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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Einfluss einer Lasermarkierung auf Oberflächeneigenschaften und Low Temperature Degradation (LTD) von zirkonoxidhaltigen Dispersionskeramiken

Donnerstag (19.09.2019)
11:30 - 12:00 Uhr Florenz
Bestandteil von:


Lasertechnologie wird für verschiedenste Anwendungen eingesetzt, so z.B. als Fügetechnik, als Schneidtechnik, als Möglichkeit zur eindeutigen Kennzeichnung von Gegenständen oder zur Strukturierung von Oberflächen.

In der hier präsentierten Studie ist der Einfluss eines Festkörperlasers auf zirkonoxidhaltige ZTA – bzw. ATZ-Dispersionskeramiken untersucht worden. Der Laser wird hier zur eindeutigen Beschriftung der keramischen Implantate verwendet. Hierbei muss gewährleistet werden, dass die Beschriftung gut lesbar ist und das Material weder hinsichtlich Mikrostruktur noch hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften negativ beeinflusst wird.

An beiden Keramiken wurde in verschiedenen Zuständen (Grünzustand, Sinterkörper) eine Laserbehandlung durchgeführt. Es wurden verschiedene Laserparameter verwendet um den Einfluss der Wirkung auf die Keramik genauer analysieren zu können. Die verwendeten Festkörperlaser sind kommerziell verfügbare Lasermarkierungsanlagen mit Lasern aus Nd:YAG (λ=1064nm) (verwendet für die Keramik im Grünzustand), bzw. Nd:YVO4 (λ=532nm) (verwendet für die Keramik als Sinterkörper).

Die Gravuren wurden hinsichtlich Makrostruktur (LSM), Phasenzustand (XRD), Gefüge (REM, FIB-REM, EDX) und Alterungsverhalten untersucht.

In der Lasergravur änderte die Keramik ihre Farbe von weiß zu braun-schwarz. Es fiel auf, dass mit höherem Zirkonoxidanteil sowie höherer Energiedichte die Intensität der Färbung zunahm. Mit höherer Energiedichte wurde die Tiefe der Gravur größer. Phasenanalysen mittels XRD zeigten die Bildung einer Schulter am (101)-tetragonalen Peak, was vermutlich auf eine Gitterdeformation zurückzuführen ist. Analysen zur Alterung brachten den Aufschluss, dass die am gesinterten Körper aufgebrachte Lasergravur keine wesentlich veränderte Alterungsneigung im Vergleich zur Matrix aufweist.

Mikrostrukturelle Analysen mittels FIB-REM zeigten nur eine oberflächliche Bildung von Rissen. Interessant ist die Bildung einer mischkristallähnlichen Al-Zr-O-Schicht an der Oberfläche. Mittels XPS konnten im lasermarkierten Bereich Sauerstoff-Leerstellen nachgewiesen werden. Es wird vermutet, dass diese für die dunkle Färbung verantwortlich sind.

Sprecher/Referent:
Karen Hans
Mathys Orthopädie GmbH
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Laurent Gremillard
    INSA Lyon
  • Dr. Helen Reveron
    INSA Lyon
  • Dr. Luis Cardenas
    IRCELYON
  • Thomas Oberbach
    Mathys Orthopädie GmbH
  • Prof. Dr. Jérôme Chevalier
    INSA Lyon