Analysis of the sintering process of 316L – hydroxyapatite composite biomaterials

• Autorzy: Szewczyk-Nykiel A. , Nykiel M.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.15.178.4383

Warianty tytułu

PL

Analiza procesu spiekania biomateriałów kompozytowych 316L-hydroksyapatyt

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The 316L-hydroxyapatite biocomposites were produced by the powder metallurgy technology. The properties and microstructure of these materials are affected by the chemical composition of the powders mixture and the sintering temperature. The sintering temperature of 1240°C and hydroxyapatite addition in an amount of 3% of mass obtained the highest density and hardness and smaller open and closed porosity. Hydroxyapatite addition to austenitic stainless steel modified sintering behaviour. During heating the thermal decomposition of hydroxyapatite took place, which led to the formation of a CaO phase. However, phosphorus diffused into the austenitic matrix and was involved in the eutectic transformation.

PL

Kompozyty 316L-hydroksyapatyt zostały wytworzone technologią metalurgii proszków. Właściwości i mikrostruktura badanych materiałów uzależnione są od składu chemicznego mieszanki proszków oraz zastosowanej temperatury spiekania. Temperatura spiekania 1240°C i dodatek hydroksyapatytu w ilości 3% wag. pozwalają uzyskać najwyższą gęstość i twardość oraz najmniejszą porowatość otwartą i zamkniętą. Hydroksyapatyt wpływa na przebieg procesu spiekania stali austenitycznej. Podczas nagrzewania następuje rozkład hydroksyapatytu, który prowadzi do powstania fazy CaO. Natomiast fosfor dyfunduje do osnowy austenitycznej, a następnie bierze udział w przemianie eutektycznej.

Słowa kluczowe

EN

hydroxyapatite; 316L; biocomposite; microstructure; sintering

PL

hydroksyapatyt; 316L; biokompozyt; mikrostruktura; spiekanie

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2015
• Tom: Y. 112, iss. 3-M
• Strony: 79--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Szewczyk-Nykiel A.

• Institute of Material Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

autor

Nykiel M.

• Institute of Material Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Sobczak A., Kowalski Z., Materiały hydroksyapatytowe stosowane w implantologii, Czasopismo Techniczne, z. 1-Ch/2007, 149–158.
• [2] Dawidowicz A., Pielka S., Paluch D., Kuryszko J., Staniszewska-Kuś J., Solski L., Zastosowanie mikroanalizy pierwiastkowej do oceny osteindukcyjności i osteokondukcji dokostnych implantów hydroksyapatytowych, Polimery w medycynie, nr 1, 2005, 1–19.
• [3] Zima A., Paszkiewicz Z., Ślósarczyk A., Bioceramika TCP (αTCP, βTCP, BTCP) dla ortopedii i stomatologii – otrzymywanie oraz ocena w testach in vitro, Materiały Ceramiczne, 62, 1, (2010), 51–55.
• [4] Sobczak-Kupiec A. Wzorek Z. ,Właściwości fizykochemiczne ortofosforanów wapnia istotnych dla medycyny – TCP i HAp, Czasopismo Techniczne, z. 1-Ch/2010, 309–321.
• [5] Elkayer A., Elshazly Y., Assaad M., Properties of Hydroxyapatite from Bovine Teeth, Bone and Tissue Regeneration Insights 2009, 2, 31–36.
• [6] Xiaoying L., Yongbin F., Dachun G., Wei C., Preparation and Characterisation of Natural Hydroxyapatite from Animal Hard Tissues, Key Engineering Materials, vol. 342–343, 2007, 213–216.
• [7] Haberko K., Bućko M., Mozgawa W., Pyda A., Zarębski J., Hydroksyapatyt naturalny – preparatyka, właściwości, Inżynieria Biomateriałów, R. 6, nr 30–33, 2003, 32–37.
• [8] Janus A. M., Faryna M., Haberko K, Rakowska A., Panz T., Chemical and microsrtustural characterization of natural hydroxyapatite derived from pig bones, Microchim Acta, vol. 161, no 3–4, June 2008, 349–353.
• [9] Haberko K., Mirosław M., Bućko., Brzezińska-Miecznik J., Haberko M., Mozgawa W., Panz T., Pyda A., Zarębski J., Natural hydroxyapatite – its behavior during heat treatment, Journal of the European Ceramic Society, vol. 26, 2006, 537–542.
• [10] Knepper M., Milthorpe B.K., Moricca S., Interdiffusion in short-fibre reinforced hydroxyapatite ceramics, Journals of Materials Science: Materials in Medicine 9, 1998, 589–596.
• [11] Dudek A., Przerada I. , Kompozyty metalowo-ceramiczne do zastosowań w medycynie, Materiały Ceramiczne, 62, 1, 2010, 20–23.
• [12] Niespodziana K. Jurczyk K., Jurczyk M., Synteza bio nanomateriałów kompozytowych typu tytan-hydroksyapatyt, Inżynieria Materiałowa, nr 3/2006, 636–639.
• [13] Szewczyk-Nykiel A., Kazior J., Nykiel M., Charakterystyka biomateriałów kompozytowych typu AISI 316L-hydroksyapatyt, Czasopismo Techniczne, z. 2-M/2009, 39–44.
• [14] Balbinotti P., Gemelli E., Buerger A.G., Lima A.S., De Jesus J., Camargo N.H.A., Microstructure Development on Sintered Ti/HA Biocomposites Produced by Powder Metallurgy, Materials Research, 14(3), 2011, 384–93.
• [15] Karimi S., Nickchi T., Alfantazi A.M., Long-term corrosion investigation of AISI 316L, Co–28Cr–6Mo, and Ti-6Al-4V alloys in simulated body solutions, Applied Surface Science, 258, 2012, 6087–96.
• [16] Silva G., Baldissera M.R., Trichês E.S., Cardoso K.R., Preparation and characterization of stainless steel 316L/HA biocomposite, Materials Research, 16(2), 2013, 304–309.
• [17] Miao X., Observation of microcracks formed in HA-316L composites, Materials Letters, 57, 2003, 1848–53.
• [18] Silva G., Baldissera M. R., Trichês E., Cardoso K. R., Preparation and Characterization of Stainless Steel 316L/HA Biocomposite, Materials Research, 16(2), 2013, 304–309.
• [19] Robin A., Silva G., Rosa J. L., Corrosion Behavior of HA-316L SS Biocomposites in Aqueous Solutions, Materials Research, 16(6), 2013, 1254–1259.
• [20] Szewczyk-Nykiel A., Nykiel M., Study of hydroxyapatite behaviour during sintering of 316L, Archives of Foundary Enginnering, vol. 10, 3/2010, 235–240.
• [21] Szewczyk-Nykiel A., Nykiel M., Kazior J., Spiekane biomateriały kompozytowe AISI 316l – hydroksyapatyt, Czasopismo Techniczne, z. 6-M/2012.
• [22] Haberko K., Bućko M., Mozgawa W., Haberko. M. Pyda A., Przemiany hydroksyapatytu pochodzenia naturalnego w podwyższonych temperaturach i wybranych atmosferach, Inżynieria Biomateriałów, R. 9, nr 58–60, 2006, 35–37.
• [23] Zima A., Wpływ dodatków modyfikujących na właściwości hydroksyapatytowych wielofunkcyjnych tworzyw implantacyjnych przeznaczonych na nośniki leków, AGH, Kraków 2007.
• [24] Liao C.J., Lin F.H., Chen K.S., Sun J.S., Thermal decomposition and reconstitution of hydroxyapatite in air atmosphere, Biomaterials, 20 (1999), 1807–1813.
• [25] Mezahi F.Z., Oudadesse H., Harabi A., Gal Y., Cathelineau G., Sintering Effects on Physico Chemical Properties of Bioactivity of Natural and Synthetic Hydroxyapatite, Journal of the Australian Ceramic Society Volume 47[1], 2011, 23–27.