers und der Evans-
Diagramm-Methode gemessen.
*(alle Metalor Dental AG)
Definition
Korrosion betrifft alle Materialien und führt deren, je nach Korrosionsbeständigkeit
mehr oder weniger erhebliche Zersetzung
herbei. Galvanische Korrosion ist keine natürliche Korrosionsart,
sondern eine beschleunigte Korrosion, dadurch induziert, dass
E Rest M1 < E Mixed < E Rest M2
Erhöhte Korrosion für M 1
Abbildung 1: Korrosion und galvanische Korrosion
zwischen zwei Metallen.
metallische Materialien mit unterschiedlicher Korrosionsbeständigkeit
in einem Korrosionsmedium miteinander in Kontakt gebracht
werden. Das Material mit der geringsten Beständigkeit
korrodiert stärker, da es einem höheren elektrischen Potential
ausgesetzt ist als es seinem charakteristischen Potential entspricht.
Tatsächlich kann das elektrische Potential eines metallischen
Werkstoffs gemessen werden, wenn er in ein leitendes
Medium getaucht wird. Hierfür sind verschiedene Bezeichnungen
wie Ruhepotential (ERest), Leerlaufpotential oder Korrosionspotential
gebräuchlich. Wenn metallische Werkstoffe innerhalb
eines leitenden Mediums in Kontakt gebracht werden, weisen sie
eine gemeinsame elektrische Spannung auf, gemischtes Potential
(EMixed)genannt. Diese Spannung unterscheidet sich vom Ruhepotential
der einzelnen Materialien. Eine schematische Darstellung
zeigt Abbildung 1.
Wenn das Material M1 ein niedrigeres Ruhepotential ERest aufweist
als das Material M2, dann wird das Material M1 ein anodisches
Verhalten zeigen, wenn beide in direktem Kontakt sind. Das
Material M1 korrodiert und setzt in Verbindung mit M2 mehr
Metallionen frei als alleine.
3

Mehrere Rekonstruktionen
Mesialer / distaler Kontakt
Einzelne Rekonstruktionen
Gegenbezahnung
Verschiedene Legierungen innerhalb der gleichen Rekonstruktion und Titanimplantate
Abbildung 2: Beispiele galvanischer Korrosion im oralen Milieu.
Einige Beispiele galvanischer
Korrosion im Mund
Im oralen Milieu ist vor allem der Speichel für die Degradation von
Materialien verantwortlich. Galvanische Korrosion kann in verschiedenen
Fällen in Erscheinung treten, beispielsweise wenn
zwei Gusskronen aus verschiedenen Legierungen in direktem
Kontakt stehen oder wenn nicht korrosionsbeständige Materialien
in Verbindung mit Titanimplantaten eingesetzt werden.
Einige Beispiele sind in Abbildung 2 dargestellt.
«Kompatible» Materialien versus
Ruhepotential
Galvanische Korrosion tritt nur auf, wenn die Materialien, die in
direkten Kontakt gebracht werden, nicht dieselbe vergleichbare
Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Deshalb ist es wichtig, die
Korrosionsbeständigkeit der einzelnen Materialien zu kennen,
bevor sie in Kontakt gebracht werden. Die in der ISO-Norm 10271
[4] vorgeschlagenen Korrosionstests sind für die Beurteilung der
Korrosionsbeständigkeit von Werkstoffen sehr nützlich. Nach
dieser Norm wird das Ruhepotential jeder Legierung für die Dauer
von zwei Stunden aufgezeichnet. In erster Näherung ist dieser
Wert des Ruhepotentials jeder verwendeten Legierung wesentlich
für die Vorhersage der galvanischen Korrosion. Je größer die
Differenz zwischen den Ruhepotentialen der kombinierten metallischen
Materialien ist, desto signifikanter ist deren galvanische
Korrosion. Deshalb ist es wichtig, Materialien auszuwählen, die
ähnliche Ruhepotentiale aufweisen. Es ist selbstverständlich, dass
der Ruhepotentialwert jeweils unter denselben Einsatz-Bedingungen
(Medium, Bezugselektrode, pH-Wert, Temperatur, etc.) zu
messen ist.
In Abbildung 3 sind die Ruhepotentiale verschiedener Legierungstypen
dargestellt. Im linken Teil der Abbildung sind die Ruhepotentialwerte
für Bedingungen dargestellt, wie sie in der ISO-
Norm beschrieben sind. Vor dem Eintauchen in die Korrosionslösung
aus Natriumchlorid wird jede Probe poliert, um eine einheitliche
Oberflächenqualität zu erhalten. Das Ruhepotential wird
nach zweistündiger Einlagerungsdauer aufgezeichnet. Das Ruhepotential
von Titan ist negativ, vergleichbar mit dem Ruhepotential
von edelmetallfreien Legierungen, weil das Titan nicht von seiner
Schutzoxidschicht überzogen ist. Nach der Politur und in dem sehr
korrosiven Medium ist die natürliche Ausbildung des Titanoxids
sehr schwierig. Die Ruhepotentiale von Edelmetalllegierungen
sind am höchsten, d. h. sie sind sehr korrosionsbeständig. Nach
einigen Tagen Immersionszeit sind die Ruhepotentiale aller Werkstoffe
stabil, siehe Abbildung 3, rechts. Das Ruhepotential von
Titan ist vergleichbar mit den Ruhepotentialen der Edelmetalllegierungen.
Sobald Titan mit seiner natürlichen Oxidschicht bedeckt
ist, ist es sehr korrosionsbeständig. Andererseits haben
einige edelmetallfreie Legierungen keine angepasste Zusammensetzung,
die die Ausbildung einer Schutzoxidschicht ermöglicht.
Deren Ruhepotentiale bleiben sehr negativ. Sie sind nicht korro-
4

Ruhepotential nach 2 Stunden Einlagerungszeit
Ruhepotential nach 3 Tagen Einlagerungszeit
Entlüftete Lösung:
NaCl 9 g/l
pH= 7.3,
ISO-Norm 10271
Proben werden
zuerst poliert
200 mV
100 mV
0 mV
E
Rest
/SCE
Edelmetall
Dentallegierungen
Titan
Ausbildung einer Oxidschicht
von Titan und
einigen Nicht-Edelmetalllegierungen
200 mV
100 mV
0 mV
E
Rest
/SCE
Edelmetall
Dentallegierungen
Einige CoCr, NiCr-
Dentallegierungen
-100 mV
-200 mV
CoCr-
Dentallegierungen
-100 mV
-200 mV
Einige CoCr
Dentallegierungen
Titan
-300 mV
NiCr-
Dentallegierungen
-300 mV
Einige NiCr
Dentallegierungen
-400 mV
-400 mV
Abbildung 3: Ruhepotentiale verschiedener Legierungstypen.
sionsbeständig. Da das verwendete Medium sehr korrosiv ist, kann
angenommen werden, dass Ruhepotentiale dieser Größenordnung
ähnlich denen im Mund unter ungünstigsten Bedingungen
entsprechen.
Demzufolge können einige edelmetallfreie Legierungen, wenn sie
nicht korrosionsbeständig sind, eine nicht vernachlässigbare galvanische
Korrosion induzieren, wenn sie mit Titan verbunden werden.
Der Ruhepotentialwert ist nach seiner Stabilisierung ein guter
Indikator für die Korrosionsbeständigkeit. Um galvanische Korrosion
zu vermeiden, ist es wichtig Materialien zu wählen, bei denen
die Differenz zwischen den Ruhepotentialen gering ist. Kombinationsbeispiele
von Legierungen und Titan Grade 5 sind in Abbildung
4 dargestellt.
Wenn die Differenz der Ruhepotentiale hoch ist, ist die galvanische
Korrosion erheblich. Die galvanische Stromdichte ist maßgeblich
für die Korrosionsgeschwindigkeit. Je höher die galvanische Stromdichte
ist, um so größer ist die galvanische Korrosion.
Die Legierungen A, B, C, D und Titan, von seiner natürlichen Oxidschicht
bedeckt, haben ein ähnliches Ruhepotential. Sie neigen
daher nicht zur beschleunigten Korrosion. Im Gegensatz hierzu ist
das Ruhepotential der Legierung E niedriger als das Ruhepotential
von Titan. Sie korrodiert in Verbindung mit Titan und zwar
schneller, als wenn sie nicht in direkten Kontakt mit einem
anderen Metall in einem leitenden Medium wäre.
Galvanische Korrosionsstrom-Dichte (nA/cm 2 )
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Unterschiede der Ruhepotentiale
≤ 100 mV
–365 mV
A B C D E F
A: Pd-Basis Legierung (Cerapall 2) / Ti Grade 5
B: Au-Pt-Pd-Legierung (Implantalloy 1) / Ti Grade 5
C: Au-Pt-Legierung (V-Gnathos Plus) / Ti Grade 5
D: Au-Pd-Legierung (Implantalloy 2) / Ti Grade 5
E: Au-Ag-Cu-Legierung (Implantalloy 3) / Ti Grade 5
F: NiCr-Legierung / Ti Grade 5
Abbildung 4: Galvanische Korrosion und Ruhepotential-
Unterschiede (Oberflächenverhältnis 1:1, NaCl 9 g/L,
pH = 7,3, T° = 37°C, entlüftete Lösung).
5

Im Rahmen verschiedener Untersuchungen wurde gezeigt, dass
die galvanische Korrosion bei einer Differenz der Ruhepotentiale
von gleich oder weniger als 100 mV vernachlässigbar ist, weil sie
mit der natürlichen Korrosionsrate (50 nA/cm2) vergleichbar ist.
Quantifizierung/Grössenbestimmung
der Korrosion
Sind die Ruhepotentiale der Materialien bekannt, so kann deren
anodisches oder kathodisches Verhalten vorhergesagt werden,
wenn sie miteinander verbunden werden. Jedoch ist es schwierig,
die «Menge» der Korrosion genau zu bestimmen.
Für die Bestimmung der Korrosionsmenge gibt es zwei Verfahren.
Es kann der durch Korrosion entstehende elektrische Strom gemessen
werden (elektrochemischer Test) oder die Menge der ausgelösten
Metallionen bestimmt werden (chemischer Test).
In der Theorie verknüpft das Faraday’sche Gesetz [1] die Menge
des gelösten Metalls und den durch Korrosion entstehenden elektrischen
Strom. Für Legierungen aus verschiedenen Metallen ist es
jedoch schwierig, die gelöste Menge im Verhältnis zum elektrischen
Strom zu bestimmen, da manche Parameter wie z. B. die
Anzahl der ausgetauschten Elektronen unbekannt sind und der
elektrische Strom nicht über die ganze Zeit hinweg stabil ist.
I . t = n . F . (m /M) (1)
I: elektrischer Strom (A)
t: Zeit (s)
n: Anzahl ausgetauschter Elektronen
F: Faraday’sche Zahl, 96500 C /mol
m: gelöste Menge (g)
M: Mol-Masse (g /mol)
mV/SCE
200
0
–200
–400
–600
0 2 24 48
Zeit (h)
Mischpotential
Ruhepotential Implantalloy 1
Ruhepotential Titan Grade 5
Anstatt die Korrosionsmenge von elektrochemischen Parametern
abzuleiten, kann die tatsächliche Menge der in die Testlösung
abgegebenen Metallionen direkt durch eine genaue Analysenmethode
gemessen werden, wie z. B. mittels optischer Emissions-
Spektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP).
Je höher der elektrische Strom oder die Menge an gelösten
Metallionen, desto stärker ist die Korrosion. Die Werte der galvanischen
Stromdichte oder der abgegebenen Menge von Ionen
hängen von vielen Parametern ab, wie z. B. dem Oberflächenzustand
der Materialien, dem Oberflächenverhältnis, den leitenden
Medien und einer zusätzlichen Stromdichte durch andere Korrosionsarten
(Spaltkorrosion). Der Einfluss jeden Parameters wird
anhand von konkreten Beispielen in den folgenden Abschnitten
separat dargestellt werden.
800
Galvanische Stromdichte und Oberflächenzustand
der Materialien
nA/cm 2
600
400
200
0
0 2 24 48
Zeit (h)
Galvanische Korrosionsstrom-Dichte
Abbildung 5: Galvanische Korrosionsstrom-Dichte und
Oberflächenzustand der Probe (Implantalloy 1 / Ti Grade 5
– Oberflächenverhältnis 1:1. NaCl 9 g/L, pH = 7,3, Temperatur
= 37°C, entlüftete Lösung)
• Oxidschicht
Der Versuch bestand aus der Messung der galvanischen Stromdichte
zwischen Proben aus Titan und einer Au-Pt-Pd-Edelmetalllegierung
(Implantalloy 1) in einer entlüfteten Lösung von 9 g/L
Natriumchlorid, pH 7,3 bei 37°C (entsprechend der Vorgabe des
Elektrolyts in ISO 10271). Unmittelbar vor dem Eintauchen in die
Lösung wurden die zwei Proben mit Siliziumkarbid-Schleifpapier
und Diamantpaste poliert und mittels Ultraschall in entmineralisiertem
Wasser gereinigt. Abbildung 5 zeigt die galvanische
Stromdichte, sowie die Ruhe- und Misch-Potentiale der Proben
nach unterschiedlichen Immersionszeiten.
Je nach Oberflächenzustand kann das Ruhepotential eines Materials
unterschiedlich sein. Nach Polieren der Titanoberfläche ist das
Titan z. B. nicht mehr durch seine Oxidschicht geschützt, wodurch
es ein sehr niedriges Ruhepotential von -500mV/SCE (Anmerkung
6

des Übersetzers: SCE: Saturated Calomel Electrode, gesättigte
Calomel-Elektrode, im Gegensatz nur Normal-Wasserstoff-Elektrode)
aufweist. Da die Chloridlösung sehr korrosiv ist, dauert die
Neubildung der Schutzschicht aus Titanoxid sehr lange. Das Ruhepotential
steigt ungefähr bis auf einen, den Ruhepotentialen
von hochgoldhaltigen Legierungen ähnlichen Wert von ca.
200 mV/SCE an. Die galvanische Stromdichte ist zu vernachlässigen
(10 nA /cm 2 ).
Insgesamt ist Titan beim Einsetzen in den Mund vollständig
von seiner Oxidschicht bedeckt, daher ist das Risiko der
galvanischen Korrosion in der Kombination mit Edelmetall-
Legierungen begrenzt.
• Porosität und Infiltration von Speichel
Galvanische Korrosion und allgemeine Korrosion können verstärkt
werden, wenn die Oberfläche des Materials Defekte aufweist,
z. B. in Form von Porositäten durch einen nicht optimalen
Guss (siehe Abbildung 6) oder durch kleine Hohlräume, durch die
der Elektrolyt eindringen kann. Wenn Speichel z. B. zwischen
Implantatpfosten und Suprakonstruktion eindringt (Leckage), so
befinden sich die Materialien, die schon in einem direkten Kontakt
stehen, zusätzlich in einem leitenden Medium und galvanische
Korrosion kann auftreten. Spaltkorrosion wird durch die
Geometrie der Konstruktion ausgelöst. Innerhalb der Hohlräume
(Kavitäten) wird der Speichel nicht erneuert. Dies führt zu einer
Reduzierung des gelösten Sauerstoffs, einer Diffusion von Chlor-
Ionen und einer Verringerung des pH-Werts, was wiederum eine
beschleunigte Auflösung des Materials in den Hohlräumen auslöst.
Das Phänomen der Spaltkorrosion wurde bei Invitro-Tests zur
Messung der durch die galvanische Korrosion freigesetzten
Metallionen bei der Probenvorbereitung unbeabsichtigt herbeigeführt.
Um nur klar definierte Flächenanteile in die Korrosions-
Poröse Stellen
Zwischenraum
Abbildung 6: Probe mit Porositäten.
Abbildung 7. Spalt zwischen Epoxydharz und Legierung.
Abbildung 8: neue Probe ohne Porositäten.
Abbildung 9: Beseitigung des Spalts.
7

600
Galvanische Korrosionsstrom-Dichte (nA/cm 2 )
500
400
300
200
800
700
600
500
400
300
200
100
0
100
0
0 2 24 48 72
Zeit (h)
Porosität und Speichelinfiltration
Speichelinfiltration
ohne Porositäten oder Speichelinfiltration
Na CI 9 g/l, pH = 7.3, 37°C, entlüftet
Na CI 5,85 g/l, pH = 2.3, entlüftet
Abbildung 10: Ausgelöste Metallionenmengen (Implantalloy
3 / Ti Grade 2 – Oberflächenverhältnis 1:1, NaCl 5,85
g/L, Milchsäure 9 g/L, pH = 2,3, Temperatur 37°C).
Abbildung 12: Galvanische Stromdichte gemessen in
2 Korrosionslösungen. (Implantalloy 1/Titan Grade 5,
Oberflächenverhältnis 1: 1).
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Implantalloy 1 / Titan Grade 2
Implantalloy 2 / Titan Grade 2
Implantalloy 3 / Titan Grade 2
Abbildung 11: Ausgelöste Metallionenmenge
(Implantalloy 3 / Ti Grade 2 – Oberflächenverhältnis 1:1,
NaCl 5,85 g/L, Milchsäure 9 g/L, pH = 2,3, Temperatur 37°C).
lösung einzutauchen wurde ein Probenteil in Epoxydharz eingebettet.
Ein geringer Teil der Lösung drang in einen Spalt zwischen
Metall und Epoxydharz ein (siehe Abbildung 7). Durch die
Verwendung von Proben ohne Porositäten und die Verwendung
eines anderen Epoxydharzes wurde der Spalt und die damit einhergehende
Spaltkorrosion vermieden (siehe Abbildungen 8 und
9). Abbildung 10 zeigt den Einfluss von Porositäten und das Eindringen
der Flüssigkeit auf die Menge der freigesetzten Metallionen
für das gleiche Material.
In Abbildung 11 sind die unter «normalen» Bedingungen abgegebenen
Metallionen-Mengen der drei Legierungen, Implantalloy 1, 2
und 3 dargestellt. Die freigesetzten Mengen liegen weit unter dem
akzeptierten Grenzwert von 100 µg/cm2 . 7d.
Galvanische Stromdichte und leitendes Medium (Zusammensetzung,
pH, Temperatur)
Je nach Speichel des Patienten oder der verwendeten Prüfflüssigkeit
können die Ergebnisse, bedingt durch das Materialverhalten
in den jeweiligen Medien, unterschiedlich sein. Parameter wie
Zusammensetzung, pH-Wert und Temperatur beeinflussen die
Werte der galvanischen Stromdichte. Eine galvanische Kopplung
wurde in zwei verschiedenen Prüf-Lösungen für Korrosionstests
nach ISO-Norm 10271 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Abbildung
12 dargestellt. Die zwischen Implantalloy 1 und Titan Grade
5 gemessenen galvanischen Stromdichten sind nicht gleich, da die
Prüf-Lösung für den chemischen Test aggressiver auf diese Materialien
einzuwirken scheint. Die in der ISO-Norm 10271 ange-
8

Galvanische Korrosionsstrom-Dichte (nA/cm 2 )
2500
Anodische
Fläche
Kathodische
Fläche
Erster, ungünstiger Fall
Anodische
Fläche
Zweiter Fall
Kathodische
Fläche
2000
1500
Nach gleicher Verweildauer
im korrosiven Medium
1000
500
0
0 2 24
Zeit (h)
48
Anodische
Fläche
Kathodische
Fläche
Erster, ungünstigster Fall
Anodische
Fläche
Zweiter Fall
Kathodische
Fläche
Verhältnis anodische : kathodische Oberfläche
Verhältnis 2:1
Verhältnis 1:1
Verhältnis 1:2
Verhältnis 1:3
Abbildung 13: Geschwindigkeit der galvanischen Korrosion,
Beschleunigung durch Oberflächenverhältnis.
Abbildung 14: Zeitlicher Verlauf der galvanischen Stromdichte
für verschiedene Verhältnisse (Implantalloy 1/
Ti Grade 5 – Oberflächenverhältnis 1:1, NaCl 9 g/L, pH = 7,3,
Temperatur 37°C, entlüftete Lösung)
gebenen Testlösungen sind im Verhältnis zu künstlichem oder
natürlichem Speichel sehr korrosiv. Daher sind die in diesen Tests
gemessenen Stromdichten wahrscheinlich höher als im Mund,
wenn auch alle anderen Parameter (Oberflächenqualität, Flächenverhältnis,
etc.) berücksichtigt werden.
Galvanische Stromdichte und Oberfläche der Legierungen
Es ist wichtig, das Verhältnis zwischen der anodischen Oberfläche
(niedrigstes Ruhepotential) und der kathodischen Oberfläche
(höchstes Ruhepotential) zu kennen, da die Stromdichte proportional
zu diesen Oberflächen ist (2).
i a = I a / S a (2)
ia:
Ia:
Sa:
Anodische Stromdichte
Elektrischer Strom
Anodische Oberfläche
Je kleiner die anodische Oberfläche im Vergleich zur kathodischen
Oberfläche ist , desto größer ist die anodische Stromdichte, d.h. die
Korrosionsgeschwindigkeit ist von wesentlicher Bedeutung. Abbildung
13 zeigt schematisch die beiden möglichen Situationen.
Im Fall einer Lotverbindung mit einer kleinen Verbindungsfläche
ist es beispielsweise nicht empfehlenswert, ein Material mit
niedrigerer Korrosionsbeständigkeit als bei der restlichen Rekonstruktion
zu verwenden, weil die Lotverbindung durch galvanische
Korrosion stark angegriffen werden kann. Diese Problematik
ist weniger schwerwiegend in Fällen, in denen die Oberfläche des
weniger korrosionsbeständigen Materials größer ist als die der
anderen Teile. Sind zum Beispiel die Stege einer großen Suprakonstruktion
auf Titan- Implantaten weniger korrosionsbeständig als
das Titan der Implantate, so werden Sie durch galvanische Korrosion
angegriffen. Wegen der großen Oberfläche, verglichen zur
Oberfläche der Titanimplantate im Kontakt mit dem Elektrolyten,
geschieht dies aber langsamer.
In Abbildung 14 wird die galvanische Stromdichte bei unterschiedlichen
Oberflächenverhältnissen dargestellt. Ist die anodische
Oberfläche zweimal so groß wie die kathodische Oberfläche,
so ist die galvanische Stromdichte zweimal niedriger als bei
gleichgroßen anodischen und kathodischen Oberflächen.
Galvanische Korrosion und Materialien
Außer dem Oberflächenzustand, dem Verhältnis der Material-
Oberflächen und den Prüf-Medien beeinflussen die Materialien
selbst offensichtlich die Ergebnisse der galvanischen Korrosion.
Um die galvanische Stromdichte verschiedener Materialien zu vergleichen,
wurden mehrere Kombinationen zwischen Dentallegierungen
und Titan Grade 5 unter sonst identischen Versuchsbedingungen
getestet. Die Entwicklung der galvanischen Stromdichte
bis zur Stabilisierung (nach 48 Stunden Immersionszeit) ist ebenfalls
in Abbildung 15 dargestellt.
Zu Beginn des Versuchs war die galvanische Stromdichte bei allen
getesteten Legierungen beträchtlich, weil das Titan nicht vollständig
von seiner Oxidschicht bedeckt war. Sein Ruhepotential
9

nA/cm 2
900
800
700
600
500
400
Edelmetalllegierungen (Legierungen A, B, C, D, E und F) werden geschützt (kathodisches Verhalten)
Die NiCr-
Legierung (H)
korrodiert
(anodisches
Verhalten)
300
200
100
0
A B
C
D E F G
H
A: Pd-Basis Legierung (Cerapall2) / Titan Grade 5
B: Au-Pt-Pd Legierung (Implantalloy 1) / Titan Grade 5
C: Au-Pt Legierung (V-Gnathos Plus) / Titan Grade 5
D: Au-Pd Legierung (Implantalloy 2) / Titan Grade 5
E: Au-Ag Legierung (Aurofluid Plus) / Titan Grade 5
F: Au-Ag-Cu Legierung (Implantalloy 3) / Titan Grade 5
G: Ag-Pd Legierung (Ceradelta 2) / Titan Grade 5
H: NiCr Legierung / Titan Grade 5
0h
2h
24h
48h
Abbildung 15: Galvanische Stromdichte für verschiedene dentale Materialkombinationen (Oberflächenverhältnis 1:1,
NaCl 9 g/L, pH = 7,3, Temperatur 37°C, entlüftete Lösung)
differierte stark vom Ruhepotential der Legierungen. War die
Titan-Oberfläche jedoch passiviert, d. h. von seinen Oxiden vollständig
bedeckt, so war die galvanische Korrosion in Kombination
mit Edelmetalllegierungen vernachlässigbar (

Galvanische Korrosion von Dentallegierungen – Zusammenfassung
Dentallegierungen können im Mundbereich unterschiedlich reagieren und orale Probleme auslösen. Korrosion ist eines der Phänomene,
die im Mund auftreten können. Um Legierungen auswählen zu können, die in Kombination mit Titanimplantaten zur Anwendung
kommen, ist es unabdingbar, Kenntnisse über die galvanische Korrosion der verwendeten Metalle zu haben.
Galvanische Korrosion ist eine dynamische Korrosion und tritt dann auf, wenn in korrosiven Medien unterschiedliche Metalle in Kontakt
kommen. Elektrischer Strom induziert ein galvanisches Element. Die Menge der freigesetzten Metallionen ist messbar, somit ist
die Korrosionsbeständigkeit auch unter verschiedenen Bedingungen quantifizierbar.
Korrosions-Tests wurden mit Implantalloy 1, Implantalloy 2 und Implantalloy 3 in Kombination mit Titan (üblicherweise in der Implantologie
verwendeten Materialien) durchgeführt. Die Menge freigesetzter Ionen liegt bei allen diesen Legierungen weit unter dem
akzeptierten Grenzwert.
Implantalloy 1, Implantalloy 2 und Implantalloy 3 können wegen vernachlässigbar geringer galvanischer Korrosion und der damit verbundenen
unbedeutenden Ionenabgabe in die Mundhöhle für Suprakonstruktionen auf Titanimplantaten empfohlen werden.

10/06 1120.103
NIEDERLASSUNGEN
Metalor Dental (Deutschland) GmbH
Augustenstrasse 124
D-70197 Stuttgart
Telefon +49 (0) 1803 638 2567
Fax +49 (0) 1803 638 2329
www.metalordental.de
Metalor Dental Products (UK) Ltd.
Suite 10, The Green
Fountain Street, Macclesfield
Cheshire SK10 1JN
Telefon +44 (0)845 070 3595
Fax +44 (0)162 542 3558
www.metalordental.com
Metalor Dental AG
Schweiz / Suisse / Svizzera
Bittertenstrasse 15
CH-4702 Oensingen
Telefon +41 (0) 800 292 292
Fax +41 (0) 62 388 69 70
www.metalordental.com
Metalor Dental (France) SAS
Immeuble Le Sirius
9, rte du Colonnel Marcel Moraine
F-92360 Meudon
Telefon +33 (0)1 46 99 95 60
Fax +33 (0)1 46 99 95 61
www.metalordental.com
Metalor Dental (Hong Kong) Ltd.
Suite 1705-9, The Metropolis Tower
10 Metropolis Drive
Hung Hom
Kowloon, Hong Kong
Telefon +852 2521 4131
Fax +852 2365 1711
www.metalordental.com
Metalor Dental (USA) inc.
255 John L.Dietsch Blvd
P.O.Box 255
02761 North Attleboro, MA
USA
Telefon +1 800 554 5504
Fax +1 508 695 3447
www.metalordental.com
Metalor Dental (Iberoamérica) S.A.
Avda. Diagonal 468, 5º A
E-08006 Barcelona
Telefon +34 933 032 311
Fax +34 933 074 707
www.metalordental.es
Metalor Dental (Korea) Ltd.
8F. Shinhan Bldg. 2-42
Yangjae 1-dong
Seocho-gu
Seoul, Korea
Telefon +82 (0)2 575 3848
Fax +82 (0)2 575 2641
www.metalordental.com
HAUPTSITZ
Metalor Dental AG
Schweiz / Suisse / Svizzera
Bittertenstrasse 15
CH-4702 Oensingen
Telefon +41 (0) 62 388 69 69
Fax +41 (0) 62 388 69 70
www.metalordental.com