Chosen properties of Titanium biomaterials with modified surface

• Autorzy: Januś M. , Kyzioł K. , Jonas S.

Warianty tytułu

PL

Wybrane właściwości użytkowe modyfikowanych powierzchni biomateriałów metalicznych na bazie tytanu

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja Naukowo-Techniczna "Antykorozja : Systemy - Materiały - Powłoki" (19 ; 30.03-01.04.2011 ; Ustroń, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work modifications of technical Titanium CP ASTM Grade2 and Titanium alloy Ti6Al4V with a-C:N:H and i a-SiCxNy(H) layers were studied. The layers were plasmachemically deposited in RF CVD - MW-CVD system with application of CH4, N2, SiH4 as gaseous reagents. Morphology, chemical composition and structure of the modified surfaces were analyzed. Furthermore, the corrosion resistance, tribological properties and biocompatibility were investigated. A comparison of operational panectus of unmodified samplesand the samples after surface treatment was made. Chemical composition and surface structure (before and after modification, and after exposition in Ringer solution) were investigated with SEM, XPS, FT IR methods. The of corrosion resistance was studied with application of polarization techniques, potential dynamic and DC measurements, all made in Ringer solution. The quantities of the components scoured off the alloy into the solution were evaluated with AAS method. Tribological parameters were measured with Micro-Combi-Tester and ball-on- disc tribotester. Biocompatibility of the deposited layers was analysed in the test of the growth of bone cells on the surface. The present studies allowed explaining an influence of the chemical composition and structure of the a-C:N:H and i a-SiCxNy(H) layers on the corrosion of titanium and its Ti6Al4V alloy in physiological liquids. Furthermore, it was possible, on the basis of the obtained result, to indicate directions the surface modifications ensuring optimization on their usable properties as biomaterials.

PL

W tej pracy były badane materiały takie jak tytan CP ASTM Grade2 i stop tytanu Ti6Al4V pokryte warstwami a-C:N:H i a-SiCxNy(H). Warstwy te zostały nałożone technikami plazmo chemicznymi przy zastosowaniu systemu RF CVD - MW-CVD. Jako odczynniki gazowe wprowadzano: CH4, N2, SiH4 oraz obojętny nośnik Ar. Poddano analizie morfologię, skład chemiczny i strukturę zmodyfi kowanych powierzchni. Ponadto zbadano odporność na korozję, właściwości tribologiczne i biokompatybilność. Następnym krokiem było porównanie tak zmodyfikowanych materiałów z próbkami wyjściowymi. Skład chemiczny i struktura powierzchni (przed i po modyfikacji oraz po ekspozycji w roztworze Ringera) zostały zbadane przy użyciu metod: SEM, XPS, metody FT IR. Odporność korozyjną materiałów oceniono na podstawie przyspieszonych technik polaryzacyjnych w roztworze Ringera oraz na podstawie analizy tego roztworu po ekspozycji próbek badanych materiałów metodą AAS. Właściwości mechaniczne badano przy użyciu urządzenia Mikro-Combi-Tester oraz tribotesteru typu kula-tarcza. Biokompatybilność zdeponowanych warstw była analizowana w badaniu wzrostu komórek kostnych na powierzchni. Tak przeprowadzone badania pozwoliły na wyjaśnienie wpływu składu chemicznego i struktury warstw a-C:N:H i i a-SiCxNy(H) na korozję tytanu i jego stopu Ti6Al4V w płynach fizjologicznych. Ponadto można, w oparciu o otrzymane wyniki wskazać kierunki modyfikacji powierzchni zapewniające optymalne właściwości pozwalające na zastosowanie tych metali jako biomateriałów.

Słowa kluczowe

EN

titanium; titanium alloys; corrosion; chemical vapour deposition; plasma

PL

tytan; stopy tytanu; korozja; chemiczne osadzanie z fazy gazowej; plazma

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 4-5
• Strony: 214--219
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il.

Twórcy

autor

Januś M.

autor

Kyzioł K.

autor

Jonas S.

• Faculty of Materials Science and Ceramics, AGH University of Science and Technology, Kraków,

Bibliografia

• 1. S. Błażewicz, L. Stoch; "Biomaterials"; in ed. M. Nałęcz; "Biocybernetic and Biomedical Engineering 2000"; Vol 4; EXIT; Warszawa; 2003.
• 2. J. Marciniak, "Biomaterials"; Publisher of Silesia University of Technology; Gliwice; 2002.
• 3. T. Wierzchoń, E. Czarnowska, D. Krupa; "Surface engineering in production Titanium biomaterials"; Printing house of Warsow University of Technology; Warszawa; 2004.
• 4. J.B. Bruski, A.F. Moccia, S.R. Pollack, E. Kerastoff; J. Dent. Res.; 58; 1979; 1953.
• 5. B.D. Boyan, T.W. Humbert, K. Kiestrett et al.; Cells component; 5; 1995; 323.
• 6. B.D. Boyan, S. Lassdorfer, L. Wang et al.; Eur. Cell Mater.; 3; 2003; 15.
• 7. D.L. Numikowski, P.V. Cohran, F.L. Higgenbottom et al.; Chin. Oral. To apply Res.; 7; 1996; 240.
• 8. D. Buser, R. Herieslene - Stern, J.P. Bernard et al.; Chin. Oral. To apply Res.; 8; 1997; 161.
• 9. J. Breme, Mem. Sci. Rev. Metall.; 10; 1988; 625.
• 10. J.J.A.M. van Raay, P.M. Rozing et al., 'Titanium in medicine'; Springer Verlag; Berlin-Heiden; 2001.
• 11. E. Broitman, W. Macdonald, N. Hellgren et al.; Diamond and related materials; 9 (2000); 1984 - 1991.
• 12. K. Dul, I. Łagosz, S. Jonas, W. Ptak; Materials Engineering; 4 (123), rok XXII; Gdańsk-Jurata; 2001; 296.
• 13. D.J. Blackwood, S.K.M. Choi; Corros. Sci.; 44; 2002; 395.
• 14. M. Pourbaix; Atlas of Electrochemical Equilibria; Pergamon Press 1966.
• 15. C.E.B. Biaggio, S.R. Marino, R.C. Rocha-Filho, N. Bocchi; Electrochemica Acta; 51 (2006); 6580-6583.
• 16. A. Ścisłowska-Czarnecka, E. Menaszek, E. Kołaczkowska, M. Januś, B. Stypuła; Engineering of Biomaterials; 81-84; Vol XI; December 2008; 126.
• 17. M. Januś; Doctoral thesis "Corrosive resistance nandothet usable properties of mofifical surfaces of metalic biomaterials"; AGH-University of Science and Technology; Cracow 14.12.2009.