Prakt. Met. Sonderband 47 (2015) 177
| Phasenbildungsmechanismen in Stahl-Keramik-Werkstoffverbunden
Tung A. Giinther, T. Slawik, T. Moritz, U. Miihle, A. Michaelis
= Ue Fraunhofer Institut fiir Keramische Technologien und Systeme IKTS, Dresden
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a Die Verbundbildung von Stahl und Keramik ist besonders fiir medizintechnische Anwendungen
von groem Interesse. Mithilfe des mehrkomponentigen FoliengieBens lassen sich Metall-Keramik-
TU Verbundbauteile in Form von bipolaren Scheren und anderen chirurgischen Instrumenten herstellen.
zh wer- Eine Streichtechnik, die der Papierindustrie entstammt, ldsst es zu, eine keramische Isolations-
et sich der schicht von wenigen Mikrometern zwischen die Elektroden, welche aus nichtrostenden Stahl beste-
stenit wie in hen, aufzubringen. Durch die gemeinsame Formgebung von Edelstahl und Zirkoniumdioxid über
‚UM erkenn- das Foliengießen wird em Kraft- und Formschluss an der Grenzfläche der beiden Komponenten
denen Pha- erreicht. Die anschließende Co-Sinterung, bewirkt neben den bisher vorhandenen Mechanismen
Nitalitzupe weiterhin einen Stoffschluss. Dieser optimiert die Verbundeigenschaften und verldngert die Ein-
: Restaus satzdauer der metall-keramischen Schichtverbunde. Besonderer Fokus liegt dabei auf der Ausbil-
ad Restaust- dung des Interfaces und den damit verbundenen Eigenschaftsänderungen der Einzelkomponenten
sud eli des Schichtverbundes. Mittels Rasterelektronenmikroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie,
vor Unter: energiedispersiver Röntgenspektroskopie sowie thermodynamischen Berechnungen (FactSage) wird
der Stoffschluss am metall-keramischen Interface untersucht. Die Langzeitbeständigkeit ist abhän-
gig von der Ausbildung der Grenzfläche und den Eigenschaften der Materialien nach der Co-
ochkohle Fertigung.
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den Welle In der Medizintechnik werden biokompatible und hochkorrosionsstabile Materialien verwendet.
ar mittels Weiterhin müssen die Werkstoffe je nach Einsatzbedingungen besondere elektrische Eigenschaften
Stadien vor besitzen. Beispielsweise werden bipolare Scheren vor allem in der offenen, aber auch in der mini-
- malinvasiven Chirurgie verwendet. Fiir eine bipolare Schere kommen teilstabilisiertes Zirkonoxid
und ein nichtrostender Stahl in Frage [1]. Dabei werden diese Instrumente an ihren Préparations-
und Koagulationseigenschaften bemessen. Im Gegensatz zu den monopolaren, fließt der Strom der
bipolaren Instrumente nur durch einen kleinen Teil des Korpers. Durch zwei mit einer Isolations-
schicht getrennte Elektroden wird der Strom ein- und wieder abgeleitet. Im Gegensatz zu einer Iso-
lation aus Polymer bietet eine aus keramischen Material Vorteile in der Langzeit- und Korrosions-
i bestindigkeit. Mithilfe des mehrkomponentigen Foliengiefens lassen sich Metall-Keramik-
Verbundbauteile in Form von bipolaren Scheren herstellen. Die Streichtechnik, die der Papierin-
ZT dustrie entstammt, ldsst es zu, eine hauchdiinne Isolationsschicht von wenigen um zwischen die
en Elektroden aufzubringen [2,3]. Bisher befinden sich bipolare chirurgische Instrumente auf dem
it Markt, die mittels mechanischer Fügung von Stahl und Keramik hergestellt werden [4]. Dieser Fii-
Ma geschritt kann zu Spannungen im sensiblen keramischen Material führen und hinterlässt feine Zwi-
yon OK schenräume, die mit einem reinen Kraft- und/oder Formschluss nicht vermeidbar sind. Beide Fakto-
ren können zum vorzeitigen Ausfall des Instrumentes führen. Durch die gemeinsame Formgebung
über das Foliengießen und die anschließende Co-Sinterung beider Materialien wird neben den bis-
