Analysis of properties and tribological wear of the Co-Cr alloys used for prosthetic constructions

• Autorzy: Augustyn-Nadzieja Joanna , Frocisz Łukasz , Krawczyk Janusz , Pańcikiewicz Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.6555

Warianty tytułu

PL

Analiza własności i zużycia tribologicznego stopów z układu Co-Cr stosowanych na konstrukcje protetyczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of investigations performed in the scope of the tribological wear of prosthetic cast alloys Co-Cr with micro-additions Mo and W. Abrasive wear resistance tests were carried out by means of a T-05 tester in the roller-block friction system in dry sliding metal-metal contact. A qualitative and quantitative evaluation of the alloy microstructure was made in correlation with hardness and abrasive wear. The analysis of the abrasive wear resistance of the examined alloys included an analysis of such parameters as the relative mass loss of the sample, the mean friction coefficient value, and the wear depth. It was established that the examined alloys Co-Cr-Mo-W are characterize by a low value of the friction coefficient, independent of the tribological test duration, which points to the lack of changes in the wear mechanism with the increase of the test duration time. The abrasive wear resistance of the tested materials are related to the morphology of the phases at the alloys microstructure after the solidification. A similar width of the interdendritic areas results in a similar degree of mass loss for the examined materials.

PL

W opracowaniu zaprezentowano wyniki badań zużycia tribologicznego protetycznych odlewniczych stopów Co-Cr z mikrododatkami Mo i W. Badania odporności na zużycie ścierne wykonano przy użyciu testera T-05 w układzie trącym rolka–klocek, które przeprowadzono w styku ślizgowym suchym w warunkach kontaktu metal–metal. Dokonano jakościowej i ilościowej oceny mikrostruktury stopów w korelacji z twardością i ich zużyciem ściernym. Analiza odporności na zużycie ścierne badanych stopów obejmowała analizę takich parametrów jak, relatywny ubytek masy próbki, średnia wartość współczynnika tarcia oraz głębokość wytarcia. Stwierdzono, że badane stopy Co-Cr-Mo-W charakteryzują się niską wartością średniego współczynnika tarcia, niezależną od czasu trwania próby tribologicznej, co wskazuje na brak zmian mechanizmu zużywania wraz ze wzrostem czasu trwania próby. Odporność na zużycie ścierne badanych materiałów związana była z morfologią faz obserwowanych w mikrostrukturze stopów po procesie krzepnięcia. Podobna szerokość obszarów międzydendrytycznych skutkuje podobnym stopniem zużycia masowego badanych materiałów.

Słowa kluczowe

EN

Co-Cr-Mo-W alloys; microstructure; abrasive wear; prosthetic constructions

PL

stopy Co-Cr-Mo-W; mikrostruktura; zużycie ścierne; konstrukcje protetyczne

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 5
• Strony: 5--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Augustyn-Nadzieja Joanna

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, A. Mickiewicza Av. 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Frocisz Łukasz

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, A. Mickiewicza Av. 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Krawczyk Janusz

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, A. Mickiewicza Av. 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Pańcikiewicz Krzysztof

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, A. Mickiewicza Av. 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Al Jabbari YS.: Physico-mechanical properties and prosthodontic applications of Co-Cr dental alloys: a review of the literature, The Journal of Advanced Prosthodontics 6 (2), 2014, pp. 138–145.
• 2. Kim H. R., Jang S-H., Kim Y. K. Son J. S., Kim K-H., Kwon T-Y.: Microstructures and Mechanical Properties of Co-Cr Dental Alloys Fabricated by Three CAD/CAM-Based Processing Techniques. Materials 9 (7), 2016, pp. 96–609.
• 3. Gil F. J., Fernandez E., Manero J. M., Planell J. A.: A study of the abrasive resistance of metal alloys with applications in dental prosthetic fixators, Bio-Medical Material and Engineering, 5(3), 1995, pp. 161–167.
• 4. Cawley J., Metcalf J. E. P., Jones A. H., Band T. J., Skupien D. S.: A tribological study of cobalt chromium molybdenum alloys used in metal-on-metal resurfacing hip arthroplasty, Wear 255, 2003, pp. 999–1006.
• 5. Karpiński R., Walczak M., Śliwa J.: Tribological research of kobalt alloys used as biomaterials, Journal of Technology and Exploitation in Mechanical Engineering 1(1–2) 2015, pp. 17–32.
• 6. Alvarez-Vera M., Ortega-Saenz J. A., Hernandez-Rodriguez M. A. L.: A study of the wear performance in a hip simulator of a metal–metal Co–Cr alloy with different boron additions, Wear 301, 2013, pp. 175–181.
• 7. Augustyn-Pieniążek J., Łukaszczyk A., Loch J.: Material and corrosion studies of conventional Co-Cr-Mo-W alloys for frame construction casts in dental prosthetics, Engineering of Biomaterials, 18 (130), 2015, pp. 2–9.
• 8. Loch J., Łukaszczyk A., Augustyn-Pieniążek J., Krawiec H.: Electrochemical behaviour of Co−Cr and Ni−Cr dental”, Solid State Data. Part B, Solid State Phenomena, 227, 2015, pp. 51–454.
• 9. Łukaszczyk A., Augustyn-Pieniążek J.: Corrosion resistance of Co-Cr-Mo alloy used in dentistry, Archives of Metallurgy and Materials, 60 (1), 2015, pp. 523–528.
• 10. Loch J., Krawiec H.: Corrosion behaviour of cobalt alloys in artificial saliva solution, Archives of Foundry Engineering, 13(3), 2013, pp. 101–106.
• 11. Yanishen I., V.: Patient-oriented innovations of dental materials technology in dental treatment with removable and non-removable constructions, Ukrainian Dental Almanac 5, pp. 2015.
• 12. Giacchi J. V., Morano C. N., Fornano O., Palacio H. A.: Microstructural characterization of as-cast biocompatible Co–Cr–Mo alloys, Materials Characterization 62, 2011, pp. 53–61.
• 13. Mendes P. S. N., Lins J. F. C., Mednes P. S. N. et al.: Microstructural Characterization of Co-Cr-Mo-W Alloy as Casting for Odontological Application, Journal of Engineering Research and Application, 7, (3–1), 2017, pp. 34–37.
• 14. Bojar Z.: Analysis of the influence on the structure and mechanism of the corrosion resistance of cobalt alloys fracture type Vitalium, Habilitation dissertation, WAT, Warszawa 1992 (in Polish).
• 15. Augustyn-Pieniążek J., Kurtyka P., Sulima I., Stopka J.: Selected properties and tribological wear alloys Co−Cr−Mo and Co−Cr−Mo−W used in dental prosthetics, Archives of Metallurgy and Materials, 60 (3A), 2015, pp. 1569–1574.
• 16. Kalandyk B. Zapała R.: The abrasive wear behaviour of alloy cast steel in SiC-water slurry, Archives of Foundry Engineering, 9(4), 2009, pp. 91–94.
• 17. Bojar Z., Korpiewicz J.: The analysis of mophhology and chemical composition of carbides in Co-Cr-Mo-C cast alloys, Solidification of Metals and Alloys, 27, 1996, pp. 85–92.

Uwagi

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