Modyfikacja warstwy wierzchniej biomateriałów na przykładzie tytanu metodą stopowania plazmowego

Abstract

W artykule przedstawiono wyniki modyfikacji warstwy wierzchniej tytanu metodą stopowania plazmowego powierzchni, a następnie jej trawienia elektrochemicznego. Zastosowanie prekursora nanokrystalicznego w istotny sposób wpływa na właściwości wyjściowe otrzymywanych warstw. Zastosowanie procesu mechanicznej syntezy prowadzi do zmniejszenia wielkości ziarna prekursora z jego częściową amorfizacją. Zmodyfikowaną przez proces stopowania plazmowego mikrostrukturę obserwowano przy użyciu mikroskopii optycznej. Dla zastosowanego nanoprekursora proszkowego otrzymano strukturę kompozytową warstwy składającą się z matrycy Ti (α) oraz wydzieleń fazy TiB potwierdzoną badaniami strukturalnymi XRD. Uzyskano znaczący wzrost mikrotwardości otrzymanej warstwy 900 HV w porównaniu z podłożem 160 HV. Zaprezentowano wyniki badań biokompatybilności otrzymanej warstwy na hodowli komórkowej ludzkich osteoblastów w zestawieniu z mikrokrystalicznym tytanem. Wykonano testy od- porności korozyjnej w roztworze Ringera w temperaturze 37 ÌŠC, powierzchni po modyfikacji. Z analiz wynika, iż stopowanie plazmowe jest efektywną metodą wytwarzania warstw kompozytowych typu Ti+TiB. 

Biomaterials surface modification on the titanium example by microplasma alloying  

Abstract

The paper presents the results of surface modification of pure titanium by boride microplasma alloying approach and following process of electrochemical treatment of obtained layer. Application of nanocrystaline precursor affects significant on properties of obtained layers. Applied mechanical alloying process of precursor powders leads to its partially amorphization and grain size decrease. Additionally, the modified microstructure was observed by optical microscopy. For used nano precursor, composite microstructure consisted from Ti (α) matrix and TiB precipitation confirmed by XRD analysis, were observed. The Vickers microhardness was significantly improve from 160 HV for original substrate to even 900 HV in obtained composite layer structure. In vitro biocompatibility test on human osteoblast cell culturefor obtained layer in com- parison with pure microcrystalline titanium results were present. The surface corrosion resistance test in ringer solution at 37 ÌŠC, were performed on obtained layer. Results shows that boride microplasma alloying is an effective method of composite Ti+TiB layer structure formation.