Nowoczesne metody obróbki powierzchni tytanowych elementów konstrukcyjnych

Donata Kuczyńska , Piotr Kwaśniak , Halina Garbacz

Abstract

Powierzchnia jest jednym z czynników warunkującym właściwości materiałów, w tym właściwości biologiczne. Szybki proces zarastania kością, atrombogenność czy antybakteryjność materiału w dużej mierze zależą od pierwszego kontaktu powierzchni ze środowiskiem biologicznym. Właściwości warstwy wierzchniej takie jak skład i potencjał chemiczny oraz jej topografia mogą decydować np. o szybszej regeneracji kości, ograniczeniu reakcji zapalnej w środowisku płynów ustrojowych a tym samym o powrocie pacjenta do zdrowia. Celem przeprowadzonych badań było opracowanie metody modyfikacji powierzchni tytanowych elementów konstrukcyjnych, które mogłyby znaleźć zastosowanie np. w instrumentarium wykorzystywanym w diagnostyce słuchu. Badanym materiałem był tytan Grade 2, który cechuje się wysoką wartością wytrzymałości właściwej i odpornością na korozję. Przez swoje unikalne właściwości Ti Grade 2 znalazł zastosowanie zarówno w przemyśle chemicznym, budowlanym, petrochemicznym, lotniczym czy bioinżynierii. Przeprowadzone obróbki powierzchni obejmowały kulowanie, trawienie chemiczne w 3% kwasie fluorowodorowym oraz laserową litografię interferencyjną DLIL (ang. Direct Laser Interference Lithography). W wyniku zastosowania obróbki laserowej po procesie kulowania i trawienia chemicznego powstaje specyficzna architektura powierzchni, która składa się z symetrycznych, periodycznie powtarzających się, ukierunkowanych prążków o szerokości 5µm i wysokości ok. 2µm. Przy odpowiednim doborze parametrów obróbki laserowej, prążki powstają równomiernie na całej powierzchni, bez widocznych pęknięć warstwy wierzchniej. Jest to szczególnie istotne, gdyż pękanie powierzchni może sprzyjać korozji lub też dekohezji warstwy wierzchniej. W efekcie zastosowania wysokoenergetycznego lasera uzyskano wielomodalny rozkład chropowatości powierzchni (parametry chropowatości Ra i Rq w szerokim zakresie od nano do mikrometrów) bez zmiany składu chemicznego warstwy wierzchniej. Połączenie obróbek kulowania i trawienia z laserową litografią interferencyjną powoduje zmianę w charakterze powierzchni z hydrofobowej na hydrofilową wpływając na biozgodność elementów wykonanych z tytanu. Uzyskane wyniki, podparte danymi literaturowymi, wskazują także na duży potencjał zastosowanych obróbek powierzchni pod kątem możliwości zmieszczenia adhezji bakterii, co ma duże znaczenie podczas kontaktu z płynami fizjologicznymi pacjenta np. przy diagnostyce słuchu.
Author Donata Kuczyńska ZPM
Donata Kuczyńska,,
- Division of Materials Design
, Piotr Kwaśniak ZPM
Piotr Kwaśniak,,
- Division of Materials Design
, Halina Garbacz ZPM
Halina Garbacz,,
- Division of Materials Design
Journal seriesNowa Audiofonologia, ISSN 2084-946X
Issue year2016
Vol5
No1
Pages72-73
Publication size in sheets0.3
URL http://www.nowaaudiofonologia.pl/download/index/idArt/898377
Languagepl polski
Score (nominal)3
ScoreMinisterial score = 3.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 3.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Citation count*0
Cite
Share Share



* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back