Модификация электроплазменных биокерамических покрытий лазерным ИК-излучением с улучшением их физико-механических свойств

• Автор: Папшев, Вячеслав Андреевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Содержание:

Введение
1. Современное состояние вопроса совершенствования качеств 11 биосовместимости покрытий на дентальных имплантатах
1.1 Основные характеристики дентальных имплантатов с биоактивным 12 покрытием
1.2 Методы комбинирования электроплазменной технологии при 20 напылении биопокрытий имплантатов
1.3 Перспективные направления совершенствования медико- 33 технических свойств дентальных имплантатов с применением лазерных технологий
Выводы
2. Постановка задач и общая методика исследований
3. Теоретические предпосылки к закономерностям процессов 59 рекристаллизации биокерамических плазменных покрытий при лазерном модифицировании
3.1 Моделирование распределения тепловых полей в многослойной 62 системе в зависимости от плотности мощности лазерного излучения
3.2. Полученные результаты моделирования и их анализ
Выводы
4. Исследование влияния режимов лазерной ИК-обработки 78 покрытия в водной среде на структуру, морфологию и физикомеханические свойства
4.1 Методика проведения исследований
4.2 Планирование эксперимента
4.3 Исследование структурно-фазового состояния покрытий, 90 обработанных лазерным излучением
4.4 Исследование влияния режимов обработки на шероховатость
4.5 Исследование влияния режимов обработки на кристалличность 120 покрытия
4.6 Исследование влияния режимов обработки на прочность сцепления
покрытия
Выводы
5. Практическая реализация результатов исследований
5.1. Установление режимов лазерной модификации
5.2. Применение технологии лазерной модификации в водной среде 130 для повышения качества плазмонапыленных ГА покрытий на имплантатах
Общие выводы по работе
Заключение
Приложение
Список использованных источников
ВВЕДЕНИЕ

Общей тенденцией развития современного производства является использование новых комплексных технологий обработки материалов. При этом ведущее направление в этой отрасли принадлежит электроплазменному напылению, которое находит широкое применение в различных отраслях производства от вакуумной промышленности до получения пористых биосовместимых покрытий медицинских имплантатов. Сочетание плазменного напыления в определенной последовательности с дополнительным энергетическим воздействием позволяет создавать материалы и покрытия с широким комплексом новых свойств.
В настоящее время достаточно крупной медико-технической, а также социальной проблемой, является восстановление кости, утраченной в результате патологического процесса или травматического повреждения. Для решения проблем исправления дефектов и повреждений костных структур широко используются внутрикостные имплантаты, применяющиеся при зубопротезировании, лечении деформаций и переломов костей черепно-лицевого скелета, а также опорно-двигательного аппарата. При конструировании дентальных имплантатов особое внимание уделяется их поверхности, состав и структура которой оказывают большое влияние на взаимодействие биомеханической системы «зубной протез - имплантат -костная ткань» [65,77,81,108,109]. Среди внутрикостных дентальных имплантатов широко распространена комбинированная конструкция, включающая металлическую несущую основу с необходимыми биомеханическими качествами, а также керамическое кальций-фосфатное покрытие, обладающее необходимой для успешного приживления биоактивностыо.
Совершенствование процессов приживляемости имплантатов с покрытиями характеризует основную задачу имплантологии. Она решается различными путями, среди которых наиболее перспективными являются

процессами. Другим перспективным направлением является лазерная модификация биосовместимых материалов, направленная на образование микро- и наноструктур на их поверхности либо в поверхностном слое. Данная модификация может базироваться на высокотемпературных процессах обработки, приводящих к абляции или возбуждению пространственно-временных гидродинамических неустойчивостей поверхности [72,103].
Лазерная ИК-обработка электроплазменных биокерамических покрытий, термоупрочнение металлической основы имплантата, оксидирование поверхности
Комплексные технологии лазерной обработки материалов в сочетании с плазменным напылением, влиянием ультразвука или других видов воздействия, создают возможность получения повышенных, либо новых физикомеханических свойств, не достижимых другими известными способами. Широко распространены технологии газотермического напыления покрытий в сочетании с лазерным воздействием на основу в одном техпроцессе или с последующей лазерной обработкой сформированных покрытий [59,75,86,159,170,180].
Исследование лазерного воздействия с =1,06 мкм на плазмонапыленное ГА покрытие позволяет заключить, что существует узкий диапазон плотности энергии излучения, в котором возможно проводить модификацию. Например, ИК-обрабогка излучением с т=4 мс ниже плотности энергии 0=1 Дж/мм2 не вызывает каких-либо структурных изменений, а превышение величины
2,5 Дж/мм разрушает покрытие вплоть до металлической основы. При плотности мощности излучения 1-2 Дж/мм" обеспечивается повышение степени кристалличности покрытия на величину 40 % и формируется морфология. Данные рентгеноструктурного анализа и ИК-спектроскопии, характеризующиеся сужением пиков и полос поглощения, свидетельствуют об упорядочивании структуры плазменного биокерамического покрытия, прошедшего лазерную обработку [187,197].