PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Influence of the surface roughness of Ti6Al7Nb alloy on its behavior in biotribological systems

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Wpływ chropowatości powierzchni na właściwości użytkowe stopu Ti6Al7Nb stosowanego w systemach biotribologicznych
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The paper presents the results of studies of Ti6Al7Nb alloy properties used in biotribological systems. The following physicochemical treatments of the alloy were compared: polishing, sandblasting, etching as well as sandblasting and etching. Element identification was performed using a scanning electron microscope equipped with an EDS microanalyser. Scanning and confocal microscopy was used to observe surface morphology and topography. Frictional tests were carried out using a ball-disk coupling in reciprocating motion in technically dry friction and friction with lubrication with Ringer’s solution. An optical tensiometer was used to determine the contact angle. As a result of the applied physicochemical treatments, surfaces of different morphology and geometric surface structure were obtained. The polished and etched sample had the most homogeneous surface. It was found that surface roughness significantly influences tribological properties. For the samples characterized by micro roughness of the surface, the best characteristics were obtained under conditions of technically dry friction. However, under the conditions of lubrication with Ringer's solution, the properties were the best for the samples characterized by nanoroughness. Ringer's solution reduced resistance to motion by approximately 20%. A negative influence of surface development on wetting was also found.
PL
Przedstawiono wyniki badań właściwości stopu Ti6Al7Nb stosowanego w systemach biotribologicznych. Porównano ze sobą stop poddany następującym obróbkom fizykochemicznym: polerowaniu, piaskowaniu, trawieniu oraz piaskowaniu i trawieniu. Za pomocą mikroskopii skaningowej i konfokalnej obserwowano morfologię i topografię powierzchni. Identyfikację pierwiastków wykonano przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego wyposażonego w mikroanalizator EDS. Badania tarciowe zrealizowano w skojarzaniu kula–tarcza w ruchu posuwisto-zwrotnym w warunkach tarcia technicznie suchego oraz tarcia ze smarowaniem płynem Ringera. Do wyznaczenia kąta zwilżania wykorzystano tensjometr optyczny. W wyniku zastosowanych obróbek fizykochemicznych uzyskano powierzchnie o zróżnicowanej morfologii oraz strukturze geometrycznej powierzchni. Najbardziej jednorodną powierzchnią charakteryzowała się próbka polerowana oraz trawiona. Stwierdzono, że chropowatość powierzchni znacząco wpływa na właściwości tribologiczne. Dla próbek charakteryzujących się mikrochropowatością powierzchni uzyskano najlepsze charakterystyki w warunkach tarcia technicznie suchego. Natomiast w warunkach smarowania płynem Ringera były one najlepsze dla próbek wyróżniających się nanochropowatością. Płyn Ringera wpłynął na zmniejszenie oporów ruchu o około 20%. Wykazano również negatywny wpływ rozwinięcia powierzchni na zwilżalność.
Twórcy
  • Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Kielce University of Technology, Poland
autor
  • Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Kielce University of Technology, Poland
  • Faculty of Mechanical Engineering, Technical University of Košice, Slovak Republic
  • Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Kielce University of Technology, Poland
Bibliografia
  • 1. Kneć-Liber A., Łagan S.: The Use of Contact Angle and the Surface Free Energy as the surface characteristics of the Polymers used in medicine. Polim. Med, 2014, 1(44), pp. 29-37.
  • 2. Bartolomeu F., Costa M.M., Gomes J.R., Alves N., Abreu C.S., Silva F.A., Miranda G.: Implant surface design for improved implant stability - A study on Ti6Al4V dense and cellular structures produced by Selective Laser Melting. Tribology International, 2019, 129, pp. 272-283.
  • 3. Przybyszewska-Doroś I., Okrój W., Walkowiak B.: Surface modifications of metallic implants. Engineering of Biomaterials, 2005, 43-44, pp. 52-62.
  • 4. Madej M.: Properties of tribological systems with diamond-like carbon coatings. Kielce: Ed. TU, 2013.
  • 5. Ozimina D., Ryniewicz A.: Exploitation of tribological systems. M48, tome I. Kielce: Wyd. PŚk, 2013.
  • 6. Pawelec K., Madej M., Baranowicz P., Wysokińska-Miszczuk J.: Influence of pH on the tribological properties of DLC - coated Ti-6Al-4V titanium alloy: AIP Conference Proceedings, 2018, 2017, 020021.
  • 7. Łukaszewska M., Gajdus P., HędzelekW.,ZagalakR.: Development of titanium implants surface. Review. Implantoprosthetics, 2009, X, 3, pp. 24-29.
  • 8. Ganesh B.K.C., Ramanaiah N., Chandrasekhar Rao P.V.: Effect of Surface Treatment on Tribological Behavior of Ti-6Al-4V Implant Alloy. Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering”, 2012, 11, pp. 735-743.
  • 9. Zasińska K.: The influence of ion implantation on the selected utility properties of the Ti-13Nb-13Zr alloy in aspect of application on a friction elements in a hip joint endoprostheses.[PhD thesis]. Gdańsk University of Technology, 2017 [in Polish].
  • 10. Dąbrowski R., Pacyna J., Kochańczyk J.: The formation of microstructure and fracture toughness of Ti6Al7Nb alloy for biomedical applications. Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna, 2016, 22(3), pp. 130-137.
  • 11. Blumenthal N.C, Cosma V.: Inhibition of apatite formation by titanium and vanadium ions. J Biomed Mater Res, 1989, 23, pp. 13-22.
  • 12. Vandrovcová M. Bačáková L.: Adhesion, Growth and Differentiation of Osteoblasts on SurfaceModified Materials Developed for Bone Implants. Physiol Res, 2011, 60, pp. 403-417.
  • 13. Łukaszewska-Kuska M.: Evaluation of osteoblasts potential in the osseointegration process on variously modified titanium surfaces. In vitro studies. [PhD thesis]. Poznan University of Medical Sciences, 2013 [in Polish].
  • 14. Nowacka M.: Biomaterials for tissue engineering and regenerative medicine. Wiadomości Chemiczne, 2012, 66, pp. 911-933.
  • 15. Piotrowska K., Madej M., Baranowicz P., Wysokińska-Miszczuk J., SkóraM.:The tribological properties of the Ti6Al4V alloy by nitrogen ions. Bimonthly Tribologia, 2019, 1, pp. 37-49.
  • 16. Martini D., Fini M., Franchi M., Pasquale V.D., Bacchelli B., Gamberini M., Tinti A., Taddei P., Giavaresi G., Ottani V., Raspanti M., Guizzardi S., Ruggeri A.: Detachment of titanium and fluorohydroxyapatite particles in unloaded endosseous implants. Biomaterials, 2003, 24, pp. 1309-1316.
  • 17. Paszenda Z.: Shaping physicochemical properties of Co-Ni-Mo coronary stents for applications in surgical cardiology. Gliwice: Silesian University of Technology, 1997.
  • 18. Milewski K., Madej M., Niemczewska-Wójcik M., Ozimina D.: Evaluation of the properties of diamond-like carboncoatings lubricated with ionic liquids. Tribologia, 2017, 5, pp. 37-46.
  • 19. Roach P., Eglin D., Ronde K., Perry C.C., Mater J.: Modern biomaterials: a review - bulk properties and implications ofsurface modifications. Sci.: Mater. Med., 2007, 18(7), pp. 1263-1277.
  • 20. Roach P., Parker T., Alexander M.R., Gadegaard N.: Surface strategies for control of neuronal cell adhesion: A review. Surface Science Reports, 2010, 65(6), pp. 145-173.
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-6be7c97a-9a05-460a-86f8-df01addd8cba
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.