Автоматичне зварювання, 2022, №09



2022 №09 (07)

DOI of Article 10.37434/as2022.09.08

2022 №09 (09)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 9, 2022, с. 45-50

Мікроплазмове напилення покриття з використанням цирконієвого дроту

С.Г. Войнарович¹, Д.Л. Алонцева², О.М. Кислиця¹, С.М. Калюжний¹, Т. В. Цимбаліста¹, М.М. Димань¹

¹ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
²Східно-Казахстанський технічний університет ім. Д. Серикбаєва, 070004, м. Усть-Каменогорськ, вул. Протозанова, 69, Казахстан. E-mail: kanc_ekstu@mail.ru

Робота присвячена дослідженню процесу мікроплазмового напилення покриттів із цирконієвого дроту. Показано технологічну можливість формування пористих біосумісних Zr-покриттів із об’ємною пористістю в діапазоні від 2 до 20 % та розміром пор до 300 мкм. Показано, що управляючи вмістом об’ємної пористості Zr-покриття можливо змінювати модуль пружності, зменшуючи його в 14 разів від вихідного литого матеріалу, що дозволяє приближати до модулю кістки та зменшувати ефект екранування (Stress shielding). Встановлений показник міцності зчеплення Zr-покриття з основою із сплаву марки ВТ6, середнє значення якого перевищує 26,9 ± 4,7 МПа і задовольняє міжнародним вимогам ISO 13179–1:2021. На основі отриманих результатів досліджень встановлені значення технологічних параметрів нанесення біосумісних Zr-покриттів методом мікроплазмового розпилення дроту із сплаву марки КТЦ‑110, що дозволяє формувати на поверхні різних типів ендопротезів функціональні покриття, які дадуть можливість забезпечити більш міцне та надійне зʼєднання ендопротезу з кістковою тканиною. Бібліогр. 16, табл. 3, рис. 6.
Ключові слова: мікроплазмове напилення, цирконієве покриття, ендопротези, пористість, адгезія


Надійшла до редакції 18.07.2022

Список літератури

1. Matassi, F., Botti, A., Sirleo, L. et al. (2013) Porous metal for orthopedics implants. Clinical Cases in Mineral and Bone Metabolism, 10(2), 111–115, PMID: 24133527. DOI: 10.11138/ccmbm/2013.10.2.111
2. Cizek, J., Matejicek, J. (2018) Medicine Meets Thermal Spray Technology: A Review of Patents. Journal of Thermal Spray Technology, 27(8), 1251–1279. DOI:10.1007/s11666– 018–0798–8
3. Civantos, A., Dominguez, C., Pino, R.J. et al. (2019) Designing bioactive porous titanium interfaces to balance mechanical properties and in vitro cells behavior towards increased osseointegration. Surface and Coatings Technology, 368, 162–174. DOI.org/10.1016/j.surfcoat.2019.03.001
4. Liu, W., Liu, S., Wang, L. (2019) Surface Modification of Biomedical Titanium Alloy: Micromorphology, Microstructure Evolution and Biomedical Applications. Coatings, 9(4), 249. DOI: 10.3390/coatings9040249
5. Малышкина С.В., Дедух Н.В., Грунтовский Г.Х. и др. (1998) Морфологические особенности перестройки костной ткани при пластике дефектов гидроксиапатитовой керамикой. Ортопедия, травматология и протезирование, 3, 110–114.
6. Дубок В.А. (2000) Биокерамика – вчера, сегодня, завтра. Порошковая металлургия, 7/8, 69–87.
7. Torres-Sanchez, C., Al Mushref, F.R.A., Norrito, M. et al. (2017) The effect of pore size and porosity on mechanical properties and biological response of porous titanium scaffolds. Materials Science and Engineering: C, 77, 219–228. DOI:10.1016/j.msec.2017.03.249
8. Cook, S.D., Georgette, F.S., Skinner, H.B., Haddad, R.J (1984). Fatique properties of carbon- and porous-coated Ti‑6Al‑4V–alloy. Journal Of Biomedical Materials Research, 18, PMID: 6736080. DOI: 10.1002/jbm.820180504
9. Kurodaa, D., Niinomib, M., Morinagac, M. et al. (1998) Design and Mechanical Properties of New β Tipe Titanium Alloys for implants Materials. Materials Science and Engineering, 243(1– 2), 244–249. DOI.org/10.1016/S0921–5093(97)00808–3
10. Пилипенко Н.Н., Дробышевская А.А., Ажажа Р.В., и др. (2013). Материалы на основе циркония для создания медицинских Имплантатов. Журнал Харківського Національного Університету, 1059, 105–109.
11. Шерепа К.М., Парфенов А.В, Зюшманович И.С. (1992) К вопросу о применении циркониевых сплавов для джендопротезов и средств остеосинтеза. Медицинская техника, 5, 14–16. PMID: 1474864
12. Борисов Ю. С., Кислица А. Н., Войнарович С. Г. (2006) Особенности процесса микроплазменного напыления с использованием проволочных материалов. Автоматическая сварка, 4, 26–31
13. Alontseva, D.L., Borisov, Yu.S., Voinarovych, S.G. et al. (2018) Development of microplasma spraying technology for applying biocompatible coatings. Materials Physics and Mechanics, 39, 102–110. DOI:10.18720/МПМ.3912018_16
14. Moltasov, A., Dyman, M., Kaliuzhnyi, S. et al. (2022) Dependence of the elasticity modulus of microplasma coatings made of titanium grade VT1–00 and zirconium grade KTC‑110 on their porosity. Series on Biomechanics, 37, 2. DOI:10.7546/SB.36.2022.02.14
15. Loskutov, V.S., Dekhtyar, L.I. (1985) Mechanical properties of plasma sprayed coatings of zirconium boride, copper, and composites of them. Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 7(24), 570–572. Doi.org/10.1007/BF00795194
16. Mohamad Ikhwan Zaini Ridzwan, Solehuddin Shuib, Hassan A.Y., Shokri A.A., Mohamad Ibrahim M.N. (2007) Problem of Stress Shielding and Improvement to the Hip Implant Designs. Journal of Medical Sciences, 7(3), 460–467. DOI: 10.3923/jms.2007.460.467

---

Реклама в цьому номері:

---