Galvanische Korrosion von Dentallegierungen

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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
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