Research on resistance to corrosive wear of dental CoCrMo alloy containing post-production strap

• Autorzy: Beer-Lech K. , Surowska B.

Warianty tytułu

PL

Badanie odporności na zużycie korozyjne stomatologicznego stopu CoCrMo zawierającego złom poprodukcyjny

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Use of metal base dental prostheses is accompanied by not only wear due to biomechanical loads that occur during the process of chewing, but also by corrosive wear occurring in aggressive oral environment. Corrosive wear of metal elements of prosthesis may result in excluding it from further use by the occurrence of allergic or even carcinogenic reactions in patient, resulting from the release of toxic metal ions into the body. A common practice in prosthetic laboratories used in order to reduce production costs of dental prostheses is using so-called post-production scrap to subsequent castings. This scrap constitute the elements of casting channels, defectively made skeletons of prostheses or metal residues after prosthetic treatment. Use of post-production scrap to manufacture components to fulfill such high performance criteria (presence of complex biomechanical loads), and in particular taking into account the evaluation of biocompatibility, is the subject of discussion not only in the environment of scientists, but also the producers of dental alloys.The aim of the study was to investigate resistance to corrosive wear of dental cobalt alloy containing post-production scrap. The commercial dental alloy Wironit extra-hard with cobalt matrix has been used in this research. The study was based on a conducted polarity by means of potentiodynamic method in a solution of artificial saliva. Tested alloy samples, containing different percentage intake of post-production scrap, were cast by two casting methods - centrifugal and vacuum-pressure. Average values of parameters of Wironit extra – hard alloy resistance to corrosive wear: corrosion potential – Ecor , corrosion current Icor, polarisation resistance Rpol and pitting potential – Epit were determined. In order to assess alloy surface after corrosion microscopic observation was made. The results of research confirm high resistance of alloy to corrosive wear in environment of artificial saliva. Castings made using centrifugal methods provide lower current density in the passive state than those carried out by vacuum – pressure method, which suggests greater durability of passive layer confirmed by analysis of microstructure of samples after corrosion. Determination of correlation between content of post-production scrap and resistance to corrosion is ambiguous.

PL

Eksploatacji stomatologicznych protez na podbudowie metalowej towarzyszy nie tylko zużycie wskutek obciążeń biomechanicznych, występujących podczas procesu żucia, ale również zużycie korozyjne mające miejsce w agresywnym środowisku jamy ustnej. Zużycie korozyjne metalowych elementów protezy skutkować może wyłączeniem jej z dalszego użytkowania wskutek wystąpienia u pacjenta reakcji alergicznych lub nawet kancerogennych, będących rezultatem uwalniania do organizmu toksycznych jonów metali. Częstą praktyką w laboratoriach protetycznych stosowaną w celu obniżania kosztów produkcji protez jest stosowanie tzw. złomu poprodukcyjnego do kolejnych odlewów. Złom ten stanowią elementy kanałów odlewniczych, wadliwie wykonane szkielety protez bądź metalowe pozostałości po obróbce protetycznej. Zastosowanie złomu poprodukcyjnego do wytwarzania elementów mających spełniać tak wysokie kryteria eksploatacyjne (występowanie złożonego stanu obciążeń biomechanicznych), a zwłaszcza biorąc pod uwagę ocenę biokompatybilności otrzymanych wyrobów, jest tematem dyskusyjnym nie tylko w środowisku naukowców, ale również i samych producentów stopów stomatologicznych. Celem pracy było zbadanie odporności na zużycie korozyjne stomatologicznego stopu kobaltu zawierającego złom poprodukcyjny. Do badań zastosowano komercyjny stop stomatologiczny Wironit extra – hard na osnowie kobaltu. Badanie polegało na przeprowadzeniu polaryzacji metodą potencjodynamiczną w środowisku roztworu sztucznej śliny. Próbki stopu poddane badaniu, zawierające różny udział procentowy złomu poprodukcyjnego, odlane zostały dwiema metodami odlewniczymi - odśrodkową i próżniowo-ciśnieniową. Wyznaczono średnie parametrów określających odporność stopu Wironit extra – hard na zużycie korozyjne: potencjał korozji – Ekor, prąd korozji Ikor, opór polaryzacyjny Rpol i potencjał przebicia – Epit. W celu oceny powierzchni stopu po korozji dokonano obserwacji mikroskopowych. Wyniki badań potwierdzają dużą odporność stopu na zużycie korozyjne w środowisku sztucznej śliny. Odlewy wykonane za pomocą metody odśrodkowej cechują się niższą gęstością prądu w stanie pasywnym niż te wykonane metodą próżniowo – ciśnieniową, co sugeruje większą trwałość warstwy pasywnej potwierdzoną analizą mikrostruktury próbek po korozji. Wyznaczenie zależności pomiędzy zawartością złomu poprodukcyjnego a odpornością na korozję jest niejednoznaczne.

Słowa kluczowe

EN

corrosive wear; cobalt alloys; post-production scrap

PL

zużycie korozyjne; stopy kobaltu; złom poprodukcyjny

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 17, no. 1
• Strony: 90--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Beer-Lech K.

• Department of Materials Engineering Faculty of Mechanical Engineering Lublin University of Technology ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

autor

Surowska B.

• Department of Materials Engineering Faculty of Mechanical Engineering Lublin University of Technology ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• 1. Al-Hiyasat AS, Darmani H. The effects of recasting on the cytotoxicity of base metal alloys. The Journal of Prosthetic Dentistry 2005; 93: 158-163.
• 2. Beer K, Pałka K, Surowska B, Walczak M, A Quality assessment of casting dental prosthesis elements. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2013; 3(15): 230-236.
• 3. Büscher R, Täger G, Dudziński W, Gleising B, Wimmer MA, Fischer A. Subsurface microstructure of metal-on-metal hip joints and its relationship to wear particle generation. Journal of Biomedical Materials Research 2004; 72B(1): 206-214.
• 4. Harcout HJ. The remelting of cobalt-chromium alloys. British Dental Journal. 1962; 6: 198-204.
• 5. Hodgson AWE, Kurz S, Virtanen S, Fervel V, Olsson COA, Mischler S. Passive and transpassive behavior of CoCrMo in simulated biological solutions. Electrochemica Acta 2004; 49: 2167-2178.
• 6. Hong J, Razoog ME, Lang BR. The effect of recasting on the oxidation layer of palladium-silver porcelain alloy. The Journal of Prosthetic Dentistry 1986; 55: 420-425.
• 7. Horosawa N, Marek M. The effect of recasting on corrosion of a silver–palladium alloy. Dental Materials, 2004; 4(20): 352–357.
• 8. Julian LC, Munoz A.I. Influence of microstructure of HC CoCrMo biomedical alloys on the corosion and wear behaviour in simulated body flulids. Tribology International 2011; 44: 318-329.
• 9. Khamis E, Seddik M. Corrosion evaluation of recasting non-precious dental alloys. International Dental Journal 1995; 45: 209-217.
• 10. Kim SJ, Ko Y-M, Choe H-C. Pitting corrosion of TiN coated dental cast alloy with casting methods. Advanced Materials Research. 2007 17(15): 164-168.
• 11. Lopes MB, Consani S, Sinhoreti MAC, Correr-Sobrinho L. Influence of recasting palladium-silver alloy on the fit of crowns with different marginal configurations. The Journal of Prosthetic Dentistry 2005; 5(94): 430–434.
• 12. Mareci D, Nemtoi Gh, Aelenei N, Bocanu C. The electrochemical behavior of various non-precious Ni and Co based alloys in artificial saliva, European Cells and Materials 2005; 10: 1-7.
• 13. Mülders C. Darwisch M. and Holze R. The influence of alloy composition and casting procedure upon the corrosion behavior of dental alloys: An in vitro study. Journal of Oral Rehabilitation 1996; 23: 825-831.
• 14. PN-EN ISO 10271:2012. Stomatologia – Metody badania korozji materiałów metalowych.
• 15. Saji VS, Choe H-Ch. Electrochemical behavior of Co-Cr and Ni-Cr dental alloys. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2009; 19: 785-790.
• 16. Schmalz G, Garhammer P. Biological interactions of dental cast alloys with oral tissues [J], Dental Materials 2002; 18: 396-406.
• 17. Sinnett – Jones PE, Wharton JA, Wood RJK. Micro-abrasion-corrosion of a CoCrMo alloy in simulated artificial hip joint environments. Wear 2005; 259: 898-909.
• 18. Ucar Y, Aksahin Z, Kurtoglu C. Metal Ceramic Bond After Multiple Castings of Base Metal Alloy. Journal of Prosthetic Dentistry 2009; 3(102): 165-171.
• 19. Vidal VC, Munoz IA. Electrochemical characterization of biomedical alloys for surgical implants in simulated body fluids. Corrosion Science 2008; 50:1954-1961.
• 20. Walczak M. Beer K. Surowska B. Borowicz J. The issue of ussing remelted CoCrMo alloys in dental prosthetics. Archives of Civil and Mechanical Engineering 2012; 12: 171-177.
• 21. Walczak M. Pieniak D. Niewczas AM. Effect of recasting on the useful properties CoCrMoW alloy. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2014; 2(16): 330-336.