Nanowarstwy ceramiczne jako warstwy pośrednie na stopie tytanu dla medycyny

• Autorzy: Surowska, B. , Bieniaś, J. , Wierzchoń, T. , Pszczoła, K.

Warianty tytułu

EN

Ceramic Nanofilms as Intermediate Layers on Titanium Alloy in Medicine

• Konferencja: Inżynieria Powierzchni, INPO 2008 ( VII; 02-05.12.2008; Wisła-Jawornik, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biomateriały metaliczne są nadal niezastąpione w szeregu zastosowaniach medycznych ze względu na korzystne właściwości mechaniczne. Jednym z najważniejszych problemów jest sposób przygotowania powierzchni materiału do kontaktu z tkanką żywą. Obecnie najszerzej stosowane są warstwy ceramiczne, co stwarza konieczność uzyskania trwałego połączenia pomiędzy metalicznym podłożem, a ceramiczną powłoką. W pracy dokonano charakterystyki układów: stop Ti6Al4V-warstwa SiO2-TiO2 oraz stop Ti6Al4Vwarstwa TiN+Ti2N+?Ti(N)-warstwa SiO2-TiO2, przeznaczonych do pokrycia porcelaną stomatologiczną lub hydroksyapatytem. Warstwa SiO2-TiO2 wytwarzana była metodą zol-żel. Warstwa TiN+Ti2N+ alfaTi(N) otrzymywana była metodą azotowania jarzeniowego. W pracy przedstawiono wyniki badań odporności na zużycie ścierne przeprowadzonych metodą pin-on-disc w powietrzu i w sztucznym osoczu (simulated body fluid - SBF). Interpretacji wyników dokonano w powiązaniu z wcześniej wykonanymi i publikowanymi rezultatami badań mikrostrukturalnych i fazowych. Stwierdzono korzystne oddziaływanie SBF, obniżające współczynnik tarcia w obu przebadanych układach warstw oraz wyższą trwałość w SBF układu wielowarstwowego złożonego z warstwy azotowanej oraz krzemionkowo-tytanianowej.

EN

Metallic biomaterials are still irreplaceable at some medical applications because of their superior mechanical properties. One of an important issue is the method of material surface preparation for the contact with living tissue. Nowadays the ceramic layers are the more widely used. Therefore the good metal-ceramic bonding is very important. The Ti6Al4V alloy with SiO2-TiO2 layer and the multilayer system: Ti6Al4V - TiN+Ti2N+?Ti(N) - (SiO2-TiO2) were characterized. These hybrid systems are destined as intermediate layers under porcelain or hydroxyapatite. The SiO2-TiO2 layer was created with the use of the sol-gel method. The TiN+Ti2N+?Ti(N) layer was deposited by glow-discharge nitriding. Microstructural characteristics of multilayered systems (SEM) and wear resistance in air and in simulated body fluid SBF (pin-on-disc method) were analysed. It was found that the SBF has an advantageous influence on the decrease of the friction coefficient of both systems and the better wear resistance of multilayer system nitriding film with silica-titania film.

Słowa kluczowe

PL

biomateriały metaliczne; nanowarstwy ceramiczne; zastosowania w medycynie; proces azotowania jarzeniowego; metoda zol-żel

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 6
• Strony: 661-663
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Surowska, B.

autor

Bieniaś, J.

autor

Wierzchoń, T.

autor

Pszczoła, K.

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny,

Bibliografia

• [1] Tirrell M., Kokkoli E., Biesalski M.: The role of surface science In bioengineered materials, Surface Science 500 (2002) 61-83.
• [2] Tsyganov I., Maitz M. F., Wieser E., Richter E., Reuther H.: Correlation between blood compatibility and physical surface properties of titaniumbased coatings, Surface & Coatings Technology 200 (2005) 1041-1044.
• [3] Liu X., Chu P. K., Ding C.: Surface modification of titanium, titanium alloys and related materials for biomedical applications, Mater. Sci. Eng. R 47 (2004) 49-121.
• [4] Surowska B., Bieniaś J., Walczak M., Sangwal K., Stoch A.: Microstructure and mechanical properties of ceramic coatings on Ti and Ti-based alloy, Applied Surface Science 238 1-4 (2004) 288- 294.
• [5] Surowska B., Wierzchoń T., Bieniaś J., Ossowski M., Rokita M.: The Multilayered TiN+Ti2N+aTi(N)/SiO2-TiO2 /Hydroxyapatite System on Ti6Al4V ELI Alloy; Advances in Materials Science 7 3(13) (2007) 111- 116.
• [6] Surowska B., Bieniaś J., Wierzchoń T., Ossowski M., Rokita M.: Bioceramiczne warstwy kompozytowe wytwarzane metodą hybrydową na stopie Ti6Al4V/ Bio-ceramic composite layers on Ti6Al4V alloy produced by hybrid method; Inżynieria Biomateriałów 73 (2008) 15-17.
• [7] Wierzchoń T.: Structure and properties of multicomponent and composite layers produced by combined surface engineering methods, Surface and Coatings Technology 180-181 (2004) 458-464.
• [8] Sobiecki J. R., Wierzchoń T.: Glow discharge assisted oxynitriding of the binary Ti6Al2Cr2Mo titanium alloy, Vacuum 79 (2005) 203-208.
• [9] Paluszkiewicz Cz., Stoch A.: FTIR microscopic imaging of metal ceramic joints, Vibrational Spectroscopy 35 (2004) 183-187.
• [10] Walczak M.: Badanie układu wielowarstwowego metal-ceramikaceramika dla zastosowań w protetyce stomatologicznej, rozprawa doktorska, Lublin (2006).
• [11] Walczak M., Surowska B., Bieniaś J.: Badanie tribologicznych właściwości powłok ceramicznych SiO2 i SiO2 -TiO2 na stopie Ti6Al4V ELI; Przegląd Mechaniczny 5 (2007) 152-155.
• [12] Zhang W., Wang Ch., Liu W., Characterization and tribological investigation of sol–gel ceramic films on Ti–6Al–4V, Wear 260 (2006) 379-386.
• [13] Ceschini L., Lanzoni E., Martini C., Prandstraller D., Sambogna G., Comparison of dry sliding friction and wear of Ti6Al4V alloy treated by plasma electrolytic oxidation and PVD coating, Wear 264 (2008) 86-95.
• [14] Gurleryuz H., Cimenoglu H., Effect of thermal oxidation on corrosion and corrosion–wear behaviour of a Ti–6Al–4V alloy, Biomaterials 25 (2004) 3325-3333.