Institutsvorsteher Prof. Dr. J. Fischer

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1 Korrosionslehre Korrosion (Definition): Sichtbare Zerstörung oder Zerfall eines Metalls oder Legierung durch Reaktion mit der Umgebung. Man spricht nur bei Metallen und Legierungen von Korrosion. Bei Reaktionen nichtmetallischer Werkstoffe kommt der Begriff Desintegration zur Anwendung. Korrosionsreaktionen: - chemisch einzeln - mechanisch oder - elektrochemisch: kombiniert Erscheinungsformen der Korrosion (Korrosionsarten): - Allgemeine Korrosion - (Flächenkorrosion) - (Lochfrass) - Spaltkorrosion - Kontaktkorrosion - Zweimetallkorrosion - selektive Korrosion - interkristalline Korrosion - transkristalline Korrosion - Reibkorrosion - Spannungsrisskorrosion - Schwingungsrisskorrosion - Mikrobiologisch induzierte Korrosion Mögliche Korrosionsstellen an Kronenversorgungen (Zahnmedizin) Abb. 1a Zahnwurzel mit Abb. 1b Krone mit Abb. 2 Metallinduzierte Messingschraube Amalgamaufbau Lötstelle Entzündung und Goldguss

2 Lexikon der Korrosion / Einteilung Begriffe, Erscheinungsformen, Meßgrößen Aktivierung Biokorrosion chemische Korrosion Dauerbruch ebenmäßige Korrosion elektrochemische Korrosion Entaluminiehrung Entnickelung Entsilicierung Entzinkung Entzinnung Erosionskorrosion Explosionskorrosion Flüssigmetallkorrosion Gaskavitation Graphitierung interkristalline Korrosion Kavitationskorrosion Keramikkorrosion Korngrenzenkorrosion Korrosion Kontaktkorrosion Kunststoffkorrosion Lochkorrosion Messerlinienkorrosion mikrobiologisch induzierte Korrosion Rougebildung Passungsrost Passivierung Reibkorrosion Rost Salzkorrosion Schikorreaktion Schwingungsrisskorrosion selektive Korrosion Spaltkorrosion Spannungsrisskorrosion Spongiose Stillstandskorrosion Streustromkorrosion Tropfenschlagkorrosion Tunnelkorrosion Wasserstoffversprödung Wasserstoff-und Sauerstoffkorrosion Korrosionsvorgänge ohne Einfluß mechanischer Belastungen Sind Korrosionsarten und Erscheinungsformen, welche ohne den Einfluß äußerer mechanischer Belastungen bei den wichtigsten Konstruktionswerkstoffen (Legierungen) in sauren und alkalischen Medien sowie im Trinkwasser, Meerwasser, in Erdböden, in der Atmosphäre und im Organismus auftreten: gleichmäßige Flächenkorrosion, Loch- und Muldenkorrosion, Spaltkorrosion, Kontaktkorrosion, selektive Korrosion, mikrobiologisch induzierte Korrosion (MIC). Korrosionsvorgänge unter dem Einfluß mechanischer Belastungen Sind Korrosionsvorgänge und -mechanismen, welche bei gleichzeitigem Einwirken mechanischer Belastungen (Spannungen, Dehnungen, Schwingungen, fließmechanischen Belastungen, tribelogischen Belastungen, [Kaubewegungen]) auftreten (Spannungsriß-, Schwingungsrißkorrosion, dehnungsinduzierte Korrosion, Erosions-, Kavitationskorrosion). Charakteristische Riß- und Bruchmorphologien werden bei der Schadensanalyse feststellbar. Korrosionsvorgänge bei thermischer Belastung (Hochtemperaturkorrosion) Sind im Mundmilieu nicht relevant, da niedrige Temperaturschwankungen vorliegen. Methodiken der Korrosionsprüfung und -untersuchung Betrifft die Grundlagen und Methodiken von Korrosionsprüfungen und -untersuchungen mit Sicht auf die Aufklärung von Korrosionsmechanismen, Ermittlungen von Werkstoffbeständigkeiten sowie Auswahl von Korrosionsschutzmaßnahmen erläutert und die Aussagekraft von Laborversuchen, Modellversuchen, Betriebsversuchen, Feldversuchen, Langzeit/Kurzzeitversuchen.

3 Die unterschiedlichen relevanten Korrosionsarten in der Zahnmedizin: Gleichmäßige Korrosion Die Reaktion schreitet, von der Oberfläche ausgehend, gleichmäßig fort. Örtliche Korrosion (Lochfraßkorrosion) Das Grundmetall wird stellenweise lochartig an- und durchgefressen, wobei die übrige Oberfläche wenig oder gar nicht in Mitleidenschaft gerät. Spaltkorrosion Verstärkte Korrosion in Spalten oder Rissen bzw. an den Berührungsflächen zweier metallischer Körper. Interkristalline Korrosion Von außen gar nicht oder kaum wahrnehmbar, da die Korrosion an den Korngrenzen verläuft. Transkristalline oder intrakristalline Korrosion Die Korngrenzensubstanz bleibt erhalten, denn die Korrosion bevorzugt das Korninnere. Selektive Korrosion Korrosionsangriff auf die Gefügebestandteile Spannungsrisskorrosion Abb. 3a Abb.3 b Spannungsriss Abb. 3c Spannungsursache? Mikrobiologisch induzierte Korrosion Auch Biokorrosion genannte Korrosion, die durch direkten Eingriff oder Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen ausgelöst wird. Jede sogenannte "klassische" Korrosionsart kann durch Mikroben ausgelöst werden. Bei schätzungsweise 20% aller weltweit auftretenden Korrosionsschäden sind Mikroorganismen beteiligt. In fast allen Fällen bilden auf festen Oberflächen seßhaft werdende Algen, Pilze und Bakterien stabile Biofilme. Ihre Stoffwechselprodukte (Schwefelwasserstoff, Schwefelsäure, Salpetersäure u.v.a.) lösen dann die verschiedensten Korrosionsarten aus. Viele Zusammenhänge sind noch unerforscht.

4 Beispiele des Lokalelementes an Legierungen für Kronen-Brückenkonstruktionen Abb. 4a Phase löst sich auf Abb. 4b Lochfrasskorrosion/Spaltkorrosion (im Lunker) Bei feuchtem salzhaltigen Milieu und tiefem ph wird ein Korrosionsprozess gefördert. Werkstoffe oder Werkstoffverbindungen (Fügestellen) mit ungenügendem Korrosionswiderstand sind besonders anfällig. Bei Werkstoffen welche nicht richtig (nach Vorschrift) verarbeitet werden, ist eine zusätzlich Gefährdung auf eine chemische Zersetzung (Korrosion) gegeben. Die Spaltkorrosion (Lochfrass) ist eine Form des Lokalelementes: H 2 O Metall O 2 Cl - Spalt Me+ Me + H + Cl - Na + ph Metall oder Nichtmetall Abb. 5 Spaltsituation in chlorhaltigem Elektrolyt Me + Cl - (NaCl) + H 2 O Me + OH - + H + Cl - ( HCl ) ph 1 2 Sauerstoffbelüftung: H 2 O + 4e - 4OH - ( Na + + OH - = NaOH) 1 Korrosionsprodukte 2 Salzsäure 3 Säurepuffer

5 Fällt die O 2 Zufuhr (O 2 -Belüftung) weg, entstehen keine OH - Ionen mehr, welche die Salzsäure zu neutralisieren vermögen. Somit fällt der ph-wert immer weiter ab und die Korrosion wird dadurch zusätzlich unterstützt. Kaum oder nur schwerbelüftbare Spaltsituationen in der Mundhöhle = Prädilektionsstellen für Lokalelementbildung (Lochfrass): - Wurzelkanäle (Wurzel-Stift/Schrauben) - Gingivasulkus (Metall-Kronenränder) - Grenzstellen Keramik/Metall (VMK-Kronen/Brücke) - Grenzstellen Kunststoff/Metall (Veneerkronen) - Kontaktpunkte (Kronen unterschiedlicher Legierungen) - Lötstellen - Bedingt abnehmbare (verschraubte) Werkstücke auf Implantaten Herstellungs-Verarbeitungsfehler, Werkstoffqualität Materialwahl (Edelmetalllegierung, NEM-Legierung usw.) Das Mundmilieu des Patienten spielt ebenso eine wichtige Rolle (mikrobiologisch induzierte Korrosion). Speichelzusammensetzung, Speichelfluss, ph-wert, Nahrung, Medikamente usw. Korrosionstests Galvanische Korrosion : Messung des Korrosionsstromes Abb. 6a Kontaktkorrosion Abb. 6b Messung der Kontaktkorrosion 2-Metallkorrosion (galvanisches Element) (galvanischer Strom / Batterie) Bedingung: 2 unterschiedliche Metalle oder Legierungen, direkter Kontakt, Elektrolyt

6 Aktiviertes Lokalelement, Spaltkorrosion: Messung der gelösten Metallmenge Abb. 7a Lokalelement Abb. 7b Spaltsituation Abb. 7c Prüfkörper im Elektrolyt Stromdichtespannungsmessungen: Korrosionswiderstand, Korrosionsresistenz Abb. 8a klassische Stromdichtemessanlage Abb. 8b ec-pen Messanlage Abb. 9a Korrosionsmessung am Patient Abb. 9b Messprinzip ec-pen