178 Prakt. Met. Sonderband 47 (2015)
her vorhandenen Mechanismen weiterhin ein Stoffschluss erreicht. Dieser optimiert die Verbundei-
genschaften und verlingert die Einsatzdauer der bipolaren Instrumente. Fir die Verbundbildung nn
spielen sowohl Material- als auch Prozessparameter eine Rolle. Grundsätzlich müssen die Werk- N
stoffe gemeinsam verarbeitet werden können, sowie ihre Schmelz- bzw. Sintertemperatur und der Co
thermische Ausdehnungskoeffizient zusammenpassen [5,6]. Dies trifft fiir Zirkonoxid und die meis-
ten chromhaltigen nichtrostenden Stéhle zu. Des Weiteren beeinflussen die Mehrzahl der einzustel-
lenden Parameter wihrend der Herstellung die Verbundeigenschaften. Bei der Suspensionsaufberei-
tung sind vor allem die Art und Menge der Binder entscheidend. Die Art der Formgebung führt zu I
mehr oder weniger starken Form- und Kraftschluss innerhalb der Partikel an der Grenzfléche [7]. ;
Der Stoffschluss, die Ausbildung der Grenzfläche und die Phasenbildung werden maßgeblich durch ;
die Wärmebehandlung bestimmt [8]. Der erste Schritt, die Entbinderung, entfernt die verwendeten a
Binder moglichst riickstandslos. Dies ist in Hinblick auf den Restkohlenstoffgehalt im Verbund do
besonders wichtig fiir den Stahlanteil im Verbund [7-9]. Fiir diesen und den Sinterschritt sind dabei $2
vordergriindig die angewendete Atmosphére und das Warmebehandlungsregime entscheidend. Es i
soll speziell die Phasenbildung in der Grenzfliche des Metall-Keramik-Verbundes nach der Wir-
mebehandlung betrachtet werden. Unterlegt werden die praktischen Ergebnisse mit thermodynami- 7
schen Berechnungen mittels des FactSage Programmes.
3 Herstellung
Der austenitische Chrom-Nickel-Stahl 17-4PH (AISI 1.4542) wird auch als Chirurgenstahl bezeich-
net und bevorzugt für mono- oder bipolare Instrumente eingesetzt. Für die co-gesinterten Laminate
wurden teilstabilisiertes Zirkonoxidpulver (YSZ, Tosoh, 3Y-E) und ein nichtrostender Stahl (17- Sag
4PH, Sandvik Osprey), ebenfalls in Form von Pulver, verwendet. Die Herstellung des Verbundes =
erfolgte über einen pulvertechnologischen Prozess, das Foliengießen, was aus der keramischen a
Formgebung bekannt ist. Es wurden zwei Suspensionen, eine keramische und eine metallische, her- wry
gestellt, homogenisiert und zu Folien vergossen. In Tabelle 1 sind die Suspensionszusammenset-
zungen dargestellt. Die keramische Schicht wurde mittels des Streichverfahrens auf eine Trägerfolie Kk
aufgebracht und nach einer definierten Trockenzeit (abhängig von der Schichtdicke) mit der Stahl-
schicht übergossen. Dies führt im grünen als auch im gesinterten Verbundkörper zum Form- und oo
Kraftschluss zwischen den Schichten, da sich die feinen Keramikpartikel (dso=0,2pum) mit den gro-
ben Stahlpartikeln (dso=10-12pum) verzahnen. Die vergossenen Schichtdicken betragen fiir die YSZ-
Schicht 40 um und fiir die Stahlschicht 870um.
Tabelle 1: Zusammensetzung der 17-4PH- und YSZ-Suspension
Binder Plastifikator Dispergator Gesamt-
Polyvinylalkohol und Entschdumer additivgehalt
| _ (Ma%) (Ma%) (Ma%) ; (Ma%)
; YSZ 10.0 14.0 1.1 25.1
' 17-4PH 2.0 1 25 03 48 ¢
