Texture and microstructure of HAp thin layers on Ti6Al4V

• Autorzy: Major B. , Mróz W. , Wierzchoń T. , Lackner J. M. , Bonarski J. T. , Pawłowski A.

Warianty tytułu

PL

Tekstura i mikrostruktura cienkich warstw HAp na podłożu Ti6A14V

• Konferencja: Symposium on Texture and Microstructure Analysis of Functionally Graded Materials SOTAMA-FGM (October 3-7, 2004 ; Kraków, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A new biocompatybile HAp/TiN multilayer coatings were developed by a multiplex technology comprising glow discharge nitriding and pulsed laser deposition. Glow discharge method was used to fabricate TiN interlayer on the Ti6Al4V substrate. Alternately depositing TiN and HAp layers on Ti6Al4V substrates applied to prevent direct contact of the human tissue with metallic substrates. Coatings bioinert implants with bioactive hydroxyapatite ceramics oers a potential for biological interaction between the bone and the coated implant, which enables positive biological/chemical material connections. With the objective of producing a new generation of biomaterials, titanium alloys submitted to glow discharge nitriding were used as a substrate for hydroxyapatite coating, deposited by the pulsed laser deposition method. Hydroxyapatite (HAp) layers were deposited at 250C by means of the Nd-YAG laser (lambda = 1064nm) working at the repetition of 10Hz. Stoichiometry of the HAp target was generally transferred to the Ti6Al4V/TiN substrate. However, a respectively high volume fraction of amorphous phase was formed due to not high enough temperature for full crystallization (250C) which was stated on the basis of XRD examinations. Contribution of the gas flow in the reactive chamber was stated in relation to the observed crystallographic texture. The performed AFM studies revealed that the high level of crystallization has been obtained when oxygen was introduced into the reactive chamber.

PL

Nowe wielowarstwowe powłoki HAp/TiN uzyskano multipleksową technologią azotowania jarzeniowego i osadzania laserem impulsowym. Azotowanie jarzeniowe zastosowano w celu wytworzenia warstwy TiN na stopie Ti6Al4V celem zabezpieczenia bezpośredniego kontaktu tkanki z metalowym podłożem. Powłoka bioobojętnego implantu z bioaktywną hydroksyapatytowa ceramiką stwarza potencjalną możliwość biologicznego oddziaływnia pomiędzy kością a powłoką implantu. Nowa generacja biomateriału na bazie stopu tytanu uzyskana została osadzając hydroksyapatyt metoda PLD na uprzednio poddany azotowaniu jarzeniowemu podłoże metaliczne. HAp osadzano w temperaturze 250C laserem Nd:YAG przy repetycji 10 Hz. Uzyskano bliskie stechiometrii fazy HAp na podłożu Ti6Al4V/TiN. Metodą XRD stwierdzono obecność pewnego udziału fazy amorficznej ze względu na niewystarczająco wysoką temperaturę do pełnej krystalizacji. Stwierdzono wpływ wielkości przepływu gazu w komorze reakcyjnej na teksturę krystalograficzną. Badania mikroskopią sił atomowych (AFM) ujawniły wysoki stopień krystaliczności przy maksymalnym przepływie tlenu.

Słowa kluczowe

EN

glow discharge nitriding; biocompatybile HAp/TiN coatings; HAp thin layers on Ti6A14V

PL

azotowanie jarzeniowe; wielowarstwowe powłoki HAp/TiN; cienkie warstwy HAp na podłożu Ti6A14V

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 50, iss. 1
• Strony: 189--199
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Major B.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. A. Krupkowskiego, PAN, 30-059 Kraków, ul. Reymonta 25

autor

Mróz W.

• Instytut Optoelektroniki, Wojskowa Akademia Techniczna, 01-489 Warszawa, ul Kaliskiego 2

autor

Wierzchoń T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej. Politechnika Warszawska, 02-507 Warszawa. ul. Wołoska 141

autor

Lackner J. M.

• Joanneum Reasearch Forschungsgesellschaft MBH. Laser Center Leoben. A-8010 Graz. Steyrergasse 17 Austria

autor

Bonarski J. T.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. A. Krupkowskiego, PAN, 30-059 Kraków, ul. Reymonta 25

autor

Pawłowski A.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. A. Krupkowskiego, PAN, 30-059 Kraków, ul. Reymonta 25

Bibliografia

• [1] Materials Technology Foresight in Biomaterials; [U.K] Institute of Metals 1995.
• [2] W. Bonfield, Department of Materials Science, University of Cambridge, Cambridge CB2 3QZ, United Kingdom. www.mpg.de/pdf/europeanWhiteBook/wb.materials.072.076.pdf.
• [3] J. M. Fernandez-Paradas, L. Cleries, G. Sardin, J. L. Morenza, Characteritation of calcium phosphate coatings deposited by Nd:YAG laser ablation at 355nm: influence of thickness. Biomaterials 23, 1984-1994 (2002).
• [4] W. Suchanek, M. Yoshimura, Processing and properties of hydroxyapatite-based biomaterials for use as hard tissue replacement implants. J. Mater. Res. 13, 94-117 (1998).
• [5] J. Koeneman, J. Lemons, P. Ducheyne, W. Lacefield, F. Magee, T. Calahan, J. Kay, Workshop on characterization of calcium phosphate materials. J. App. Biomater. 1, 79-90 (1990).
• [6] B. Major, Ablacja i osadzanie laserem impulsowym, Kraków: Wydawnictwo Naukowe (2002) Akapit.
• [7] J. Marciniak-Biomaterialy. Wyd. I (2002).
• [8] J. M. Fernandez-Pradas, L. Cl’eries, G. Sardin, J. L. Morenza, Characterization of calcium phosphate coatings deposited hy Nd:YAO laser ablation at 355 nm:influence of thickness Biomaterials 23, 1989-1994 (2002).
• [9] W. Mróz, A. Prokopiuk, B. Major, K. Haberko, J. R. Sobiecki, T. Wierzchoń, Hydroxyapatite deposition on nitrided Ti-6A1-4V substrates by means of the ArF laser. Annals of Transplantation 9 (1A), 35-39 (2004).