Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of the Electrochemical Anodizing Parameters on the Microstructure, Microroughness and Microhardness of Anodized Ti-6Al-7Nb

Veselinov Deyan, Skulev Hristo

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 3

1223--1226

EN

This paper presents a study on anodizing titanium alloy Ti-6Al-7Nb in electrolyte of dilute sulfuric acid. The effects of the parameters – voltage, anodizing time, and electrode distance on the anodic film properties have been investigated. The anodic layers are found to become more compact with the increase of the applied voltage in the electrolytic cell. The microstructure, chemical element distribution and mechanical properties, i.e. microroughness and microhardness of the anodic coatings obtained at different operating conditions have been evaluated.

2

Wpływ wielokrotnej sterylizacji na właściwości biomateriałów

Bociąga D., Jastrzębski K., Olejnik A., Świątek L., Marchwicka M.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 136

11--20

PL

Materiały metaliczne, między innymi stopy tytanu posiadają liczne właściwości, które pozwalają na ich częste stosowanie do produkcji wyrobów biomedycznych. Wszystkie urządzenia przeznaczone do celów medycznych przed użyciem muszą przejść proces sterylizacji. W praktyce niektóre z nich mogą być poddane więcej niż jednemu cyklowi sterylizacji przed umieszczeniem w ciele pacjenta. Pomimo tego, że sterylizacja jest jednym ze standardowych procesów, któremu podlegają wszystkie implanty, może być ona przyczyną zmian właściwości powierzchniowych materiału. Celem niniejszej pracy było sprawdzenie, jak proces wielokrotnej sterylizacji wpływa na właściwości powierzchniowe oraz odpowiedź komórkową dla grupy próbek wykonanych z dwóch stopów tytanu: Ti6Al4V i Ti6Al7Nb. Wypolerowane próbki obu stopów zostały poddane jednemu, pięciu oraz dziesięciu cyklom sterylizacji parowej. Próbki zostały przebadane pod kątem morfologii powierzchni (SEM) oraz składu chemicznego (EDS), a także topografii powierzchni (profilometr) oraz zwilżalności (pomiar kąta zwilżania metodą kropli). Badania cytotoksyczności i proliferacji komórek zostały przeprowadzone poprzez wykonanie testu live/dead z wykorzystaniem komórek kościotwórczych linii Saos-2. Przeprowadzone badania dowodzą, że wielokrotna sterylizacja powoduje pojawianie się zanieczyszczeń na powierzchni materiału oraz zwiększenie grubości warstwy tlenkowej. Wartości energii powierzchniowej oraz parametrów chropowatości wzrosły wraz ze wzrostem liczby cykli sterylizacji. Proliferacja komórek na wysterylizowanych próbkach ze stopów tytanu była mniejsza niż w przypadku stali nierdzewnej oraz próbki kontrolnej, chociaż żadna z próbek nie wykazała cytotoksyczności. Porównując dwa przebadane stopy tytanu, mniejsza proliferacja została odnotowana na próbkach Ti6Al7Nb.

EN

Due to their favorable properties, numerous metallic materials, including titanium alloys are chosen for biomedical applications. A final preparation step before the implantation of a metallic biomaterial is sterilization. In fact, some of the devices may undergo a multiple sterilization process before they are placed into the human body. Although sterilization is a part of a standard procedure, it might affect the surface properties of the material. The purpose of this study was to check the influence of multiple sterilization process on surface properties and biological response of two titanium alloys: Ti6Al4V and Ti6Al7Nb. Samples of both alloys were mechanically polished and subjected to 1, 5 or 10 stem sterilization cycles. Representative samples from each group were examined in term of surface morphology (SEM), chemical composition (EDS), topography (profilometer) and wettability (sessile drop technique). Cell proliferation and cytotoxicity assay were carried out with the use of live/dead test of Saos-2 osteoblast-like cells line. Examinations showed that the multiple sterilization process caused occasional appearance of contaminations on the surfaces, as well as increase in the oxide layer thickness. Values of surface energy and surface roughness parameters increased with the increasing number of sterilization cycles. Proliferation of cells on the surface of sterilized titanium alloys was lower than in the case of stainless steel and control sample. At the same time, none of the examined samples showed cytotoxicity. Comparing two titanium alloys, considerably lower number of cells was observed on Ti6Al7Nb surface.

3

Ocena stopnia proliferacji komórek osteoblastopodobnych w kontakcie z powierzchniami stopu tytanu po piaskowaniu do różnego stopnia chropowatości

Bociąga D., Olejnik A., Jastrzębski K., Sobczyk-Guzenda A., Paradowska J.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 134

8--17

PL

Tytan i jego stopy są jednymi z najpopularniejszych biomateriałów metalicznych stosowanych w dzisiejszej implantologii. Mimo licznych zalet tych materiałów, wykonane z nich wszczepy często poddaje się dodatkowej obróbce powierzchni, której celem jest polepszenie integracji implantu z otaczającymi go tkankami. Spośród wielu dostępnych technik, jedną z najczęściej wykorzystywanych komercyjnie jest stosunkowo tania i szybka metoda piaskowania, polegająca na wystawianiu danego przedmiotu na kontakt ze strumieniem przyspieszonych cząstek materiału ściernego. Celem tej pracy była analiza wpływu piaskowania ścierniwem o różnej średnicy ziaren na właściwości obrabianej powierzchni elementów na bazie dwóch popularnych stopów tytanu: Ti-6Al-4V i Ti-6Al-7Nb. W celu scharakteryzowania uzyskanych powierzchni przeprowadzono badania ich topografii, składu chemicznego, chropowatości i zwilżalności. Ponadto, aby sprawdzić potencjalną reakcję organizmu na obecność obrobionych w ten sposób elementów dokonano oceny stopnia proliferacji ludzkich komórek kościotwórczych hodowanych w bezpośrednim kontakcie z przygotowanymi powierzchniami. Otrzymane wyniki wykazały wyraźną zależność pomiędzy stopniem chropowatości i składem chemicznym piaskowanych elementów, a zastosowanym do obróbki rodzajem medium ściernego. Badanie zachowania komórek będących w kontakcie z modyfikowanymi próbkami wykazało obniżoną skłonność osteoblastów do przylegania i namnażania na najbardziej chropowatych powierzchniach.

EN

Titanium and its alloys are very popular metallic biomaterials used for medical implants production. Despite numerous advantages of the bulk material, such implants are very often subjected to additional surface treatment in order to improve their integration within the body tissues. Besides many other available techniques, one of the most frequently used in the commercial sector is a fast and economically profitable process of abrasive blasting. It is a method in which a stream of accelerated particles collides with the implant surface what causes changes in the material properties. The following paper presents differences resulting from sandblasting of Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb specimens with blasting particles varying in size. In order to characterize the outcome of such the treatment, investigations of surface topography, chemical composition, roughness, and wettability were conducted. Finally, the behaviour of the osteoblast- -like cells adhered to the sandblasted Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb surfaces was assessed in order to evaluate potential body response towards the aforementioned materials. The results suggest a strong correlation between surface roughness, its chemistry and the type of blasting medium applied. Evaluation of the cell culture revealed a rapid decrease in cell proliferation rate onto the roughest surfaces.

4

Badanie własności mechanicznych powłoki polimerowej na podłożu ze stopu Ti6Al7Nb

Solarz J., Grygiel-Pradelok M., Kajzer W., Szewczenko J.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2016

|

z. 10

69--74

PL

W pracy przedstawiono wpływ sposobu modyfikacji powierzchni stopu Ti6Al7Nb na własności mechaniczne naniesionej powłoki biodegradowalnego polimeru poli(D,L-laktyd-ko-glikolid) (PLGA). Zakres badań obejmował: pomiary chropowatości oraz obserwacje makroskopowe powierzchni metalowego podłoża oraz obserwacje powierzchni powłoki polimerowej, badanie adhezji do podłoża oraz ultrananotwardości. Badania wykazały istotny wpływ sposobu modyfikowania powierzchni podłoża ze stopu Ti6Al7Nb na własności mechaniczne powłoki polimeru PLGA.

EN

The study describes results of research influence of methods for modifying the surface of the Ti6Al7Nb alloy on the mechanical properties of the applied coating of biodegradable polymer poli(lactid-co-glicolic acid) (PLGA). The research included: assessment of the macroscopic surface of samples in the initial state and after applied polymer coating, measurements of surface roughness of the metal substrate, scratch test and ultrananohardness test. Research has shown a significant impact of used method of modifying metal substrate on mechanical properties of the PLGA coating. The analysis also showed dependence of adhesion polymer coating on roughness of the metal substrate.

5

The chemical digestion of Ti6Al7Nb scaffolds produced by Selective Laser Melting reduces significantly ability of Pseudomonas aeruginosa to form biofilm

Junka A. F., Szymczyk P., Secewicz A., Pawlak A., Smutnicka D., Ziółkowski G., Bartoszewicz M., Chlebus E.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2016

|

Vol. 18, no. 1

115--120

EN

In our previous work we reported the impact of hydrofluoric and nitric acid used for chemical polishing of Ti-6Al-7Nb scaffolds on decrease of the number of Staphylococcus aureus biofilm forming cells. Herein, we tested impact of the aforementioned substances on biofilm of Gram-negative microorganism, Pseudomonas aeruginosa, dangerous pathogen responsible for plethora of implant-related infections. The Ti-6Al-7Nb scaffolds were manufactured using Selective Laser Melting method. Scaffolds were subjected to chemical polishing using a mixture of nitric acid and fluoride or left intact (control group). Pseudomonal biofilm was allowed to form on scaffolds for 24 hours and was removed by mechanical vortex shaking. The number of pseudomonal cells was estimated by means of quantitative culture and Scanning Electron Microscopy. The presence of nitric acid and fluoride on scaffold surfaces was assessed by means of IR and rentgen spetorscopy. Quantitative data were analysed using the Mann–Whitney test (P ≤ 0.05). Our results indicate that application of chemical polishing correlates with significant drop of biofilm-forming pseudomonal cells on the manufactured Ti-6Al-7Nb scaffolds ( p = 0.0133, Mann–Whitney test) compared to the number of biofilm-forming cells on non-polished scaffolds. As X-ray photoelectron spectroscopy revealed the presence of fluoride and nitrogen on the surface of scaffold, we speculate that drop of biofilm forming cells may be caused by biofilm-supressing activity of these two elements.

6

The influence of post-process operations on the mechanical properties of titanium alloy Ti-6Al-7Nb, produced by selective laser melting

Karoluk M., Chlebus E.

Interdisciplinary Journal of Engineering Sciences

|

2015

|

Vol. 3, no. 1

16--19

EN

Even though selective laser melting (SLM) has been available for more than a decade, during few last years the interest in this technology has grown extremely. SLM technology allows to fabricate fully functional and complex metal objects, layer by layer, via selective melting of material using laser beam. However, producing object by melting thin layers of material causes conditions of fast heat removal. This phenomenon leads to equilibrium microstructures, accompanied by the residual stresses which cause the decrease of mechanical properties. The following paper presents the result of research in the field of the influence of the post-process operations, such as machining and heat treatment, on the mechanical properties of alloy Ti-6Al-7Nb build by SLM.

7

Badania własności mechanicznych warstw SiO2 przeznaczonych na implanty stosowane w układzie krwionośnym

Walke W., Basiaga M., Paszenda Z.

Engineering of Biomaterials

|

2014

|

Vol. 17, no. 124

36--41

PL

Jednym ze sposobów zwiększania hemokompatybilności powierzchni biomateriałów tytanowych jest wykorzystanie metody zol-żel dla wytworzenia cienkich powłok tlenkowych na bazie takich pierwiastków jak: Ti i Si. Takie warstwy są bardziej hemokompatybilne, co znacznie ogranicza ryzyko komplikacji związanej chociażby z procesem wykrzepiania. Oprócz poprawy hemokompatybilności istotnym zagadnieniem związanym z wytwarzaniem warstw jest również odpowiedni zespół własności mechanicznych. Zaletą tej metody jest niska temperatura otrzymywania powłoki, co gwarantuje niezmienność własności mechanicznych podłoża metalowego. Dlatego też w pracy przeprowadzono badania własności mechanicznych warstw krzemionkowych naniesionych na powierzchnię próbek z tytanu Grade4 oraz stopu Ti-6Al-7Nb. Próbki poddano obróbce powierzchniowej obejmującej następujące procesy: polerowanie mechaniczne oraz naniesienie warstwy SiO2 metodą zol-żel. Ocenę własności mechanicznych przeprowadzono w oparciu o badania nanotwardości oraz przyczepności warstwy do podłoża. Pomiary nanotwardości przeprowadzono metodą Olivera & Pharra z wykorzystaniem wgłębnika Berkovicha. Z kolei badania przyczepności przeprowadzono metodą zarysowania – scratch test. Do badań wykorzystano platformę otwartą Micro-Combi-Tester firmy CSM Instruments. Przeprowadzone badania wykazały, że warstwa krzemionkowa wytworzona zarówno na powierzchni tytanu Grade4, jak i na stopie Ti-6Al-7Nb posiada identyczne własności mechaniczne. Dodatkowo stwierdzono, że uzyskane wyniki badań adhezji wskazują na małą przyczepność warstwy SiO2 do podłoża zarówno z tytanu Grade 4 oraz stopu tytanu Ti-6Al-7Nb. W obu przypadkach nie wystąpił sygnał emisji akustycznej, co świadczy o niskiej energii wiązania warstwy z podłożem.

EN

One of the ways how to increase haemocompatibility of the surface of titanium biomaterials is an application of sol-gel method in order to create thin oxide layers on the base of such elements as Ti and Si. Such layers are more haemocompatible, which reduces substantially the risk of complications connected with, for example, coagulation process. Apart from improvement of haemocompatibility, an important issue connected with creation of those layers is also proper selection of their mechanical properties. An advantage of that method is low temperature at which the layer is obtained, what guarantees stability of mechanical properties of metallic substrate. Therefore, this study presents tests of mechanical properties of silicone layers applied on titanium Grade4 and Ti-6Al-7Nb alloy surface. Samples were subjected to surface treatment: mechanical polishing and then SiO2 layer was applied by means of sol-gel method. Evaluation of mechanical properties was realized by the tests of nano-hardness and adhesion of the layer to the substrate. Nano-hardness tests were made with application of Oliver & Pharr method and Berkovich intending tool while adhesion tests were performed with application of scratch test. For the tests Micro-Combi-Tester Open platform was used. The results showed that silicone layer created both on titanium Grade4 and Ti-6Al-7Nb alloy surface features similar mechanical properties. Obtained results show low adhesion of SiO2 layer to the substrate made of titanium Grade 4 and titanium alloy Ti-6Al-7Nb. In both cases there was no acoustic emission signal, which proves low bonding energy between the layer and the substrate.

8

Wykorzystanie technologii przyrostowej SLM w procesie przetwarzania stopu tytanu Ti-6Al-7Nb do zastosowań biomedycznych

Karoluk M., Pawlak A., Chlebus E.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2014

|

z. 8

81--86

PL

Znaczący rozwój w ostatnich latach technologii selektywnej laserowej mikrometalurgii proszków przyczynił się do rozpoczęcia badań nad możliwościami zastosowania tej technologii do wytwarzania nowej generacji implantów kości i ubytków kostnych. W niniejszej pracy został dokonany przegląd w tym kierunku. Ponadto dopasowanie właściwości mechanicznych struktur o otwartej wewnętrznej porowatości do właściwości mechanicznych kości staje się możliwe, poprzez odpowiednie sterowanie parametrami procesu.

EN

A significant development of the selective laser micrometalurgy in recent years, contributed to the beginning of research into the possibilities of applying SLM technology for the production of a new generation of bone implants. The adjustment of the mechanical properties of the produced structures, with open porosity, to the mechanical properties of bone, becomes possible, by appropriate control of process parameters. Moreover, the results of biological tests, which look promising, confirm the right direction of research.

9

Analiza wpływu mikrostruktury na odporność korozyjną stopu tytanu Ti6Al7Nb

Zięty A., Lachowicz A.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2014

|

z. 8

187--192

PL

Stopy tytanu, takie jak Ti6Al4V, czy analizowany Ti6Al7Nb należą do stopów o strukturze dwufazowej α+β. Kształtowanie ich mikrostruktury wynika ze specyficznych cech fizycznych tytanu, ale i z warunków odkształcania na gorąco oraz obróbki cieplnej. Procesy te powinny uwzględniać związek między mikrostrukturą a wytrzymałością implantu, jego twardością, plastycznością, odpornością na zmęczenie, zużycie ścierne i co najważniejsze – odpornością na korozję. Przeanalizowano istniejącą literaturę pod kątem wpływu mikrostruktury stopu tytanu Ti6Al7Nb na jego odporność korozyjną w symulowanych płynach ustrojowych. Jej różnorodność związana jest ze sposobem przetwarzania stopu, co również było obiektem analizy i obserwacji.

EN

Titanium alloys, such as Ti6Al4V, or analyzed in this paper Ti6Al7Nb alloys are two-phase structure of α + β. Shaping their microstructure due to the specific physical characteristics of the titanium, its hot deformation and heat treatment. These processes should take into account the relation between the microstructure and strength of the implant, its hardness, ductility, resistance to fatigue, wear and what is the most important - corrosion resistance. Existing literature was analyzed for effects of titanium alloy microstructure Ti6Al7Nb its corrosion resistance in simulated body fluids. It is associated with a variety of melt processing method, which also has been the subject of analysis and observation.

10

Optical methods applied in thickness and topography testing of passive layers on implantable titanium alloys

Szewczenko J., Jaglarz J., Basiaga M., Kurzyk J., Paszenda Z.

Optica Applicata

|

2013

|

Vol. 43, nr 1

173--180

EN

The work presents the results of the applied surface pretreatment on topography and thickness of a passive layer of the anodically oxidized Ti6Al7Nb alloy. In our study were used: integrating sphere spectral measurements, bidirectional reflection distribution function (BRDF) method and optical profilometry. On the basis of the study, the passive layer thickness, roughness, waviness and the autocorrelation length were determined. The influence of voltage of anodization on topographical parameters of TiO2 has been discussed.

11

Polerowanie elektrolityczne stopu Ti6Al7Nb

Łyczkowska E., Chlebus E.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2013

|

z. 7

93--98

EN

This paper presents review of methods for treatment of Ti6Al7Nb alloy surfaces which may be used as implants. Electro-chemical polishing is a process of improving micro smoothness and material brightness by anodic dissolving of the substrate in an electrolyte. Samples were electropolished in 2 electrolytes consisting of H₂SO₄, HF and org. additives. Ti6Al7Nb details after electrochemical polishing get better corrosion resistance and excellent visual effects. The roughness after EP was 0,08-0,13 Ra.

PL

W artykule omówiono właściwości stopu Ti-6Al-7Nb, jego zastosowanie w implantologii oraz sposoby obróbki powierzchni poprzez obróbkę mechaniczną oraz elektrolityczną. Przedstawiono wyniki elektropolerowania próbek w kąpieli składającej się z kwasu siarkowego(VI), kwasu flurowodorowego, acetanilidu oraz w kąpieli składającej się z kwasu metanosulfonowego i kwasu etidronowego. Przedstawiono również wpływ mechanicznej obróbki przed elektrolitycznym polerowaniem na jakość powierzchni otrzymywanych elementów. Po polerowaniu elektrolitycznym chropowatość próbek wynosiła 0,08-0,13 Ra.

12

Charakteryzacja geometryczna i mechaniczna skaffoldów ze stopu TI6AL7NB wytworzonych w technologii laserowej mikrometalurgii

Szymczyk P., Pawlak A., Ziółkowski G., Dybała B., Chlebus E.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2013

|

z. 7

157--162

PL

Praca przedstawia wyniki badań struktur mikroskaffoldów wytwarzanych ze stopu Ti6Al7Nb, w technologii laserowej mikrometalurgii proszków metali. Opracowana technologia wytwarzania mikrostruktur kratowych, umożliwia produkowanie regularnie porowatych struktur, składających się z porów w kształcie sześcianu z walcowymi belkami wpisanymi w jego krawędzie. Celem badań było opracowanie metodologii oceny i charakteryzacji wytworzonych struktur.

EN

This paper presents the investigation results on Ti6Al7Nb micro scaffold structures, manufactured in metal powder Selective Laser Melting process. Developed technology of manufacturing lattice microstructures, can produce regular porous structure consisting of pores in the shape of a cube with cylindrical beams entered in the edges. The aim of the study was to develop a methodology for the evaluation and characterization of the produced structures.

13

Zachowanie elektrochemiczne stopu Ti-6Al-4V i Ti-6Al-7Nb po różnym okresie ekspozycji w SBF

Pochrząst M., Walke W., Marciniak J., Kaczmarska D.

Engineering of Biomaterials

|

2009

|

Vol. 12, no. 89-91

151--153