Elektropolieren von Implantaten für die Medizintechnik
Das Elektropolieren von Medizinprodukten wie zum Beispiel von Implantaten, Gefässstützen (Stents) oder medizinischen Instrumenten verringert deren Oberflächenrauheit. Rauheitsspitzen, Kanten und Ecken werden mit diesem Verfahren schnell und effizient abgebaut. Ein weiterer Effekt ist die Feinstentgratung im gesamten Oberflächenbereich, wodurch das Schmutz- und Keimanhaftungsvermögen der bearbeiteten Teile sinkt. Medizinische Instrumente aber auch Implantate bearbeiten wir in unserem Medical Surface Center mit dieser Methode. Dank der glatten Oberfläche lassen sich zum Beispiel temporäre Implantate nach der Knochenheilung leichter entfernen. Bei mechanisch beanspruchten Teilen wiederum steigert das Elektropolieren die Festigkeit sowie die Korrosionsresistenz und damit die Lebensdauer, da sich Spannungsrisse und Gefügeveränderungen an der Oberfläche entfernen lassen. Ausserdem sorgt die Verringerung der Mikrorauheit für eine glänzende Oberfläche.
Anwendungsgebiete des Elektropolierens
Funktionsweise des Elektropolierens beispielsweise zum Behandeln von Implantaten
Das Elektropolieren ist ein elektrochemischer Prozess. Hierbei werden die zu behandelnden Teile in einem galvanischen Bad anodisch kontaktiert. Eine Gleichspannung wird angelegt und es bilden sich elektrische Feldlinien zwischen der Kathode und der Anode (das heisst den Teilen) aus. Diese Feldlinien treten bevorzugt an den Oberflächenspitzen auf. Sie greifen die Teile dort lokal an und führen damit zu einer Einebnung der Oberfläche.
Das Elektropolieren gehört somit zu den materialabtragenden Verfahren: Durch die chemische Beschaffenheit des Elektrolyten löst sich das Metall auf und verbleibt, von der Oberfläche entfernt, im Elektrolyten. Scharfe Spitzen werden dadurch abgerundet. Welligkeiten der Oberfläche bleiben jedoch bestehen und können nach dem Elektropolieren sogar noch stärker visuell sichtbar werden.
Das für die Passivität des Edelstahls wichtige Chrom wird jedoch schlechter aufgelöst, reichert sich an der Oberfläche an und bildet mit dem an der Anode entstehenden Sauerstoff eine dichte Chromoxidschicht auf dem Teil, wodurch sich die Korrosionsresistenz erhöht. Wir sprechen daher auch vom elektrolytischen Passivieren. Beim Elektropolieren werden ebenfalls Fremdmetallverunreinigungen abgelöst, weshalb man das Elektropolieren auch als elektrolytisches Reinigen verstehen kann.
Technologie des Elektropolierens von Implantaten und medizinischen Instrumenten
Zum Elektropolieren kontaktieren wir die Teile an geeigneten Stellen über ein Anodengestell aus Titan, das in den Elektrolyten eingeführt und in einem Gleichstromkreis geschaltet wird.
Elektropolieren kann einerseits mit vorgegebener Stromdichte durchgeführt werden. Die Dauer des Prozesses entscheidet darüber, wie viel Metall abgetragen wird. Der Prozess lässt sich auch über die Vorgabe einer bestimmten Spannung und Zeit vornehmen, was den Vorteil hat, dass dafür die Oberfläche der Teile nicht bekannt sein muss. Bei dieser Prozessführung müssen wir allerdings die erforderliche Spannung und Elektropolierzeit in Vorversuchen ermitteln.
Da sich für das Elektropolieren Feldlinien zwischen der zu behandelnden Oberfläche der Teile und der Kathode ausbilden müssen, lassen sich abgeschirmte Bereiche, zum Beispiel Hohlräume, nur mit zusätzlichen Kathodenanordnungen behandeln.