Физико-химические основы технологии формирования электрохимических оксидных покрытий на изделиях медицинского назначения

• Автор: Родионов, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 355 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОКСИДИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПРОИЗВОДСТВЕ ИМПЛАНТАТОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Электрохимическое оксидирование.

1.2. Газотермическое оксидирование.

1.3. Модифицирование поверхности медицинских имплантатов микроэлементами

1.4. Этапы и общая методика проведения исследований

ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ ПОКРЫТИЙ НА ТИТАНОВЫХ ИМПЛАНТАТАХ МЕТОДОМ АНОДИРОВАНИЯ.

2.1. Методика исследования влияния режимов и условий анодирования титановых имплантатов в сернокислых электролитах на физикохимические и механические свойства оксидных покрытий.

2.2. Результаты исследования и их анализ.

2.3. Механизм и кинетические закономерности анодирования титана в сернокислых электролитах

2.4. Совмещенное анодное оксидирование и обезжиривание имплантатов.

2.5. Технология и специализированное оборудование для группового анодирования титановых имплантатов
2.6. Технологические рекомендации по анодному формированию оксидных покрытий
Выводы.
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА СТАЛЬНЫХ И ТИТАНОВЫХ ИМПЛАНТАТАХ СПОСОБАМИ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ
3.1. Методика исследования влияния режимов и условий газотермических видов оксидирования имплантатов на физикохимические
и механические свойства оксидных покрытий
3.2. Результаты исследования и их анализ.
3.2.1. Воздушнотермическое оксидирование стальных имплантатов
3.2.2. Паротермическое оксидирование стальных и титановых имплантатов
3.2.3. Аргонокислородное оксидирование титановых имплантатов. .
3.3. Технология и специализированное оборудование для групповою термооксидирования имплантатов в различных газовых средах
и смесях.
3.4. Технологические рекомендации.по паротермическому, воздушнотермическому и аргонокислородному оксидированию
стальных и титановых имплантатов.
Выводы.
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ ОКСИДИРОВАННЫХ ИМПЛАНТАТОВ ПУТЕМ КАТОДНОГО ВНЕДРЕНИЯ ЛАНТАНА.
4.1. Электрохимическое катодное внедрение лантана как метод придания оксидированным имплантатам антибактериальных
свойств
4.1.1. Методика исследования процесса катодного внедрения лантана и его влияния на характеристики модифицируемых оксидных покрытий.
4.1.2. Результаты исследования и их анализ.
4.1.3. Технологические рекомендации по улучшению
свойств оксидных покрытий путем катодной модификации
лантаном.
Выводы.
ГЛАВА 5. ИСПЫТАНИЯ ИМПЛАНТАТОВ С ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ И ГАЗОТЕРМИЧЕСКИМИ МЕТАЛЛООКСИДПЫМИ ПОКРЫТИЯМИ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ
ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
5.1. Особенности применения имплантатов
5.2. Методика испытания имплантатов с оксидными покрытиями.
5.3. Результаты испытания и их анализ
5.4. Оценка эффективности применения оксидированных имплантатов . . 0 Выводы.
ГЛАВА 6. НАУЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ИМПЛАНТАТОВ
С ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ И ГАЗОТЕРМИЧЕСКИМИ ОКСИДНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ
6.1. Оксидные покрытия как перспективное средство повышения
качества медицинских изделий
6.2. Физикохимические и технологические принципы создания оксидных покрытий имплантатов с высокими функциональными характеристиками
6.3. Эффективность применения имплантатов
с оксидными покрытиями
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


При этом толщина покрытия будет все же небольшой изза того, что смыкание оксидных зародышей происходит значительно быстрее, чем увеличение их толщины. Для создания оксидного покрытия повышенной толщины с высокой плотностью и механической прочностью процесс анодной обработки начинают при меньшей плотности тока 0,,5 Адм2 с постепенным повышением ее значения до 0,,5 Адм2 и сохранением величины напряжения 6 В источника тока. Анодное оксидирование меди и сплавов на ее основе характеризуется низкой себестоимостью электролита и его стабильностью при эксплуатации, но хотя способ более сложен и трудоемок, его шире используют в промышленном производстве за счет высокого качества оксидированных изделий , . В последние годы титан широко применяется в медицинской технике при изготовлении различных видов имплантатов для стоматологии, травматологии, ортопедии, кардио и нейрохирургии , . Это связано с тем, что титан и сплавы на его основе характеризуются благоприятным сочетанием показателей совместимости с тканями и средами организма. Биологическая совместимость титана обусловлена, прежде всего, его инертностью к различным биожидкостям кровь, лимфа, тканевая жидкость, создаваемой наличием поверхностной пленки нетоксичного диоксида ТСЬ. Данная оксидная пленка возникает при взаимодействии металла с кислородом воздуха и обладает высокими защитными свойствами. Поверхность пленки проявляет биоинертность за счет своей термодинамической устойчивости, а также благодаря адсорбции протеинов плазмы крови и образованию тонкого слоя клеток прилегающей биоткани. Высокую биологическую совместимость в наибольшей степени проявляет технически чистый титан ВТ1, содержащий не более 0,4 примесей и применяемый для изготовления элементов протеза клапанов сердца, а также внутрикостных стоматологических имплантатов . Для других видов медицинских имплантатов применяются как титан ВТ. ВТ, так и титановые сплавы ВТ6, ВТ, легированные алюминием и ванадием, обладающие повышенными механическими свойствами. Обычно для изготовления многих имплантатов титан и титановые сплавы используют в качестве несущей основы конструкции с последующим нанесением на металлическую поверхность функционального биоинтеграционного покрытия, т. Распространенными материалами покрытий являются кальцийфосфатная и углеродная керамика, биостекла, ситаллы. Функции покрытия могут также выполнять собственные металлооксидные слои титана, которые при определенных характеристиках толщины, поверхностной структуры, фазового состава и коррозионного поведения проявляют качества биоактивности и создают условия для эффективной интеграции с биотканью. Титан и его сплавы характеризуются также значительным пластическим деформированием поверхности разъемных конструкций в процессе сборки имплантатов с помощью резьбового соединения или сопряжения с натягом. Естественный оксидный слой обеспечивает химическую стойкость титана в разбавленной серной, концентрированной азотной и уксусной кислотах, а также в растворе едкого натра. Но коррозионная стойкость титана в концентрированной серной, соляной и особенно в плавиковой кислотах находится на низком уровне, металл в данных средах активно растворяется 1. Повысить коррозионную стойкость титана возможно путем нанесения платиновых покрытий, что применяется при разработке титановых токоотводов анодов. Ресурсные испытания показывают, что длительная поляризация титановых электродов с платиновыми покрытиями, нанесенными различными способами, в азотной кислоте при Ел2,1 В и ГС не приводит к разрушению покрытий табл. Скорость их растворения сопоставима со скоростью коррозии металлической плагины. В й и й серной кислоте платинированный титан проявляет пониженную коррозионную устойчивость с образованием на поверхности следов коррозии в виде мелких отверстий. По удельной теплоемкости гитан занимает промежуточное место между алюминием и железом. Он обладает большим удельным электросопротивлением, которое в зависимости от содержания примесей колеблется в пределах от 0, до 0,8 Ом м, при температурах ниже 0, К Т становится проводником.