Badania własności warstwy węglowej na powierzchni implantów z odlewniczego stopu Co-Cr-Mo.

Paszenda, Z.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Badania własności warstwy węglowej na powierzchni implantów z odlewniczego stopu Co-Cr-Mo.

Autorzy

Paszenda Z.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Investigations of the carbon coating properties on a surface of the implants made from the Co-Cr-Mo casting alloy.

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy skoncentrowano się nad pokryciami węglowymi, które jak wykazały badania ostatnich lat cechują się korzystnymi własnościami fizykochemicznymi w środowisku tkanek i płynów ustrojowych. Zbadano wpływ struktury odlewniczego stopu Witalium oraz sposobu przygotowania jego powierzchni na własności fizykochemiczne warstwy nanokrystalicznego węgla wytworzonej w procesie RF CVD. Badaniom poddano stop w stanie lanym oraz przesyconym. Zróżnicowanie sposobu przygotowania powierzchni próbek osiągnięto poprzez proces szlifowania, polerowania elektrolitycznego oraz pasywacji. Wyniki przeprowadzonych badań odporności na korozję wżerową metodą potencjodynamiczną w roztworze fizjologicznym Tyrode'a stopu Witalium z naniesioną warstwą węglową wskazują na jej współzależność ze strukturą stopu. Warstwa węglowa naniesiona w warunkach opracowanych w pracy zwiększa prawie dwukrotnie odporność badanego stopu na korozję wżerową w roztworze fizjologicznym Tyrode'a oraz charakteryzuje się dużą przyczepnością warstwy węglowej do metalicznego podłoża. Warunkiem uzyskania warstwy o optymalnych własnościach fizykochemicznych jest odpowiednia struktura stopu składająca się z roztworu Co beta z dużą ilością wydzieleń węglików. Obróbka cieplna, ujednorodniająca skład chemiczny stopu i zmniejszająca ilość wydzieleń węglików, zmniejsza adhezję warstwy węglowej oraz jej odporność na korozję w roztworze fizjologicznym Tyrode'a.

The focuses of this work are the carbon coatings that - as it was shown by results of investigations carried out in last years - have advantageous physical and chemical properties in the tissue and body fluids environment. Influence of the Vitallium casting alloy structure and method of its surface preparation, on physical and chemical properties of the nanocrystalline carbon coating applied in the RF CVD process was investigated. The as cast and saturated alloy was investigated. Diversification of surface preparation methods was obtained by grinding, electrolytic polishing and pasivation. Results of the pitting corrosion resistance tests of the Vitallium alloy with the carbon coating applied carried out using the potentiodynamic method in the Tyrodes physiological solution, indicate its relationship with the alloy structure. Carbon coating applied in conditions worked out in the project, nearly doubles the pitting corrosion resistance of the investigated alloy in the Tyrode's physiological solution, and has a significant adherence to the metallic substrate. The suitable alloy structure consisting of the Co beta solution with multiple carbide precipitations features the condition of obtaining a coating with the optimum physical and chemical properties. Heat treatment, homogenising the alloy chemical composition and decreasing the number of carbide precipitations, decreases the adherence of the carbide coating and its corrosion resistance in the Tyrode's physiological solution.

Słowa kluczowe

warstwa węglowa implant stop odlewniczy kobalt chrom molibden staw biodrowy alloplastyka stawu biodrowego własności mechaniczne własności fizyczne własności chemiczne odporność korozyjna witalium

carbon coating implant casting alloy cobalt chromium molybdenum hip joint hip joint alloplasty mechanical properties physical properties chemical properties corrosion resistance vitallium alloy

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Inżynieria Materiałowa

Rocznik

1999

Tom

R. XX, nr 2

Strony

66--71

Opis fizyczny

Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Paszenda Z.

Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych Politechniki Śląskiej

Politechnika Śląska, Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych

Bibliografia

1. Steinemann S.; Corrosion of surgical implants in vivo, in vitro tests. In: Advances in Biomaterials, t.1. Ed. Wintenet al. John Viley Sons, Chichester 1980
2. Ungenthn M., Winkler-Gniewek W.: Toxikologie der Metalle und Biokompatibilität metalischen Implantwerkstoffe. Zeitschrift fur Orthopaedic, 1984, 122, s. 99
3. Marciniak J.: Biomateriały w chirurgii kostnej. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1992
4. Marciniak J. i inni: Biomechaniczne, metaboliczne i bioelektroniczneaspekty złamań. Praca badawcza Instytutu Metaloznawstwa i Spawalnictwa Politechniki Śląskiej, NB-206/RMT-2/86. Problem P R. II. 13.3.3
5. Wiliams D. F.: Biocompatibility of Orthopaedic Implants. Vol. I, Boca Raton, CRC Press 1982
6. Orgaz F., Rincon J., Campel F.: Materiales Bioceramicos Y biovidros. Bulletin de la Sociedad Espanola de Ceramica y Vidrio, 1987,16,1, s. 13
7. Hench L.: Bioceramics: From concept to clinic. Journal of American Ceramic Society 1991, 74, 7, p. 1487
8. Gabriel E., Henrich H.: Der Verbund von Implantatwerkstoffen mit dembiologischen Organismus: eine Strategie zur Bearbeitung aktueller Probleme und ihre Untersuchungsmethoden, in: G. Ondracek (red.): Verbundwerkstoffe stoffverbunde in Technik und Medizin. Infoimationsgesellschaft-Verlag, Oberursel 1, 1988, Bd 2, s. 67
9. Eversole W.: Patent USA No. 3030187, 3039188, 1962.
10. Spitsyn B., Derjaguin B.: Patent SSSR No. 339134, 1980
11. Aisenberg S., Chabot R.: lon-beam deposition of thin films of diamondlike carbon. Journal of Applied Physics, 1971, 42, s. 2953
12. Holland L.: Patent U.K. No. 1582231, 1976.
13. Enke: Some new results on the fabrication of, and the mechanical, electrcal and optical properties of i-carbon-layers. Thin Solid Films. 1981, 80, s. 227
14. Weissmantel C., Bevilogua K., Breuer K., Dietrich D., Ebersbach V., Rau B.: Preparation and properties of hard i-C and i-BN coatings. Thin Solid Films, 1982, 96, s. 31
15. Sokołowski M., Sokołowska A., Gokieli B., Michalski A., Rusek A.: Reactive pulse plasma crystallization of diamond and diamond-like-carbon. Journal of Crystal Growth, 1979, 47, s. 421
16. Mitura S., Sokołowska A., Szmidt J.: Future applications of diamond films. Archiwum nauki o materiałach, 1993, 14, s. 41
17. Sokołowski M., Sokołowska A., Michalski A., Romanowski R., Rusek-Mazurek A., Wronikowski M.: The deposition of thin films of materials with high melting points on substrate and room temperature using the pulse plasma method. Thin Solid Films, 1981, 80, s. 249
18. Kamo M., Sato Y., Matsumoto S., Setaka N.: Diamond synthesis from gas Dhase in microwave plasma. Journal of Crystal Growth, 1983,62, s. 642
19. Matsumoto S.: Synthesis of diamond in microwave plasma. Journal of Materials Science Letters., 1985, 4, s. 600
20. Sawabe, Inuzuka T.: Growth of diamond thin films by electron – assisted -chemical vapour deposition and their characterization. Thin Solid Filmsp. 1986, 137, 89
21. Mitura S.: Znaczenie elektronów w procesie niskociśnieniowej syntezy diamentu. Zeszyty Naukowe Nr 666. Rozprawa habilitacyjna, Rozprawy Naukowe, z. 182, Politechnika Łódzka, 1992
22. Boba J.: Wpływ wytypowanych powłok ochronnych na odporność korozyjną implantatów ze stali 00H17N14M2A. Praca doktorska. Politechnika Śląska, Gliwice 1992
23. Marciniak J., Boba J., Paszenda Z.: Einfluβ von Passivierungs – und Kohlenstoffschichten auf austenitischen Cr-Ni-Mo Stählen auf die Beständigkeit gegen Lochfraβund Spannungsnβkorrosion. Werkstoffe und Korrosion, 1993, 44, s. 379
24. Mitura E., Mitura S., Niedzielski P., Haś Z., Wołowiec R., Jakubowski A., Szmidt J., Sokołowska A., Louda P., Marciniak J.: Diamondlike carbon coatings for biomedical applications. Diamond and Related Materials, 1994, 3, s. 396
25. Marciniak J., Paszenda Z., Boba J., Koczy B.: Thin carbon layers on implants made of type AISI 316L stainless steel to osteosynthesis. Materials Science and Implants Orthopaedic Surgery, NATO Advanced Study Institute, Crete, Chania, 1994
26. Paszenda Z.: Wpływ struktury podłoża odlewniczego stopu Co-Cr-Mo na własności fizykochemiczne warstwy węglowej. Praca doktorska, Politechnika Śląska, Gliwice, 1996
27. Pauwels F.: Biomechanics of the Locomotor Apparatus, Springer Verlag, Berlin-Heideberg-New York 1990
28. Zhuang L., Langer E.W.: Effects of cooling rate control during the solidification process on the microstructure and mechanical properties of cast Co-Cr-Mo alloy used for surgical implants. Journal of Materials Science 1989, 24, s. 381
29. Zhuang L., Langer W.: Carbide precipitations in cast Co-Cr-Mo alloys used for surgical implants. Zeitschrift fur Metallkunde, 1989, 80, s. 251
30. Bojar Z.: Analiza wpływu struktury na odporność korozyjną i mechanizm pękania stopów kobaltu typu Vitallium. WAT, Warszawa 1992
31. Clemov A., Daniel B.: Solution treatment behaviour of Co-Cr-Mo alloy. Journal of Biomedical Materials Research, 1979, 13, 2, s. 265

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BOS3-0001-0026