Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Preparation and Properties of Ti-Y2O3 Composites for Implant Applications

Adamek G., Jakubowicz J., Dewidar M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2A

663--666

EN

The paper presents the preparation of Ti-(1-30wt.%)Y2O3 composites using the mechanical alloying process. Ti based materials are the best metallic biomaterials because of their excellent properties: biocompatibility, low Young moduli and high corrosion resistance. Pure Ti and Y2O3 powders were alloyed under argon atmosphere in shaker type mill (Spex 8000) followed by pressing and sintering. The ultra-low grain size structure improves the mechanical properties and hardness of the new materials in comparison to microcrystalline Ti-based sinters. However, because of the porosity of approx. 20-30%, a decrease in the Young modulus is observed. Moreover, the new composites show good tendency towards covering by Ca-P compounds during soaking in SBF.

2

Optical profiler in research into biomaterials

Adamek G., Jakubowicz J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

241--244

EN

In this work surface of the sintered Ti-6Zr-4Nb nanocrystalline alloy was electrochemically biofunctionalized. The porous surface was produced by anodic oxidation and next calcium-phosphate (Ca-P) layer deposition. The deposited Ca-P layer anchored in the pores. The biofunctionalized surface was studied by SEM and optical profiler. In vitro tests culture of Normal Human Osteoblast (NHOst) cells showed very good cells proliferation, colonization and multilayering. Using optical profiler, roughness and hybrid 3D surface topography parameters were estimated. Relations between surface morphology, roughness and biocompatibility results were done. We found that 3D topography measurements using optical profiler play a key role in the biomaterials surface analysis.

PL

W pracy badano elektrochemicznie zmodyfikowaną powierzchnię nanokrystalicznego stopu Ti-6Zr-4Nb pod kątem zastosowań biomedycznych. Proces modyfikacji powierzchni składa się z dwóch etapów: pierwszym było anodowe utlenianie w celu rozwinięcia powierzchni, a drugim osadzanie fosforanów wapnia (Ca-P). Ca-P tworzą silne wiązanie z porowatym podłożem. Badania prowadzono z użyciem mikroskopu SEM i profilometru optycznego. Przeprowadzono badania biozgodności in vitro z wykorzystaniem hodowli ludzkich osteoblastów. Za pomocą profilometru zmierzono chropowatość i inne parametry topografii powierzchni. Porównano wyniki morfologii powierzchni, chropowatości i biozgodności. Potwierdzono przydatność profilometru optycznego jako ważnego narzędzia do badań powierzchni biomateriałów.

3

Właściwości stopu Ti-6Al-4V po modyfikacji powierzchni

Adamek G., Jakubowicz J.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 120

35--40

PL

W pracy badano właściwości porowatego stopu Ti-6Al-4V istotne z punktu widzenia zastosowań na implanty tkanek twardych. Stop wytworzono za pomocą procesu mechanicznej syntezy, prasowania i spiekania. Modyfikację powierzchni prowadzono dwuetapowo: pierwszym było elektrochemiczne trawienie w 1M H3PO4 + 2% HF w 10 V przez 30 min, a drugim osadzanie ceramiki fosforanowo wapniowej (Ca-P) z wodnego roztworu 0,042M Ca(NO3)2 + 0,025M (NH4)2HPO4 + 0,1M HCl. Jony wapnia i fosforanowe osadzają się w głębi porów, co polepsza wytrzymałość połączenia ceramicznej powłoki z metalicznym podłożem. Wytrzymałość była o ponad 50% większa dla porowatego stopu niż dla litego odpowiednika. Odporność korozyjną badano w roztworze Hanka symulującym środowisko płynów ustrojowych (SBF). Po osadzaniu powłoki Ca-P zaobserwowano niewielką poprawę gęstości prądu korozyjnego w stosunku do próbki polerownej. Zbadano również biozgodność stopu po modyfikacji powierzchni w testach in vitro. Powierzchnia po elektrochemicznej modyfikacji wykazuje dobrą biozgodność, a powłoka Ca-P wspomaga wzrost i proliferację osteoblastów. Ze względu na porowatość, stosunkowo dobrą wytrzymałość połączenia i biokompatybilność powierzchni stop Ti-6Al-4Vpo elektrochemicznej modyfikacji wydaje się być dobrym materiałem na implanty tkanek twardych.

EN

Properties of a porous Ti-6Al-4V alloy, important in hard tissue implants applications, were investigated. The alloy was prepared by mechanical alloying followed by pressing, sintering and subsequent anodic electrochemical etching in 1M H3PO4 + 2% HF elec¬trolyte at 10 V for 30 min and bioactive ceramic Ca-P layer deposition, using a mixture of 0.042M Ca(NO3)2 + 0.025M (NH4)2HPO4 + 0.1M HCl dissolved in distilled water. The Ca2+ and PO43- ions penetrate the pores preferentially inside, which results in improved bonding of the bioceramic layer to the metallic substrate. The bond strength obtained by a tensile test shows more than 50% higher strength to the porous Ti-6Al-4V substrate than to the bulk material. The corrosion resistance of the alloys was investigated in Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) which is simulated body fluid (SBF). We observed slight improvement in corrosion current density after etching and additional Ca-P deposition compared to mechanically polished samples. The biocompatibility of the Ti-6Al-4V alloy with a porous Ca-P layer was investigated. We showed that the rough, electrochemically biofunctionalized sur¬face supported osteoblast cell growth and proliferation. Due to rough morphology, relatively strong bonding to the metallic substrate and in vitro biocompatibility the electrochemically modified surface of the ultrafine grained Ti-6Al-4V is promising for hard tissue implant applications.

4

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

Jakubowicz J., Jurczyk K., Adamek G., Jurczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

439-441

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.

5

Elektrochemiczna obróbka powierzchniowa nanokrystalicznego stopu Ti-6Al-4V

Jakubowicz J., Adamek G.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2010

|

T. 21, nr 1

13-19

PL

W artykule przedstawiono wyniki badania procesu powstawania i właściwości nanokrystalicznego porowatego stopu Ti-6Al-4V z warstwą hydroksyapatytu. Zastosowano metodę mechanochemiczną w celu syntezy materiału do zastosowań biomedycznych. Trawieniem elektrochemicznym wytworzono pory o wymiarach w zakresie 0,1-60 žm. Na powierzchnię porowatą osadzono warstwę hydroksyapatytu (HA), stosując proces katodowego osadzania elektrochemicznego. Osadzona warstwa hydroksyapatytu jest zakotwiczona w porach wpływając na proces osteointegracji. Zastosowane anodowe utlenianie i katodowe osadzanie HA poprawia odporność korozyjną stopu Ti-6Al-4V.

EN

In this work formation process of porous nanocrystalline Ti-6Al-4V alloy and its properties are presented. We applied mechanochemical method for the preparation of materials, which can be used in biomedical applications. The electrochemically grown pores have size is in the range of 0.1-60 žm. On the porous surface hydroxyapatite was deposited by using electrochemical cathodic deposition method. The rough surface of the hydroxyapatite layer is fixed in pores and is accurate for osseointegration improvement. The anodic oxidation and cathodic HA deposition results finally in corrosion resistance improvement.

6

High and low voltage anodic etching of micro- and nanocrystalline Ti-based biomaterials

Adamek G., Jakubowicz J.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

747-750

EN

Etching of the microcrystalline Ti, micro- and nanocrystalline Ti-6Al-4V was investigated. The process was run at 10, 100 and 150 V in H3PO4 electrolyte. Nanocrystalline alloy was prepared by mechanical alloying followed by powder metallurgical process. Surface morphology depends on the applied potential as well as etched material. The largest pores were obtained after etching of the nanocrystalline Ti-6Al-4V alloy, because large volume of the grain boundaries facilitates etching. The pore diameter reaches up to 60 um. Corrosion behaviour was investigated in Ringer's electrolyte. All samples, independently on theirs composition, etched at lowest 10 V shows best corrosion resistance. The corrosion resistance significantly decreases after etching at higher 100 or 150 V and according to increasing etching time and alloying elements or decreasing crystals size. For the nanocrystalline alloy, the large volume of the grain boundaries results in relatively poor corrosion resistance, which finally can be improved by anodic oxidation.

PL

Badano mikrokrystaliczny tytan oraz mikro- i nanokrystaliczne stopy Ti- 6Al-4V poddane elektrochemicznemu trawieniu. Proces trawienia prowadzono w potencjałach 10, 100 i 150 V w elektrolicie na bazie H3PO4. Stop nanokrystaliczny wytworzono za pomocą mechanicznej syntezy oraz metalurgii proszków. Morfologia powierzchni zależy od zastosowanego potencjału, jak również od struktury trawionego materiału. Największą porowatość obserwowano dla nanokrystalicznego stopu Ti-6Al-4V. Duża objętość granic ziaren sprzyja procesowi trawienia. Średnica wytworzonych porów dochodzi do 60 um. Badanie odporności korozyjnej prowadzono w płynie Ringera. Próbki trawione w niższym potencjale (10 V) wykazują lepszą odporność korozyjną, niezależnie od rodzaju obrabianego materiału. Odporność korozyjna była znacząco niższa po zwiększeniu potencjału trawienia (do 100 i 150 V), czasu procesu i ilości pierwiastków stopowych, a także wraz ze spadkiem wielkości ziaren (rys. 7 i 8, tab. 1). Duża objętość granic ziaren w przypadku stopu nanokrystalicznego skutkuje stosunkowo niską odpornością korozyjną, która jednak może zostać zwiększona przez anodowanie.