Erhöhte Bruchfestigkeit und exzellente Abriebeigenschaften

BIOLOX®delta

Weltweit vertrauen Chirurgen auf unsere pinkfarbene BIOLOX®delta Keramik. Bereits die Farbe gibt dem Chirurgen die Gewissheit, Implantate höchster Qualität und Sicherheit für seine Patienten aus dem Hause CeramTec zu verwenden. BIOLOX®delta ist die einzige Keramik mit 15 Jahren erfolgreicher klinischer Erfahrung mit mehr als 8 Millionen verkauften Komponenten.

BIOLOX<sup>®</sup><em>delta</em>

BIOLOX®delta ist das neueste Material der BIOLOX® Familie. Es ist eine Mischoxidkeramik mit erhöhter Bruchfestigkeit, exzellenten Abriebeigenschaften und uneingeschränkter Biokompatibilität. Seit Markteinführung sind weltweit 6,6 Millionen BIOLOX®delta Kugelköpfe und über 2 Millionen Inserts (Stand Ende Dezember 2017) verkauft worden.

Neue Forschungserkenntnisse:
Der Chromoxid-Gehalt in BIOLOX®delta hat keinen Einfluss auf die Härte

BIOLOX®delta ist ein Verbundwerkstoff mit den Hauptkomponenten Zirkonoxid und Aluminiumoxid. Im englischen Sprachgebrauch werden solche Werkstoffe als „zirconia toughened alumina“ (ZTA) bezeichnet. Wie mehrfach veröffentlicht (beispielsweise Burger et.al [1], 2001), enthält die Rezeptur von BIOLOX®delta die Additive SrO, Y2O3 und Cr2O3. Strontiumoxid wird hinzugefügt, um die Ausbildung der charakteristischen Platelets, also plättchenförmiger Kristalle herbeizuführen, die eine Steigerung der Zähigkeit ermöglichen. Yttriumoxid lagert sich während des Brennprozesses in das Zirkonoxid ein und dient zur Steuerung der Umwandlungsverstärkung.

Wie der Veröffentlichung [1] zu entnehmen ist, wurde der Chromoxid-Dotierung eine härtesteigernde Wirkung beigemessen. Allerdings steht diese Aussage im Widerspruch zu frühen, fundamentalen Untersuchungen [2] bei denen zwar eine Wirkung des Chromoxids nachgewiesen wurde, allerdings nur bei wesentlich höheren Chromoxid gehalten. Weitere Untersuchungen von anderen Autoren finden ebenfalls keinen messbaren Einfluss auf die Härte durch eine Dotierung von ZTA-Werkstoffen mit Chromoxid. Auch spätere Arbeiten im CeramTec Labor deuten in die gleiche Richtung. Allerdings erfordert eine eindeutige Aussage zu dieser Fragestellung eine aufwändige und statistisch abgesicherte Versuchsreihe, die vollständig erst im Jahr 2014 im CeramTec Labor durchgeführt wurde. Die resultierenden Ergebnisse und Schlussfolgerungen werden in diesem Kurzbericht zusammengefasst.

[1] W. Burger, H.G. Richter, High Strength and Toughness Alumina Matrix Composites by Transformation Toughening and „In Situ“ Platelet Reinforcement (ZPTA) – the New Generation of Bioceramics, Key Engineering Materials Vols. 191-195 (2001), 545 – 548
[2] R.C. Bradt, Cr2O3 Solid Solution Hardening of Al2O3, Journal of the American Ceramic Society (1967) [5], 1, 54 – 55.
[3] G. Magnani, A. Brillante, Effect of the composition and sintering process on mechanical properties and residual stresses in zirconia alumina composites, Journal of the European Ceramic Society 25 (2005) 3383-92

  • Whitepaper

    Einfluss der Chromoxid-Dotierung auf die Härte von Zirkonoxid-Aluminiumoxid Verbundwerkstoffen

    Dr. Meinhard Kuntz

Anwendung von BIOLOX®delta

Der wesentliche Unterschied zwischen BIOLOX®forte und BIOLOX®delta liegt in der höheren Festigkeit von BIOLOX®delta. Entscheidend für die Zuverlässigkeit eines Keramikimplantats sind die tatsächlichen Beanspruchungen, die sehr stark von der Geometrie, vom Gesamt-Implantatdesign, von der Art und Weise der Implantation und vom Patientenverhalten abhängig sind.

BIOLOX®delta ist für ein erweitertes Anwendungsspektrum entwickelt worden und wird für Applikationen eingesetzt, welche mit BIOLOX®forte nicht realisierbar sind.

Verstärkungsmechanismen

Abb. 1 Das Prinzip der Umwandlungsverstärkung durch Yttrium-stabilisierte Zirkonoxidpartikel,
die in der Aluminiumoxid-Matrix eingelagert sind.

Der erste Verstärkungsmechanismus ist eine Folge der Einlagerung von Yttrium-stabilisierten, tetragonalen Zirkonoxid-Partikeln (Y-TZP) in eine stabile Aluminiumoxid-Matrix. Diese Y-TZP-Partikel liegen räumlich separiert vor, um ihre Transformation zu verhindern und somit der Entstehung und Ausbreitung von Rissen vorzubeugen.
Die Partikeleinlagerung verbessert darüber hinaus die Bruchfestigkeit und Zähigkeit der BIOLOX®delta Komponenten, siehe Abb. 1. Dieser Mechanismus wirkt vergleichbar wie ein Airbag im Auto.

Der zweite Verstärkungsmechanismus wird durch die Zugabe eines Oxids erreicht, das die Bildung von plättchenförmigen Kristallen bewirkt. Diese "Platelets" lenken mögliche Risse um, wodurch Rissenergie zerstreut und abgebaut wird. Dadurch erhöht sich die Bruchfestigkeit und Zähigkeit von BIOLOX®delta.

  • BIOLOX®delta

    Wissenschaftliche Informationen und Leistungsdaten

    • Sprache: PDF, 4.5 MB

    • Sprache: PDF, 4 MB

  • BIOLOX® Ceramic-on-Ceramic

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