Электрохимическая коррозия стоматологических сплавов

М. А. Васильев$^{1}$, И. Н. Макеева$^{1}$, П. А. Гурин$^{2}$

$^1$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^2$Национальная медицинская академия последипломного образования имени П.Л. Шупика, ул. Дорогожицкая, 9, 04112 Киев, Украина

Получена: 07.02.2019; окончательный вариант — 25.04.2019. Скачать: PDF logoPDF

В современной стоматологии широко используются металлические материалы, количество которых постоянно увеличивается. К недостаткам таких материалов относятся их электрохимическая и коррозионная активности в полости рта. Электрохимическая деградация стоматологических сплавов может быть вызвана рядом факторов, таких как химический состав, микроструктура, способ изготовления, а также обработка поверхности. В данном обзоре представлены металлы и сплавы, применяемые в современной стоматологической ортопедии, рассмотрено влияние легирующих примесей и защитных покрытий, а также модификации структуры и химического состояния поверхности на её коррозионные свойства. Правильно выбранное легирование металлов позволяет не только повысить некоторые коррозионно-механические характеристики, но и, как следствие, предотвратить возникновение патологических проявлений в полости рта. Различные виды высокоэнергетических обработок поверхности приводят к специфическим изменениям физико-химического строения тончайшего поверхностного слоя. В обзоре особое внимание уделено методам интенсивной пластической деформации и лазерной обработки поверхности стоматологических сплавов. Показано, что улучшение коррозионных свойств стоматологических металлических сплавов в результате ультразвуковой ударной обработки происходит благодаря наноструктурированию поверхности и формированию поверхностного слоя с высокими пассивирующими свойствами. Лазерное облучение также повышает коррозионную стойкость стоматологических сплавов в агрессивных средах и приводит к существенному снижению величины потенциала коррозии и, тем самым, минимизирует негативное влияние металлов сплава на организм человека. Однако следует отметить, что работы, направленные на улучшение физико-химических свойств поверхности стоматологических сплавов с помощью лазерной и ультразвуковой ударной обработок, находятся на начальной стадии своего развития и ещё не получили практического применения в стоматологии.

Ключевые слова: электрохимическая коррозия, поверхность, металлические стоматологические сплавы, ультразвуковая ударная обработка, лазерная обработка, ионная имплантация.

Citation: M. O. Vasylyev, I. M. Makeeva, and P. O. Gurin, Electrochemical Corrosion of Dental Alloys, Usp. Fiz. Met., 20, No. 2: 310–346 (2019), doi: 10.15407/ufm.20.02.310


Цитированная литература (85)  
  1. Ю. Пучков, М. Орлов, С. Березина, Теория коррозии и методы защиты металлов (Москва: МГТУ им. Баумана: 2014).
  2. М. А. Васильев, В. И. Беда, П. А. Гурин, Физиологический отклик на состояние поверхности металлических дентальных имплантатов (Львов: ГалДент: 2010).
  3. В. С. Онищенко, Непереносність сплавів металів зубних протезів (клініко-лабораторні дослідження) (Автореф. дис. докт. мед. наук) (Київ: Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця: 1995).
  4. А. И. Воложин, А. А. Бабахин, Л. В. Дубова, Д. А. Сорокин, Стоматология, № 5: 57 (2004).
  5. Г. И. Назаров, Л. Г. Спиридонов, Стоматология, № 2: 60 (2004).
  6. Yu. N. Petrov, G. I. Prokopenko, B. N. Mordyuk, M. A. Vasylyev, S. M. Voloshko, V. S. Skorodzievski, and V. S. Filatova, Mater. Sci. Eng. C, 58: 1024 (2016). Crossref
  7. S. P. Chenakin, V. S. Filatova, I. N. Makeeva, and M. A. Vasylyev, Appl. Surf. Sci., 408: 11 (2017). Crossref
  8. М. А. Васильев, М. М. Нищенко, П. А. Гурин, Успехи физ. мет., 11: 209 (2010). Crossref
  9. W. A. Uriciuc, H. Vermeșan, A. B. Bosca, and A. Ilea, Curr. Trends Biomed. Eng. Biosci., 14, Iss. 2: 555882 (2018).
  10. S. Capelo, L. Proença, J. C. S. Fernandes, and I. T. E. Fonseca, Int. J. Electrochem. Sci., 9: 593 (2014).
  11. D. Renita, S. Rajendran, and A. Chattree, Ind. J. Advanc. Chem. Sci., 4, Iss. 4: 478 (2016).
  12. D. Rylska, G. Sokołowski, J. Sokołowski, and M. Łukomska-Szymańska, Acta Bioeng. Biomech., 19, Iss. 2: (2017). Crossref
  13. L. Porojan, C. E. Savencu, L. V. Costea, M. L. Dan, and S. D. Porojan, Int. J. Electrochem. Sci., 13: 410 (2018). Crossref
  14. S. Mercieca, M. C. Conti, J. Buhagiar, and J. Camilleri, J. Appl. Biomater. Funct., 16, Iss. 1: 47 (2018). Crossref
  15. E. Kretz, P. Berthod, and T. Schweitzer, J. Dent. Craniofac. Res., 3, Iss. 1: 5 (2018). Crossref
  16. F. Ren, W. Zhu, and K. Chu, J. Mech. Behav. Biomed. Mater., 60: 139 (2016). Crossref
  17. C. E. Savencu, L. V. Costea, M. L. Dan, and L. Porojan, Int. J. Electrochem. Sci., 13: 3588 (2018). Crossref
  18. D. Ionita, F. Golgovici, A. Mazare, M. Badulescu, I. Demetrescu, and G.-R. Pandelea-Dobrovicescu, Mater. Corros., 69, Iss. 10: 1403 (2018). Crossref
  19. W. A. Uriciuc, H. Vermeșan, A. B. Boșca, and A. Ilea, Curr. Trends Biomed. Eng. Biosci., 14, Iss. 2: 555882 (2018).
  20. W. Zai, M. H. Wong, and H. C. Man, Appl. Surf. Sci., 464: 404 (2019). Crossref
  21. P. Ming, S. Shao, J. Qiu, Y. Yu, J. Chen, J. Yang, W. Zhu, M. Li, and C. Tang, RSC Adv., 7: 5843 (2017). Crossref
  22. J. Nierlich, S. N. Papageorgiou, and C. Bourauel, Eur. J. Oral Sci., 124, Iss. 3: 287 (2016). Crossref
  23. R. Galo, R. F. Ribeiro, R. C. S. Rodrigues, L. A. Rocha, and M. G. Chiarello de Mattos, Braz. Dent. J., 23, No. 2: 141 (2012). Crossref
  24. М. А. Васильев, В. С. Филатова, П. А. Гурин, Журнал функциональных материалов, 1, № 2: 42 (2007).
  25. М. О. Васильєв, В. С. Філатова, П. О. Гурін, Л. Ф. Яценко, Літопис травматології та ортопедії, №№ 1–2 (29–30): 243 (2014).
  26. T. Yavuz, A. Acar, S. Akman, and A. N. Ozturk, Mater. Sci. Appl., 3: 163 (2012). Crossref
  27. V. І. Bida, P. О. Gurin, М. О. Vasylyev, and V. S. Filatova, Zbirnyk Naukovykh Prats’ Spivrobitnykiv NМАPО іm. P. L. Shupyka, 21, No. 2: 87 (2012) (in Ukrainian).
  28. P. Mengucci, G. Barucca, A. Gatto, E. Bassoli, L. Denti, F. Fiori, E. Girardin, P. Bastianoni, B. Rutkowski, and A. Czyrska-Filemonowicz, J. Mech. Behav. Biomed. Mater., 60: 106 (2016). Crossref
  29. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, M. O. Vasiliev, and M. O. Iefimov, Mater. Sci. Eng. A, 458: 253 (2007). Crossref
  30. X. P. Jiang, X. Y. Wang, J. X. Li, D. Y. Li, C.-S. Man, M. J. Shepard, and T. Zhai, Mater. Sci. Eng. A, 429, Iss. 1–2: 30 (2006). Crossref
  31. Металлы. Справочник (Ред. Майкл Л. Бауччио) (Ред. русского изд. Ю. П. Солнцев) (С.-Петербург: 1998).
  32. C. M. Wylie, R. M. Shelton, G. J. P. Fleming, and A. J. Davenport, Dent. Mater., 23, Iss. 6: 714 (2007). Crossref
  33. W. C. Chen, F. Y. Teng, and C. C. Hung, Mater. Sci. Eng. C, 35: 231 (2014). Crossref
  34. E. J. Evans and I. T. Thomas, Biomaterials, 7, 1: 25 (1986).
  35. В. Н. Трезубов, М. З. Штейнгарт, Л. М. Мишнев, Ортопедическая стоматология: прикладное материаловедение (С.-Петербург: СпецЛит: 2001).
  36. A. Vadiradj and M. Kamaradj, Trans. Ind. Inst. Met., 63, Iss. 2–3: 217 (2010). Crossref
  37. K. Muller and E. Valentine-Thon, Neuroendocr. Lett., 27: 31 (2006).
  38. А. А. Ильин, Б. А. Колачев, И. С. Полькин, Титановые сплавы. Состав, структура, свойства (справочник) (Москва: ВИЛС-МАТИ: 2009).
  39. K. M. Sherepo and I. A. Red’ko, Biomed. Eng., 38, Iss. 2: 77 (2004). Crossref
  40. K. M. Sherepo, A. B. Parfenov, and I. S. Zusmanovich, Med. Tekh., 5: 14 (1992).
  41. Q. Chen and G. A. Thouas, Mater. Sci. Eng. R, 87: 1 (2015). Crossref
  42. E. Eisenbarth, D. Velten, M. Müller, R. Thull, and J. Breme, Biomaterials, 25, No. 26: 5705 (2004). Crossref
  43. D. Kuroda, M. Niinomi, M. Morinaga, Y. Kato, and T. Yashiro, Mater. Sci. Eng. A, 43, Iss. 1–2: 244 (1998). Crossref
  44. S. L. Zelinka, S. V. Glass, Ch. R. Boardmana, and D. Derome, Corros. Sci., 102: 178 (2016). Crossref
  45. Р. Р. Ілик, В. С. Онищенко, Новини стоматології, 1: 16 (1999).
  46. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник (Ред. Н. П. Лякишев) (Москва: Машиностроение: 1997).
  47. О. Кубашевский, Б. Гопкино, Окисление металлов и сплавов (Москва: Металлургия: 1965).
  48. Окисление металлов. Том ІІ (Ред. Ж. Бернар) (Москва: Металлургия: 1960) (пер. с англ.). Crossref
  49. Жаропрочные сплавы (Ред. Ч. Симс, В. Хагель) (Москва: Металлургия: 1976) (пер. с англ.).
  50. G. N. Irving, J. Stringer, and D. P. Whittle, Corrosion, 33, No. 2: 56 (1977). Crossref
  51. Т. Ф. Данилина В. Н. Наумова, А. В. Жидовигов, Литье в ортопедической стоматологии (Волгоград: Волг.ГМУ:2011).
  52. М. А. Омельчук, Розробка та клініко-експериментальне обґрунтування нових кобальт-хромових сплавів «Пластокрист» і «Керадент» в ортопедичній стоматології (Автореф. дис. докт. мед. наук) (Київ: Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця: 1997).
  53. M. A. De Cresente and N. S. Bornsteine, Corrosion, 24, No. 5: 127 (1968). Crossref
  54. L. Xu, S. Xiao, J. Tian, Y. Chen, and Y. Huang, Trans. Nonferr. Met. Soc. China, 19, Suppl. 3: s639 (2009). Crossref
  55. А. А. Il’yin, S. V. Skvortsova, А. М. Momonov, V. N. Karpov, and О. А. Poliakov, Metally, 3: 97 (2002).
  56. J. Kudrman, J. Fousek, V. Březina, R. Míková, and J. Veselý, Kovove Mater., 45, 4: 199 (2007).
  57. M. Kikuchi, Y. Takada, S. Kiyosu, M. Yoda, M. Woldu, Z. Cai, O. Okuno, and T. Okabe, Dent. Mater., 19, Iss. 3: 174 (2003). Crossref
  58. W. F. Ho, C. P. Ju, and J. H. Chern Lin, Biomaterials, 20, Iss. 22.: 2115 (1999). Crossref
  59. M. Balazic, J. Kopac, M. J. Jackson, and W. Ahmed, Int. J. Nano Biomater., 1, No. 1: 3 (2007). Crossref
  60. Э. Н. Василенко, Клинико-лабораторная методика изготовления зубных протезов с нитрид-титановым покрытием и их медико-биологическое исследование (Автореф. дис. канд. мед. наук) (Киев: Киевский медицинский институт им. А. А. Богомольца: 1989).
  61. К. С. Котов, А. В. Гуськов, Российский стоматологический журнал, 18, № 6: 43 (2014).
  62. Т. П. Старченко, Влияние зубных протезов с нитрид-титановым покрытием на морфо-функциональное состояние полости рта и верхнего отрезка желудочно-кишечного тракта (Автореф. дис. канд. мед. наук) (Краснодар: Кубанская государственная медицинская академия: 1996).
  63. S. K. Yen and S. W. Hsu, J. Biomed. Mater. Res., 54, Iss. 3: 412 (2001). Crossref
  64. О. М. Яковин, З. Р. Ожоган, О. С. Литвин, А. А. Корчовий, Укр. стомат. альманах, № 6: 65 (2012).
  65. L. E. Amato, D. A. Lopez, P. G. Galliano, and S. M. Ceré, Mater. Lett., 59, Iss.16: 2026 (2005). Crossref
  66. K. Lu and J. Lu, Mater. Sci. Eng. A, 375–377: 38 (2004). Crossref
  67. А. И. Юркова, А. В. Белоцкий, Ю. В. Мильман, А. В. Бякова, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 2, № 2: 633 (2004).
  68. М. А. Васильев, Г. И. Прокопенко, В. С. Филатова, Успехи физ. мет., 5, № 3: 345 (2004). Crossref
  69. T. Kaneko, M. Hattorl, K. Hasegawa, M. Yoshinari, E. Kawada, and Y. Oda, Bull. Tokyo Dent. Coll., 41, Iss. 2: 49 (2000). Crossref
  70. В. С. Онищенко, М. О. Васильєв, В. С. Філатова, П. О. Гурин, І. Ю. Савчук, Металлофиз. новейшие технол., 28, № 4: 312 (2006).
  71. Г. I. Прокопенко, М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, Г. І. Кузьміч, О. Ф. Луговський, В. І. Чорний, Ультразвуковий пристрій для зміцнення та наноструктуризації поверхні металів: Патент України 9175. MKI В24 В1/04, В24 В39/00. (Бюл. № 9) (2005).
  72. M. A. Vasylyev, S. P. Chenakin, and L. F. Yatsenko, Acta Mater., 103: 761 (2016). Crossref
  73. Н. И. Хрипта, Б. Н. Мордюк, Г. И. Прокопенко, О. П. Карасевская, И. А. Скиба, Тезисы 49-ой Междунар. конф. «Актуальные проблемы прочности АПП–2010» (14–18 июня 2010 г., Киев) (Киев: 2010), с. 51.
  74. B. N. Mordyuk, O. P. Karasevskaya, G. I. Prokopenko, and N. I. Khripta, Surf. Coat. Technol., 210: 54 (2012). Crossref
  75. В. Ф. Хетагуров, И. Ю. Лебеденко, З. С. Есенова, Российский стоматологический журнал, № 1: 9 (2004).
  76. M. Kaminski, J. Baszkiewicz, J. Kozubowski, A. Bednarska, A. Barcz, G. Gawlik, and J. Jagielski, J. Mater. Sci., 32, Iss. 14: 3727 (1997). Crossref
  77. Z. Guo, X. Pang, Y. Yan, K. Gao, A. A. Volinsky, and T.-Y. Zhang, Appl. Surf. Sci., 347: 23 (2015). Crossref
  78. В. С. Онищенко, П. А. Гурин, М. А. Васильев, М. М. Нищенко, А. И. Сенкевич, Ортопедическая стоматология, № 1: 119 (2004).
  79. R. A. Silva, M. A. Barbosa, R. Vilar, O. Conde, M. Da Cunha Belo, and I. Sutherland, J. Mater. Sci.: Mater. Med., 5, Iss. 6–7: 353 (1994). Crossref
  80. E. Gyorgy, A. Perez del Pino, P. Serra, and J. L. Morenza, J. Mater. Res., 18, Iss. 9: 2228 (2003). Crossref
  81. Z. Sun, I. Annergren, D. Pan, and T. A. Mai, Mater. Sci. Eng. A, 345, Iss. 1–2: 293 (2003). Crossref
  82. T. M. Yue, J. K. Yu, Z. Mei, and H. C. Man, Mat. Letters, 52, Iss. 3: 206 (2002). Crossref
  83. D. A. Hollandera, M. von Waltera, T. Wirtzb, R. Sellei, B. Schmidt-Rohlfing, O. Paar, and H. J. Erli, Biomaterials, 27, Iss. 7: 955 (2006). Crossref
  84. Y. S. Tain, C. Z. Chen, S. T. Li, and Q. H. Huo, Appl. Surf. Sci., 242, Iss. 1–2: 177 (2005). Crossref
  85. M. E. Khosroshahi, M. Mahmoodi, and J. Tavakoli, Appl. Surf. Sci., 253, Iss 21: 8772 (2007). Crossref