Fretting Corrosion Studies of Materials Used for Elements of Hip Joint Endoprostheses

• Autorzy: Wielowiejska-Giertuga A. , Wiśniewski T. , Rubach R.

Warianty tytułu

PL

Badania fretting-korozji materiałów stosowanych na elementy endoprotez stawu biodrowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The operational durability of a hip endoprosthesis depends, among others, on the intensity of the damage processes of kinematic junction elements caused by fretting corrosion processes. In the article, the results of comparative studies on the fretting corrosion resistance of alloys commonly used for hip joints, i.e. Ti6Al4V, CoCrMo, stainless steel M30NW, and 316LVM, are presented. The research was carried out by means of a tribological pin-on-disc tester working in reciprocating motion, integrated with a potentiostat equipped with a triac electrode. The tribosystem was a pin pressed by a constant force to a reciprocating disc with a certain amplitude and frequency. The tests were carried out in a medium of aqueous bovine serum heated to 37°C. The conducted comparative tests of the above mentioned materials will allow selection of the best material combination in terms of tribological and fretting corrosion resistance. Under optimized conditions, the modified oils obtained a needed appropriate viscosity class.

PL

Trwałość eksploatacyjna endoprotez stawu biodrowego zależna jest między innymi od intensywności procesów niszczenia elementów połączeń kinematycznych wywołanych procesami korozji frettingowej. W artykule przedstawiono wyniki porównawczych badań odporności na korozję frettingową stopów powszechnie stosowanych na elementy endoprotez stawu biodrowego: Ti6Al4V, CoCrMo, M30NW oraz 316LVM. Badania realizowano za pomocą testera tribologicznego typu pin-on-disc pracującego w ruchu posuwisto-zwrotnym, zintegrowanego z potencjostatem wyposażonym w układ trójelektrodowy. Skojarzenie badawcze stanowił trzpień dociskany ze stałą siłą do płytki poruszającej się ruchem posuwisto-zwrotnym o określonej amplitudzie i częstotliwości. Testy przeprowadzono w środowisku roztworu wodnego surowicy bydlęcej podgrzanej do temperatury 37°C. Przeprowadzone testy porównawcze wymienionych materiałów pozwolą na wytypowanie najkorzystniejszego skojarzenia materiałowego pod względem tribologicznym oraz odporności na fretting-korozję.

Słowa kluczowe

EN

endoprosthesis; fretting; corrosion; wear; metal-on-metal articulation

PL

endoproteza; fretting; korozja; zużycie; skojarzenie materiałowe metal-metal

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 5
• Strony: 143--151
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Wielowiejska-Giertuga A.

• Metal Forming Institute, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland, tel.: [phone]

autor

Wiśniewski T.

• Metal Forming Institute, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

autor

Rubach R.

• Metal Forming Institute, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Holzwarth U., Cotogno G.: Total hip arthroplasty: State of the art, challenges and prospects, Publications Office, Luxembourg 2012.
• 2. John Cooper H., et al.: Corrosion at the Head-Neck Taper as a Cause for Adverse Local Tissue Reactions After Total Hip Arthroplasty, The Journal of Bone and Joint Surgery-American Volume vol. 94 (2012), s. 1655–1661.
• 3. Geringer J., Macdonald D. D.: Friction/fretting-corrosion mechanisms: Current trends and outlooks for implants, Materials Letters vol. 134 (2014), s. 152–157.
• 4. Tritschler B., Forest B., Rieu J.: Fretting corrosion of materials for orthopaedic implants: a study of a metal/polymer contact in an artificial physiological medium, Tribology International vol. 32 (1999), s. 587–596.
• 5. Yan Y., Neville A., Dowson D.: Tribo-corrosion properties of cobalt-based medical implant alloys in simulated biological environments, Wear vol. 263 (2007), s. 1105–1111.
• 6. Rituerto Sin J., et al.: Fretting corrosion of hafnium in simulated body fluids, Tribology International vol. 75 (2014), s. 10–15.
• 7. (ISO 14242-1:2012) Implants for surgery – Wear of total hip-joint prostheses -- Part 1: Loading and displacement parameters for wear-testing machines and corresponding environmental conditions for test.
• 8. Sulej-Chojnacka J., et al.: Fretting corrosion of cobalt and titanium implant alloys in simulated body fluids., TRIBOLOGIA (2016), s. 149–158.
• 9. Bryant M. et al.: The role of surface pre-treatment on the microstructure, corrosion and fretting corrosion of cemented femoral stems, Biotribology vol. 5 (2016), s. 1–15.
• 10. Contu F., Elsener B., Böhni H.: Corrosion behaviour of CoCrMo implant alloy during fretting in bovine serum, Corrosion Science vol. 47 (2005), s. 1863–1875.
• 11. Park C.-J., Kwon H.-S.: Comparison of repassivation kinetics of stainless steels in chloride solution, Metals and Materials International vol. 11 (2005), s. 309–312.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).