Tytuł artykułu
Identyfikatory
Warianty tytułu
Glow discharge assisted treatments of titanium and its alloys as applied in medicine.
Języki publikacji
Abstrakty
Tytan i jego stopy mają szerokie zastosowanie w medycynie jako biomateriały. Charakteryzują się one wysoką odpornością na korozję w płynach fizjologicznych, posiadają jednak stosunkowo niską odporność na zużycie przez tarcie, co może być wyeliminowane poprzez zastosowanie takich obróbek jarzeniowych, jak: azotowanie i węgloazotowanie. Wytworzone w tych procesach warstwy mają charakter dyfuzyjny i można nimi pokrywać detale o złożonych kształtach. W artykule przedstawiono wyniki badań metalograficznych, topografii powierzchni, składu fazowego i chemicznego, odporności na zużycie przez tarcie warstw azotowanych wytwarzanych w temperaturach: 730, 850 i 1000 stopni Celsjusza oraz warstw węgloazotowanych wytwarzanych w temperaturze 850 stopni Celsjusza. Omówiono również wyniki ich biozgodności w testach in vitro, określanych liczbą rosnących ludzkich fibroblastów, ich morfologią i w badaniach in vivo na królikach oraz odporność na korozję w warunkach biologicznych. Uzyskane wyniki wskazują, że warstwy te są nietoksyczne, dobrze tolerowane zarówno w warunkach hodowli komórkowej, jak i w warunkach żywego organizmu oraz chronią przed korozją biologiczną. Procesy te pozwalają wytworzyć warstwy o ściśle określonej mikrostrukturze, składzie fazowym i chemicznym oraz topografii, a więc o określonych właściwościach użytkowych i biozgodności.
Titanium and its alloys are widely used in medicine as biomaterials. They are highly resistant to corrosion in physiological fluids, but their frictional wear resistance is relatively poor. This drawback, can however, be obviated by subjecting these materials to glow discharge assisted treatments such as nitriding and carbonitriding. The layers produced by these treatments have a diffusion character and can be formed on parts of sophisticated shapes. The paper presents the results of metallographic, surface topography, phase composition, chemical composition and frictional wear resistance examinations of the nitrided layers produced at temperatures of 730, 850 and 1000 degrees centigrade, and carbonitrided layers produced at a temperature of 850 degrees centigrade. We also examined the biocompatibility of the layers by in vitro tests to determine the number and morphology of human fibroblasts, by in vivo tests performed on rabbits, and by measuring the corrosion resistance under biological conditions. The results obtained show that the layers are nontoxic, well tolerated under the conditions of both laboratory cultures and living organisms, and that they provide good protection against biological corrosion. The glow discharge assisted treatments permit producing layers of good biocompatibility and precisely specified performance properties such as the microstructure, phase composition, chemical composition and topography.
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
57--61
Opis fizyczny
Bibliogr. 19 poz., rys.
Twórcy
autor
- Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej
autor
- Instytut Pomnik „Centrum Zdrowia Dziecka” w Warszawie
autor
- Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej
autor
- Instytut Pomnik „Centrum Zdrowia Dziecka” w Warszawie
- Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej
Bibliografia
- 1. Kasemo B., Lausmaa J.: Surface Science Aspects on Organie Biomaterials. CRC Crit. Rev. Biocomp. 2 (1986) 335
- 2. Sennerby L., Thompson P., Ericson L. E.: Early Tissue Response to Titanium Implants Inserted in Rabbit Cortical Bone. G. Mater. 4(1993)4
- 3.Grossman F.: Zastosowanie tytanu i jego stopów w medycynie. Materiały I Konf. Biomateriałów w Stomatologii, Ustroń, 1995, 40
- 4. Marciniak J.: Zagadnienia optymalizacji i strategii rozwoju biomateriałów dla chirurgii kostnej. Inżynieria Materiałowa 4 (1991) 94
- 5. Williams D. F.: Titanium: Epitome of biocompatibility or caux for concem. J. Bone Joint Surg. 76 (3), (1994) 348
- 6. Michalik R., Łaskawiec J., Liberski P.: Perspektywy i kierunki rozwoju zastosowania stopów tytanu w medycynie. Materiały Konf. Tytan i jego stopy, 27
- 7. Jacobs J. J., Skipor A. K. et al.; Release and Excretion of Metal in Patients who have a total hip-replacement component made of titanium base alloy. J. Bone Joint Surg. 73A (1991) 1475
- 8. Wang R. R., Tenton A.: Titanium for prosthodontic applications: A review of the literature. Prosthodontics, 27 (1996) 401
- 9. Lalor P. A., Revell T.: T-lymphocytes and titanium aluminium vanadium (TiAlV) alloy: evidence for immunological events associated with debris deposition. Clin. Materials, 12 (1993) 555
- 10. Haynes D. R., Rogers S. D., Hay S. et al.: The differences in toxicity and release of bone-resorbing mediators induced by titanium and cobaltchromium alloy wear particles. J. Bone Joint Surg. (Am), 75 A (1993) 825
- 11. Shinto Y., Uchida A., Yoshikawa H. et al.: Inguinal lymphadenopathy due to metal release from prosthesis: a case report. J. Bone Joint Surg. (Br), 75B (1993) 266
- 12. Jones T. K., Hansen C. A. et al.; Dental Implications of Nikel Hypersensitivity. J. Prosthet. Dent. 56 (1986) 507
- 13. Lausmaa J., Ask M. et al.: Preparation and analysis of Ti and alloyed Ti surfaces used in the evaluation of biological response. Biomaterials Biomedical Devices, vol. 110, Eds. J. S. Giammare and B. L. Hanker, Pittsburgh, Pennsylvania, 1989, 647
- 14. Wierzchoń T., Fleszar A. et al.: Plasma diffusion treatments of titanium alloys under glow discharge conditions. Proceed. 4th ASM Heat Treatment and Surface Engineering Conf., Florence 1998, vol. 3, 1
- 15. Am. van Raay J. J., Rozing P. M. at al.: Biocorapatibility of wear resistant coatings in ortophedic surgery, in vitro testing with human fibroblast cel cultures. J. of Mat. Science: Materials in Medicine 6 (1996) 80
- 16.Marton P. H., Bell T.: Surface Engineering of Titanium. Memones et Etudis Scientifiques Revue de Metalurgie, 1989, 735
- 17. Polska Norma PN-83/H-04302, 1983
- 18. Czarnowska E., Wierzchoń T., Maranda-Niedbała A.: Properties of Surface Layers on Titanium Alloy and Their Biocompatibility in vitro Test, Advances in Materials and Processing Techniologies, Ed. M. Andritschky, AMPT97, Guimares, Portugal, vol. 1, 1997, 329
- 19. Czarnowska E., Wierzchoń T.: Improvement of titanium alloy for biomedical applications by nitriding and carbonitriding processes. Proceed. 14th Inter. Congrers on Electron Microscopy, Cancun, Mexico 1998, 223
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BOS3-0001-0024