Preparation and corrosion properties of Ti-45S5 Bioglass nanocomposites with electrochemically modified surface

• Autorzy: Jakubowicz J. , Jurczyk K. , Adamek G. , Jurczyk M.

Warianty tytułu

PL

Wytwarzanie i odporność korozyjna nanokompozytów Ti-bioszkło 45S5 z elektrochemicznie zmodyfikowaną powierzchnią

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Formation of porous layer on Ti-10 vol. % 45S5 Bioglass nanocomposites during electrochemical etching at 10 V for 30 min in 1 M H3PO4 + 2% HF electrolyte and subsequent deposition of hydroxyapatite were studied. Anodic etching results in surface roughening with pits up to 5 um diameter. Subsequent cathodic electrochemical treatment at -1.5 V for 60 min results in hydroxyapatite (HA) deposition, useful for osseointegration. The source of Ca and P were two types of electrolytes: 0.1 M HCl + 0.005 M HA and 0.042 M Ca(NO3)2 + 0.025 M (NH4)2HPO4 + 0.1 M HCl. The Ti-glass nanocomposites with HA layer shows good corrosion resistance in simulated body fluids. The corrosion current Ic for porous Ti-glass nanocomposites with HA layer is one order of magnitude better than for Ti-glass without HA. It was found, that anodization and subsequent calcium-phosphate deposition results in better corrosion resistance of the Ti-glass nanocomposites with comparison to the untreated sample.

PL

W pracy przedstawiono wyniki wytwarzania porowatej warstwy na nanokopozytach typu Ti-10% bioszkło 45S5 w procesie elektrochemicznego trawienia w potencjale 10 V przez 30 min w elektrolicie 1 M H3PO4 + 2% HF i następnego osadzania hydroksyapatytu (HA). Po trawieniu uzyskano pory o szerokości do 5 um. HA, korzystny z punktu widzenia osteointegracji, osadzano metodą elektrochemiczną w potencjale katodowym -1,5 V przez 60 min. W procesie zastosowano dwa różne elektrolity stanowiące źródło jonów Ca i P: 0,1 M HCl + 0,005 M HA oraz 0,042 M Ca(NO3)2 + 0,025 M (NH4)2HPO4 + 0,1 M HCl. Nanokompozyty typu Ti-bioszkło wykazują dobrą odporność korozyjną w środowisku symulującym płyny ustrojowe. Odporność korozyjna nanokompozytów po obróbce elektrochemicznej zarówno po trawieniu, jak i po osadzaniu HA, jest lepsza w porównaniu z materiałem wyjściowym.

Słowa kluczowe

EN

titanium nanocomposites; surface treatment; hydroxyapatite; corrosion

PL

nanokompozyty tytanowe; obróbka powierzchniowa; hydroksyapatyt; korozja

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 4
• Strony: 439--441
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jakubowicz J.

autor

Jurczyk K.

autor

Adamek G.

autor

Jurczyk M.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznan University of Technology,

Bibliografia

• [1] Williams D. F., Bone J.: Titanium: epitome of biocompatibility or cause for concern. Jt. Surg. 76 (1994) 348÷349.
• [2] OliveiraN. T. C., Guastaldi A. C.: Electrochemical stability and corrosion resistance of Ti-Mo alloys for biomedical applications. Acta Biomat. 5 (2009) 399÷405
• [3] Bosetti M., Cannas M.: Bioactive glasses induces bone marrow stromal cells differentiation. Biomaterials 26 (2005) 3873÷3879.
• [4] Niespodziana K., Jurczyk K., Jurczyk M.: Mechanical and corrosion properties of titanium-hydroxyapatite nanocomposites. Sol. St. Phenom. 151 (2009) 217÷221.
• [5] Albrektsson T., Branemark P. I., Hansson H. A., Lindstrom J.: Titanium implants: requirements for ensuring a long-lasting, direct bone to implant anchorage in man. J. Acta Orthop. Scand. 52 (1981) 155÷170.
• [6] Wennerberg A., Albrektsson T., Andersson B.: An animal study of c.P. Titanium screws with different surface topographies. J. Mater. Sci. Mater. Med. 6 (1995) 302÷309.
• [7] Ellingsen J. E.: Titanium implants with flouride improves their retention in bone. J. Mater. Sci. Mater. Med. 6 (1995) 749÷753.
• [8] Ryan G., Pandit A., Apatsidis D. P.: Fabrication methods of porous metals for use in orthopaedic applications. Biomaterials 27 (2006) 2651÷2670.
• [9] Lee B.-H., Lee Ch., Kim D.-G., Choi K., Lee H., Kim Y. D.: Effect of surface structure on biomechanical properties and osseointegration. Mat. Sci. Eng. C 28 (2008) 1448÷1461.
• [10] Jakubowicz J.: Formation of porous tiox biomaterias in H3PO4 electrolytes. Electrochem. Commun. 10 (2008) 735÷739.
• [11] Tsuchiya H., Macak J. M., Taveira L., Balaur E., Ghicov A., Sirotna K., Shmuki P.: Self-organized TiO2 nanotubes prepared in ammonium fluoride containing acetic acid electrolytes. Electrochem. Commun. 7 (2005) 576÷580.
• [12] Jakubowicz J., Jurczyk K., Niespodziana K., Jurczyk M.: Mechanoelectrochemical synthesis of porous ti-based nanocomposite biomaterials. Electrochem. Commun. 11 (2009) 461÷465.
• [13] Oh I. H., Nomura N., Chiba A., Murayama Y., Masahashi N., Lee B.-T., Hanada S.: Microstructures and bond strengths of plasma-sprayed hydroxyapatite coatings on porous titanium substrates. J. Mat. Sci.: Mat. in Med. 16 (2005) 635÷640.
• [14] Kuo M. C., Yen S. K.: The process of electrochemical deposited hydroxyapatite coatings on biomedical titanium at room temperature. Mat. Sci. Eng. C 20 (2002) 153÷160.
• [15] Jurczyk K., Niespodziana K., Jurczyk M. U., Jurczyk M.: Synthesis and characterization of titanium-45s5 bioglass nanocomposites. Mater. Design 32 (2011) 2554÷2560.