Passivieren von Oberflächen für die Medizintechnik

Das im Edelstahl enthaltene Chrom reagiert an der Teileoberfläche spontan mit dem Luftsauerstoff unter Bildung einer 3 bis 5 Nanometer dicken Chromoxidschicht, die das Grundmaterial vor korrosiver Zerstörung schützt (Passivschicht). Während des Herstellungsprozesses der Teile wird diese Passivschicht in unterschiedlicher Weise verunreinigt und/oder verletzt. Das dabei freigesetzte Eisen oxidiert und erzeugt damit Oberflächendefekte, welche Korrosion begünstigen und bis zum Bruch des Implantates oder des medizinischen Instrumentes führen können. Eine Oberflächenbehandlung, allgemein als Passivieren bezeichnet, wird unumgänglich.

Salpetersäure löst dabei auch das freigelegte Eisen und andere Fremdmetallverunreinigungen von der Oberfläche ab und begünstigt die Ausbildung des Chromoxids. Ist die natürliche Passivschicht sehr stark verunreinigt und gestört, erweist sich ein dem Passivieren vorangehendes Beizen zur Bildung einer metallisch sauberen Oberfläche als hilfreich. In diesem Fall sollte mit Salpetersäure passiviert werden.

Liegt keine Verletzung der Passivschicht vor und befinden sich nur Fremdmetallspuren auf der Teileoberfläche, können diese auch mit anderen Säuren entfernt werden. Als sehr effektiv kennen wir die Zitronensäure, die insbesondere Eisen durch Ausbildung eines Eisen-Zitrat-Komplexes von der Teileoberfläche entfernt und damit die Oxidbildung vermeidet, was gerade in der Medizintechnik hohe Relevanz hat. Zitronensäure ist jedoch nicht in der Lage, eine Chromoxidschicht auszubilden. Titan muss nicht chemisch passiviert werden, da es bereits spontan eine stabile Oxidschicht ausbildet. Im Falle von oberflächlichen Fremdmetallverunreinigungen kann eine Behandlung mit Salpetersäure oder Zitronensäure sinnvoll sein.

Edelstahlteile passivieren wir im Tauchverfahren. Die Teile werden dazu in Körben aus einem Material, das gegenüber Salpetersäure und Zitronensäure inert ist, für die erforderliche Passivierzeit in die Passiviersäure eingetaucht. Säurekonzentration, Temperatur und Passivierzeit richten sich nach den Verfahren Nitric für Salpetersäure beziehungsweise Citric für Zitronensäure, wie sie in der Norm ASTM A967 beschrieben sind. Nach dem Passivieren werden die Teile intensiv mit Wasser hoher Qualität (Osmose-Wasser, VE-Wasser) gespült und sofort getrocknet. Im Regelfall orientieren sich die angewandten Oberflächenbehandlungsverfahren, inklusive der Vor- und Nachbehandlung beim Passivieren, an der ASTM A380 und ASTM F86.