Forskningsfremgang på overflatemodifisering av biomedisinske titanlegeringer for å forbedre slitestyrken

Titan og dets legeringerer de mest brukte metallmaterialene for medisinske implantater i ortopediske og dentale bruksområder på grunn av deres lave tetthet, høye styrke, ikke-toksisitet og utmerkede korrosjonsbestandighet. Sammenlignet med tradisjonelle rustfritt stål- og koboltbaserte-legeringer, har titanlegeringer en lavere elastisitetsmodul, noe som har vist seg å redusere spenningsskjermingseffekter, og dermed bedre indusere og fremme osseointegrasjon. Disse fordelene gjør dem mer egnet for kliniske medisinske applikasjoner.

Imidlertid kan titan og dets legeringer ikke oppfylle de kliniske kravene til biomedisinske implantater. Langsiktige kliniske studier har funnet ut at titanimplantater har dårlig slitestyrke, og slitasjerester som genereres av friksjonen til titanimplantater kan forårsake betennelsesproblemer og toksiske effekter på menneskekroppen.

For å forbedre de biologiske og tribologiske egenskapene til titanlegeringer, er introduksjon av overflatemodifikasjonsteknikker for å forbedre bioaktiviteten, slitestyrken og antibakterielle egenskaper til titan og titanlegeringer en mer økonomisk og effektiv måte å forbedre eksisterende konvensjonelle biomaterialer for å møte dagens og utviklende kliniske behov.

For tiden har forskjellige fysiske og kjemiske metoder blitt brukt for å forbedre slitestyrken til titanlegeringsoverflater. En metode innebærer å avsette et keramisk belegg med utmerket slitestyrke på titanoverflaten for å forbedre slitasje- og korrosjonsbestandigheten. Vanlig brukte slitasjebestandige belegg inkluderer diamant-lignende karbon (DLC) filmer og titannitrid (TiN) belegg.

Diamant--lignende karbonbelegg (DLC).

DLC-belegg brukes ofte som slitebestandige-belegg i medisinske metallimplantater på grunn av deres høye hardhet, utmerkede slitestyrke, lave friksjonskoeffisient og gode biokompatibilitet. Noen implantatenheter med overflatemodifikasjonsbehandling ved bruk av DLC-belegg har allerede oppnådd klinisk anvendelse, og viser brede muligheter for å forbedre slitasje- og korrosjonsbestandigheten til metallkomponenter i kunstige ledd.

Titanium Nitride (TiN)

TiN har utmerket slitestyrke og korrosjonsbestandighet, og ble opprinnelig brukt i skjæreverktøy for å forlenge levetiden. Senere ble dens biokompatibilitet oppdaget, noe som førte til bruk i medisinske implantater som ortopediske enheter og proteser. For tiden er hovedmetodene for fremstilling av titannitrid fysisk dampavsetning (PVD), kjemisk dampavsetning (CVD) og termisk sprøyting.

Dental titanium alloy disc Medical use titanium alloy