Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Microstructural characterization of borided Co-Cr-Mo alloy

Ucar Nazim, Gülüstan Can, Calik Adnan

Advances in Materials Science

|

2021

|

Vol. 21, nr 4(70)

90--98

EN

This study involves the effect of boriding powder composition on the microstructure and hardness of a CoCrMo alloy borided in a solid medium using the powder pack method. To investigate the effect of boriding powder composition, two different commercial boriding agents, Ekabor-HM and Ekabor III, were thoroughly mixed with ferrosilicon powders to form the boriding media. The CoCrMo samples were tightly packed with the Ekabor-HM and Ekabor III boriding powders in stainless steel containers to minimize oxidation. The boriding process was carried out under atmospheric conditions for 9 h in an electrical resistance furnace preheated to 1223 K. X-ray diffraction (XRD) analyses revealed that the surfaces of the borided CoCrMo alloys consisted of a bilayer composed of CoB and Co2B phases and also contained minor amounts of CrB, Mo2B5, and Mo2B. The average thickness of the boride layer in the samples borided with Ekabor HM and Ekabor III powders was 28±4.1 μm and 21±2.3 μm, while the average hardness of the boride layer was 1752±5.3 HV0.1 and 1364±3.8 HV0.1, respectively.

2

Analiza materiałoznawcza deimplantowanego elementu endoprotezy stawu biodrowego

Płatek Marta, Dudek Agata, Ucieklak Jarosław

Engineering of Biomaterials

|

2019

|

Vol. 22, no. 150

2--9

PL

Pomimo postępu jaki dokonał się w ostatnich latach w zakresie endoprotezoplastyk stawu biodrowego jednym z nierozwiązanych do końca zagadnień pozostaje problem aseptycznych i septycznych obluzowań elementów endoprotez. Dlatego stale trwają poszukiwania rozwiązań pozwalających zminimalizować ryzyko zapaleń okołoprotezowych i aseptycznych obluzowań endoprotez. Przedmiotem badania był trzpień endoprotezy Mittelmeiera usunięty z powodu aseptycznego obluzowania po 16 latach od wszczepienia. Przeprowadzano analizę strukturalną wykorzystując mikroskop świetlny i skaningowy oraz zbadano skład chemiczny materiału, z którego wykonano implant. Dokonano również oceny stopnia degradacji jego powierzchni. Analiza składu chemicznego porównana do pierwotnego składu tego trzpienia ujawniła, iż bezpośredni kontakt implantu z płynami ustrojowymi i żywą tkanką wpływa na zmianę ilościową poszczególnych pierwiastków. Mikroskopia skaningowa elektronowa ujawniła na metalowym trzpieniu liczne wżery, pęknięcia oraz ubytki powstałe na skutek zużycia oraz korozji. Wykonane badania wykazały, że nie tylko implant osadzony w kości oddziałuje na okoliczne tkanki, ale zachodzą zmiany również w obrębie wszczepionego implantu. Bezpośrednią przyczyną obluzowania implantu była osteoliza związana z nagromadzeniem w przestrzeni pomiędzy implantem a kością elementów zużycia korozyjnego i erozyjnego. Na podstawie zebranych danych z Oddziału Chirurgii Urazowo-Ortopedycznej Szpitala Czerniakowskiego Sp. z o.o. w Warszawie wykonano ponadto analizę statystyczną przeprowadzonych endoprotezoplastyk pierwotnych i rewizyjnych oraz występujących powikłań, ze szczególnym uwzględnieniem obluzowań elementów endoprotez, które wymagały operacji rewizyjnych.

EN

Despite the progress that has been made in recent years in the field of hip joint endoprostheses, the problem of aseptic and septic loosening of endoprosthetic elements remains one of the unresolved issues. Therefore, the research on solutions to minimize the risk of periprosthetic inflammations and aseptic loosening of endoprostheses is still ongoing. The subject of the study was a stem of the Mittelmeier’s endoprosthesis removed due to its aseptic loosening after 16 years of implantation. The structural analysis was carried out using a light and scanning microscope and the chemical composition of the implant material was examined. The analysis of the chemical composition compared to the original composition of the stem revealed that direct contact of the implant with body fluids and living tissue affects the quantitative change of individual elements. Scanning electron microscopy revealed numerous pitting, cracks and losses caused by wear and corrosion on the metal stem. The research carried out showed that not only does the implant inserted in the bone affect the surrounding tissue, but there are also changes within the implanted prosthesis. The direct cause of the implant loosening was osteolysis in the space between the implant and the bone, associated with the accumulation of elements of corrosion and erosion wear. Based on the collected results from the Trauma and Orthopaedic Surgery Department of the Czerniakowski Hospital in Warsaw, a statistical analysis of primary and revision endoprostheses and complications was performed, with particular emphasis on the loosening of the endoprostheses elements that required revision surgeries.

3

Fretting corrosion of cobalt and titanium implant alloys in simulated body fluids

Sulej-Chojnacka J., Wielowiejska-Giertuga A., Mróz A., Delfosse D.

Tribologia

|

2016

|

nr 6

149--158

EN

The most important advantage of using modular hip joint endoprostheses is the possibility to adapt the endoprosthesis to the morphology and size of individual patients. However, the additional contact surface is subjected to fretting wear due to mutual micro displacements and the aggressive chemistry of the environment inside the human body (fretting corrosion). Today’s hip endoprostheses are generally composed of a hip stem, a femoral ball head and an acetabular cup (Figure 1). The hip stem is made of stainless steel, CoCrMo or a Ti alloys. The femoral ball head is made of stainless steel, CoCrMo, or a ceramic material. In the case of a modular hip stem, i.e. with a modular neck portion, the materials used are generally CoCrMo and Ti6Al 4V. (The interface between femoral ball head and the acetabular cup is an articulating surface and not the subject of this research project.)

PL

Najważniejszą zaletą stosowania endoprotez modularnych stawu biodrowego jest możliwość adaptacji wymiarowej endoprotezy do osobniczych cech pacjentów. Niemniej, dodatkowa powierzchnia kontaktu narażona jest na zużycie wskutek wzajemnych mikroprzemieszczeń i agresywnego działania środowiska (korozja frettingowa). Współcześnie stosowane endoprotezy stawu biodrowego zbudowane są z trzpienia, głowy oraz panewki (Rys. 1). Trzpień wykonany jest ze stali nierdzewnej, CoCrMo lub stopu tytanu. Głowa endoprotezy wykonana jest ze stali nierdzewnej, COCrMo lub materiału ceramicznego. W przypadku endoprotez modularnych, gdzie połączenie modularne znajduje się w części szyjkowej trzpienia endoprotezy, w większości stosowanymi materiałami są CoCrMo oraz Ti6Al4V. W ramach niniejszej pracy dokonano badań porównawczych odporności na korozję frettingową trzech najczęściej spotykanych skojarzeń materiałowych występujących w połączeniach modularnych endoprotez całkowitych stawu biodrowego (CoCrMo-CoCrMo, CoCrMo-Ti6Al4V i Ti6Al4V-Ti6Al4V). Badania przeprowadzono z zastosowaniem testera tribologicznego pracującego ślizgowo w ruchu posuwisto-zwrotnym, zintegrowanego z potencjostatem wyposażonym w układ trójelektrodowy. Skojarzenie badawcze składało się z nieruchomego trzpienia dociskanego stałą siłą do płytki wykonującej ruch posuwisto-zwrotny z zadaną częstotliwością i amplitudą. Testy przeprowadzono w środowisku roztworu wodnego surowicy bydlęcej w temperaturze 37°C. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że największą odporność korozyjną w warunkach statycznych wykazywała para trąca: CoCrMo-CoCrMo, natomiast najniższą wartość ΔE CoCrMo-Ti6Al4V. Potwierdzono także występowanie korelacji pomiędzy intensywnością procesu depasywacji spowodowanego niszczeniem mechanicznym warstwy wierzchniej a wartościami oporów tarcia w systemie tribologicznym.

4

Wybrane zagadnienia współpracy UHMW PE z tkanką kostną

Sobociński M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2015

|

T. 21, Nr 3 (165)

294--296

PL

Praca obejmuje tematykę zastosowania endoprotez połowicznych obejmujących skojarzenie: głowa metalowa - naturalna panewka lub też głowa wykonana z UHMWPE i naturalna panewka. W pracy podano wyniki przeprowadzonych analiz mające na celu określenie parametrów współpracy tkanki z materiałami stosowanymi w implantologii. Określano opory tarcia w zamodelowanych układach oraz krzywe zużycia dla tych par trących.

EN

The paper includes the subject areas of application of partial endoprostheses composed of either metal head and natural cup, or UHMWPE head and natural cup. The paper includes empirical results of the analysis conducted to designate parameters of cooperation between the tissue and implanted materials. Friction resistances in modelled sets as well as curves of the wear have been assigned for the friction pairs.

5

Rozkład naprężeń występujących w węźle tarcia endoprotezy całkowitej dwuprzedziałowej stawu kolanowego

Nabrdalik M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2015

|

T. 21, Nr 3 (165)

275--278

PL

W pracy dokonano analizy rozkładu naprężeń występujących w węźle tarcia endoprotez dwuprzedziałowych (dwukłykciowych) stawu kolanowego. Analiza ta została przeprowadzona za pomocą obliczeń numerycznych. Zastosowanie metody elementów skończonych, pozwala na obliczenie i przedstawienie rozkładu naprężeń w poszczególnych elementach modelu obliczeniowego.

EN

The paper presents the numerical analysis of stress occurring in the friction node of bi-condylar knee endoprostheses. The Finite Elements Method allows to calculate and present the stress distribution in all elements of the computing model.

6

Struktura i właściwości stopu CoCrMo spiekanego metodą SPS

Miler M., Garbiec D., Saternus M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 9

632-637

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych oraz analizy struktury spieków z proszku stopu CoCrMo (ASTM 75) wytworzonych metodą iskrowego spiekania plazmowego. Spiekanie realizowano w temperaturze 1050ºC z szybkością nagrzewania 100°C/min, przy ciśnieniu prasowania wynoszącym 100 MPa. Czas spiekania wynosił odpowiednio 5, 10 i 15 minut. Na podstawie uzyskanych wyników badań wykazano wpływ czasu spiekania na właściwości mechaniczne spieków. Największą twardością (381 HV0.5) oraz wytrzymałością na rozciąganie (1280 MPa) i na ściskanie (1847 MPa) odznaczają się próbki spiekane w czasie 5 minut.

EN

The paper presents results of strength and structural tests of sintered samples made of CoCrMo powder alloy (ASTM F75) and received by spark plasma sintering. The sintering process was carried out at a temperature of 1050ºC, using a heating rate of 100°C/min under compaction pressure of 100 MPa. Samples were sintered at different times − 5, 10 and 15 minutes. On the basis of research results was rated the impact of sintering time on the mechanical properties of obtained sintered samples. The samples sintered in time 5 minutes had the highest hardness (381 HV0.5), tensile strength (1280 MPa) and compressive strength (1847 MPa).

7

Influence of the casting temperature on dental Co-base alloys properties

Reimann Ł., Dobrzański L.A.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2013

|

Vol. 60, nr 1

5--12

EN

Purpose: The goal of the study is to find the relationship between the value of casting temperature on corrosion resistance, hardness and mechanical properties of two Co-Cr-Mo alloys Remanium 2000+ and Wirobond LFC used in dentistry. Design/methodology/approach: Realized investigations starts from preparing the mould and cast two CoCrMo alloys in 1430, 1440, 1450 and 1460°C. Electrochemical corrosion research were made in water centre which simulated artificial saliva environment, by recording of anodic polarization curves with use the potentiodynamic methods. The compression strength, yield strength and unit shortening was evaluated during the static compression tests on multi-role testing machine MTS. Hardness test were obtained by use the microhardness FM ARS 9000 FUTURE TECH Vickers methods with load 1 kg. Findings: The manufacturing conditions for the Co-Cr-Mo alloys are one of the possible method which effects in increase or decrease of the safety factor in construction. Realized research of the increasing casting temperature about 10-20°C in regard to conditions offered by producer was found that hardness and corrosion resistance change only in small value, while corrosion current of samples casted from 1460°C increase by one order of magnitude to casting from 1430°C. Increase or decrease casting temperature results in decrease the mechanical properties yield strength and compression strength for both alloys. Practical implications: Scientific research of the cobalt alloys used on the dentures confirmed that casting temperature as one of the condition during the manufacturing influence on the most important useful properties like corrosion resistance, strength of the prosthetic constructions and machinability of the CoCrMo alloys. Originality/value: The paper presents an effect of correct selection the casting temperature, on the most important properties of CoCrMo alloys use in dental engineering.

8

The mechanical properties of PVD coatings deposited on nitrided CoCrMo alloy

Ortega-Saenz J.A., Hernandez-Rodriguez M.A.L., Michalczewski R., Smolik J., Szczerek M.

Tribologia

|

2010

|

nr 3

173-186

EN

The paper concerns the evaluation of mechanical properties of the composite: 'nitrided layer-PAPVD coating' created on CoCrMo alloy intended for biotribological applications. Five nitriding processes with varying nitriding potential (p(N2/H2) =1.0, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0) were selected for optimising. The modulus of elasticity and nanohardness of nitrided layers were measured by nanoindentation. Cross-sections were examined by means of scanning electron microscopy (SEM) in order to determine the thickness and the uniformity of the affected zone after nitriding. The change in surface roughness was studied with the help of 3D roughness parameters obtained by atomic force microscopy (AFM) and the phase composition was determined by means of X-ray diffraction (XRD). It was found that the most suitable properties of the surface layer were achieved by nitriding at p(N2/H2) = 2.5. CrN as well as multilayer (TiN/CrN)x3 PAPVD coatings were deposited onto the substrates with and without nitiriding for evaluation of the nitriding effect on the adhesion. CoCrMo alloy nitrided sample was included for comparison. All these conditions were characterised by means of AFM, nanohardness, SEM, and scratch test. The duplex technology applied to CoCrMo orthopaedic alloy allows for a significant increase of the adhesion of the PAPVD coatings and the improvement of the load carrying capacity of the CoCrMo orthopaedic alloy.

PL

Artykuł dotyczy oceny mechanicznych właściwości kompozytu warstwa azotowana/powłoka PVD utworzonego na stopie ortopedycznym CoCrMo stosowanym w aplikacjach biotribologicznych. Przeprowadzono optymalizację procesu azotowania dla potencjału azotowego wynoszącego (p(N2/H2) = 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 i 3,0). Dla uzyskanych warstw azotowanych wykonano pomiary modułu elastyczności i nanotwardości. W celu oceny grubości i jednorodności uzyskanych warstw wykonano obserwacje mikroskopowe (SEM) przekrojów poprzecznych. Zmiany chropowatości powierzchni zostały ocenione za pomcą stereometrycznych parametrów mierzonych z wykorzystaniem mikroskopii sił atomowych (AFM), natomiast zmiany składu fazowego za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Uzyskane wyniki wskazały, że najkorzystniejsze właściwości warstwy wierzchniej uzyskano dla potencjału p(N2/H2), wynoszącego 2,5. Dokonano oceny wpływu azotowania podłoża na adhezję powłoki CrN oraz (TiN/CrN)x3 osadzanych metodą PAPVD z wykorzystaniem technik AFM, nanotwardościomierza, SEM oraz scratchtestu. Wykazano, że technologia duplex stosowana do ortopedycznego stopu CoCrMo? pozwala na znaczne zwiększenie adhezji powłok PAPVD oraz poprawę jego właściwości przeciwzużyciowych.

9

Aspekty technologiczne otrzymywania kompozytów szklano-metalicznych na osnowie stopu implantacyjnego Co-Cr-Mo

Oksiuta Z., Dąbrowski J. R., Szczepanik S.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 11

306-310

PL

Przedstawiono wyniki badań wybranych właściwości mechanicznych (wytrzymałości na ściskanie, twardości) kompozytów otrzymanych na bazie stopu Co-Cr-Mo z różną zawartością bioszkła (5,10,15% mas.). Wstępnie prasowane jednostronnie i spiekane próbki poddano dwóm różnym metodom dogęszczania: doprasowaniu obwiedniowemu na zimno wraz z obróbką cieplną i kuciu na gorąco w temperaturze 1150°C. Przeprowadzone badania wykazały, że dodatek bioszkła, w obu przypadkach, powoduje zmniejszenie gęstości, wytrzymałości na ściskanie oraz ciągliwości próbek. Z analizy struktury otrzymanych materiałów wynika, że cząstki bioszkła nie łączą się trwale z metaliczną osnową stopu, co ma wpływ na właściwości wytrzymałościowe kompozytów. Porównując obie metody dogęszczenia, korzystniejsze wyniki otrzymano po kuciu na gorąco.

EN

The results of microstructure and mechanical properties of Co-Cr-Mo alloy-based biocomposites with different contents (5, 10,15% wt.) of bioglass addition (15% CaO, 9% P2O5, 76% SiO) [7, 8] have been studied. The Co-Cr-Mo alloy powder after blending with bioglass was singleaction pressed and sintered in the argon atmosphere at the temperature 1230°C. The morphology of powder particles is shown in Figure 1. The sinters were divided into two groups. The first group of samples was cold repressed on PXW100A rotary press and heat treated at the temperature of 1230°C. The microstructure and mechanical properties of samples are presented in Figure 3 and Table 2. The second group of speciments was hot forging at the temperature of 1150°C. The results of structural examination and mechanical properties are shown in Figures 4, 5 and Table 3. The most homogenous structure was obtained with 5% wt. of the bioglass additions. With the increase of bioglass contents the homogeneity and mechanical properties (ultimate compressing strength and hardness) decrease. The structure invesligation revealed that the bioglass particles are not sufficient settled in the metallic matrix (Fig. 4d). Comparing two methods of repressing significantly better properties of the samples were obtained after hot forging.