Разработка материала на основе аустенитной хромазотистой стали с биосовместимыми ионно-плазменными покрытиями для имплантатов

• Автор: Червяков, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Г лава 1. Применение металлов и сплавов в эндопротезировании. Выбор материала покрытия и основы
1.1 Анализ свойств металлов и сплавов, используемых для изготовления имплантатов в эндопротезировании. Выбор материала покрытия

1.2 Структура и свойства высокоазотистых сталей

1.2.1 Азот как легирующий элемент

1.2.2 Растворимость азота в расплавах на основе железа

1.2.3 Влияние азота на структуру сталей

1.2.4 Сравнение влияния азота и углерода на свойства сталей

1.2.5 Влияние термической обработки и пластической деформации на структуру и свойства высокоазотистых аустенитных сталей
1.2.6 Особенности прерывистого распада высокоазотистых сталей
1.2.7 Влияние азота на физико-химические и специальные свойства аустенитных сталей
1.3 Выводы по главе
Глава 2. Выбор технологии получения покрытий на имплантатах
2.1 Анализ взаимосвязи эксплуатационных свойств покрытий со способом их формирования
2.2 Методы получения ионно-плазменных покрытий
2.2.1 Общие положения
2.2.2 Осаждение из паровой фазы
2.2.3 Осаждение из плазмы газового разряда
2.2.3.1 Катодное распыление
2.2.3.2 Осаждение из плазмы тлеющего разряда
2.2.3.3 Магнетронное распыление
2.2.4 Осаждение из плазмы электродуговых разрядов
2.2.4.1 Дуговые разряды с горячим катодом

2.3.4.2 Дуговые разряды с холодным катодом
2.2.4.3 Дуговой разряд с нерасходуемым полым катодом и расходуемым анодом
2.3 Сравнение существующих технологий нанесения покрытий методом ионноплазменного напыления
2.3.1 Сравнение вакуумно-дугового и магнетронного методов напыления
2.3.2 Сравнение технических возможностей различных конструктивных особенностей установок вакуумно-дугового напыления
2.4 Разработка технологии формирования ионно-плазменных покрытий на имплантатах
2.4.1 Изготовление оснастки и образцов
2.4.2 Разработка технологии формирования ионно-плазменных покрытий
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Рентгеноструктурное исследование образцов-имплантатов из хромазо-тистой стали с покрытиями
3.1 Особенности методики рентгеноструктурного анализа
3.2 Результаты рентгеноструктурного исследования образцов-имплантатов из хромазотистой стали с покрытиями
3.3 Выводы по главе
Глава 4. Микрорентгеноспектральное исследование поверхности образцов-имплантатов из хромазотистой стали с ионно-плазменными покрытиями
4.1 Описание методики исследования
4.2 Микрорентгеноспектральный анализ образцов-имплантатов из хромазотистой стали с ионно-плазменными покрытиями
4.3 Исследование химического состава покрытий методом спектроскопии Оже-электронов
4.4 Выводы по главе
Глава 5. Исследование абразивной износостойкости, микротвердости и качества поверхности образцов-имплантатов из хромазотистой стали с ионноплазменными покрытиями

5.1 Исследование абразивной износостойкости образцов - имплантатов из хро-мазотистой стали с ионно-плазменными покрытиями
5.2 Исследование микротвердости образцов-имплантатов из хромазотистой стали с покрытиями
5.3 Исследование качества поверхности образцов-имплантатов из хромазотистой стали с ионно-плазменными покрытиями до и после биоиспытний
5.4 Выводы по главе
Глава 6. Гистологическое изучение тканевой реакции животных на металлические имплантаты с покрытиями
6.1 Методика исследования
6.2 Гистологическое описание кинетики тканевой реакции животных на имплантаты
6.2.1 Продолжительность эксперимента 10 суток
6.2.2 Продолжительность эксперимента 30 суток
6.2.3 Продолжительность эксперимента 100 суток
6.3 Гистологическое описание тканевой реакции животных на образцы хромазотистой стали с покрытиями на основе соединений циркония при продолжительности имплантации 100 суток
6.3.1 Хромазотистая сталь (24%Сг; 1,2%14) с покрытием нитридом циркония
6.3.2 Хромазотистая сталь (24%Сг; 1,2%М) с покрытием оксикарбидом циркония
6.4 Гистологическое описание тканевой реакции животных на образцы хромазотистой стали с покрытиями на основе ниобия и его соединений при продолжительности имплантации 100 суток
6.4.1 Хромазотистая сталь (21%; 1,3%М) с ниобиевым покрытием
6.4.2 Хромазотистая сталь (21%; 1,3%К1) с покрытием нитридом ниобия
6.4.3 Хромазотистая сталь (24%Сг; 1,2%К() с покрытием оксикарбидом ниобия
6.5 Гистологическое изучение внутренних органов.

Таблица 2.
Способы нанесения функциональных покрытий
Способ нанесения покрытий Виды покрытий Материалы покрытия Материалы основы
Электролитическое (гальваническое и химическое осаждение из растворов). Покрытия электролитического, бесто-кового и химико-механического осаждения. Конверсионные покрытия анодного и химического осаждения. Латунь, бронза, А1, Сг, Со, №, Си, Ха, А$, Сб, Бп, РЬ,(№+&С ), (Со+Сг203) М& А1, П, Со, № - сплавы и стали
Термическое напыление. Газоплазменные, электродуговые, детонационные и плазменные покрытия. А1, Сг, №, РЬ, Со. Сплавы: РЬБп, AgCdSnCu. Оксиды: А1203, ТЮ2 идр. Сплавы А1, П, №, Со, легированные стали.
Физическое осаждение из парогазовой фазы -PVD (Phisical vapor deposition). Покрытия вакуумного напыления, катодного распыления, ионного плакирования, электростатического распыления. Ионная имплантация. Металлы, сплавы, карбиды, нитриды, оксиды, полимеры, графит. Металлы, сплавы, керамика, полимеры.
Диффузионное Насыщение. Покрытия, получаемые неконтактным и контактным ( в порошках ) газовым методом; погружением в расплав металлов, солей, оксидов; насыщением из паст и суспензий ( шликерный способ); неконтактным парофазовым методом (насыщение в вакууме). А1, Ха, Бп, РЬ, С, N. 81, Сг, В, V, Мо, 1п, БЪ и др. Сплавы М£, А1, ве, Со, №, Си, Аи, Р1, стали, керамика.
Химическое осаждение из парогазовой фазы -CVD (Chemical vapor deposition). Пиролиз летучих соединений в протоке, водородное восстановление гало-генидов металлов, полимеризация в плазме. Металлы, бор и бориды, углерод и карбиды, кремний и силициды, нитриды, оксиды, полимеры. Металлы и сплавы, керамика, ке-рметы, полимеры.
Формирование покрытий погружением в расплав, его распылением или нанесением кистью. Лужение, свинцевание, цинкование, алюминирование, латунирование. Формирование лакокрасочных покрытий. А1, Ха, вп, РЬ, латунь, органические низкотемпературные и термостойкие лаковые покрытия. Щ, А1, П, №, Со, Си - сплавы, легированные стали.
а) лучшей коррозионной стойкостью обладают покрытия, получаемые в расплавах;
б) высокой прочностью связи с подложкой характеризуются СУХ)-, РТ> и диффузионные покрытия;
в) большим сопротивлением схватыванию отличаются газотермические, РУО-и СУО-покрытия;
г) высокая твердость присуща газотермическим, РТ>- и диффузионным покрытиям;
д) хорошие декоративные и антифрикционные качества придают изделиям электролитические, химические и РУО-покрытия;