PL247456B1 - Sposób modyfikacji powierzchni azotowanego tytanu TiO2+TiN+Ti2N+αTi(N) powłoką tlenkową domieszkowaną fosforanami wapnia przy wykorzystaniu metody plazmowego utleniania elektrochemicznego oraz powłoka tlenkowa na powierzchni azotowanego tytanu TiO2(Ca,P)+Ti2N+αTi(N) wytworzona tym sposobem - Google Patents
Sposób modyfikacji powierzchni azotowanego tytanu TiO2+TiN+Ti2N+αTi(N) powłoką tlenkową domieszkowaną fosforanami wapnia przy wykorzystaniu metody plazmowego utleniania elektrochemicznego oraz powłoka tlenkowa na powierzchni azotowanego tytanu TiO2(Ca,P)+Ti2N+αTi(N) wytworzona tym sposobem Download PDFInfo
- Publication number
- PL247456B1 PL247456B1 PL441461A PL44146122A PL247456B1 PL 247456 B1 PL247456 B1 PL 247456B1 PL 441461 A PL441461 A PL 441461A PL 44146122 A PL44146122 A PL 44146122A PL 247456 B1 PL247456 B1 PL 247456B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- ti2n
- oxide coating
- tio2
- αti
- nitrided titanium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/04—Metals or alloys
- A61L27/06—Titanium or titanium alloys
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/30—Inorganic materials
- A61L27/32—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/26—Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Zgłoszenie dotyczy sposobu modyfikacji powierzchni azotowanego tytanu Grade 2 powłoką tlenkową domieszkowaną fosforanami wapnia przy wykorzystaniu metody plazmowego utleniania elektrochemicznego oraz powłoki tlenkowej na powierzchni azotowanego tytanu Grade 2 TiO<sub>2</sub>(Ca,P)+Ti<sub>2</sub>N+αTi(N) wytworzonej tym sposobem.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji powierzchni azotowanego tytanu TiO2+TiN+Ti2N+aTi(N) (Grade 2) powłoką tlenkową domieszkowaną fosforanami wapnia przy wykorzystaniu metody plazmowego utleniania elektrochemicznego oraz powłoka tlenkowa na powierzchni azotowanego tytanu TiO2(Ca,P)+Ti2N+aTi(N) wytworzona tym sposobem.
Stosowane w medycynie dla implantów wykonanych z tytanu i jego stopów obróbki powierzchniowe, prowadzą do uzyskania na ich powierzchni warstw biozgodnych, o dobrych właściwościach mechanicznych i korozyjnych.
W stanie techniki znane są rozwiązania obejmujące proces azotowania i tlenoazotowania tytanu i/lub stopu tytanu (PL222163B1) lub też utlenianie plazmowe tytanu (PL214958B1), co prowadzi do wytworzenia biozgodnych warstw o dobrych właściwościach korozyjnych.
Z opisu patentowego PL222163B1 znany jest sposób wytwarzania implantu kostnego z tytanu i/lub stopu tytanu z powierzchniowymi dyfuzyjnymi warstwami tlenoazotowanymi TiO2+TiN+Ti2N+aTi(N), w którym dyfuzyjną warstwę azotowaną TiN+Ti2N+aTi(N) i warstwę tlenkową wytwarza się w warunkach wyładowania jarzeniowego w jednym cyklu technologicznym w niskotemperaturowej plazmie w zakresie temperatur 500 + 800°C w atmosferze czystego azotu lub mieszaniny azotu z argonem i/lub wodorem i/lub powietrzem i/lub tlenem, przy ciśnieniu w komorze roboczej urządzenia do obróbki jarzeniowej w zakresie 1-5 mbar.
Z opisu patentowego PL214958B1 znany jest sposób modyfikacji wierzchniej tytanu i jego stopów (np. Ti-6AI-4V, Ti-6AI-7Nb, Ti-15Mo) fosforanem lub wapniem i fosforem metodą elektrochemicznego utleniania plazmowego, charakteryzujący się tym, że modyfikowany element, wstępnie oszlifowany lub wypolerowany elektrolitycznie, zanurza się w wodnym roztworze kwasu fosforowego i/lub podfosforynu o temperaturze 15-50°C, a następnie poddaje utlenianiu anodowemu przy anodowej gęstości prądu 5-5000 mA/dm2 i napięciu 100-650 V, w czasie od 1 do 60 minut. Korzystnie w sposobie według wynalazku wykorzystano podfosforyn wapnia Ca(H2PO2)2 o stężeniu od 1-150 g/dm3.
Rozwiązania znane w stanie techniki nadal nie rozwiązują wszystkich problemów związanych z wytworzeniem na tytanie i/lub stopach warstw powierzchniowych o wysokiej zawartości wapnia i fosforu oraz o dobrych właściwościach korozyjnych.
Celem wynalazku jest wytworzenie nowej generacji biomateriałów tytanowych poprzez zastosowanie technologii utleniania azotowanego jarzeniowo tytanu (Grade 2) plazmową metodą elektrochemiczną.
Nieoczekiwanie wykazano, że obróbka utleniania azotowanego tytanu zapewnia wytworzenie warstwy hybrydowej łączącej zalety obu typów warstw: azotowanej i utlenianej, co zapewni lepszą biozgodność wytworzonego implantu w połączeniu z kością.
Wytworzenie warstwy azotowanej na stopie tytanu uniemożliwia proces metalozy czyli nieprzechodzenia składników stopu do otaczających tkanek ludzkich (PL2005995B1).
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji powierzchni azotowanego tytanu TiO2+TiN+Ti2N+aTi(N) powłoką tlenkową domieszkowaną fosforanami wapnia przy zastosowaniu metody plazmowego utleniania elektrochemicznego, charakteryzujący się tym, ze azotowany tytan TiO2+TiN+Ti2N+aTi(N) bez wcześniejszej obróbki zanurza się w kąpieli zawierającej kwas fosforowy (V) i diwodorofosforan (V) wapnia, a następnie poddaje się utlenianiu anodowemu przy napięciu w zakresie 9,5-200 V i w czasie od 60 do 120 minut, przy czym wytworzona warstwa TiO2(Ca,P)+Ti2N+aTi(N) jest o grubości od 5 do 15 μm.
Korzystnie w sposobie według wynalazku stosuje się kwas fosforowy (V) o stężeniu od 1 do 100 g/dm3.
Korzystnie w sposobie według wynalazku stosuje się diwodorofosforan (V) wapnia o stężeniu 168 g/dm3.
Korzystnym jest także, jeżeli proces utlenienia prowadzi się przy potencjale w zakresie 52-200 V.
Przedmiotem wynalazku jest również warstwa powierzchniowa tytanu TiO2(Ca,P)+Ti2N+aTi(N) wytworzona sposobem według wynalazku.
Wynalazek umożliwia wprowadzenie do powierzchni warstwy stopu związki fosforu i wapnia, mające na celu zwiększenie bioaktywności materiału, tj. zdolności materiału implantu do wspomagania biologicznego procesu łączenia go z kością poprzez wytworzenie cienkiej warstwy hydroksyapatytu w strefie wierzchniej warstwy tlenkowej. Szczególnie wykorzystano fakt, że wytworzone warstwy
TiO2(Ca,P)+Ti2N+aTi(N) charakteryzują się większą bioaktywnością w porównaniu do warstw TiO2 niewzbogaconych o związki fosforu i wapnia oraz dobrymi właściwościami korozyjnymi niż czysty technicznie tytan Grade 2. W stanie techniki brak jest informacji dotyczących technologii utlenienia plazmowego azotowanego jarzeniowo tytanu lub jego stopów. W porównaniu do znanych rozwiązań (PL214 958B1) w wynalazku zastosowano podłoże z azotowanego jarzeniowo tytanu Grade 2, a także inne czasy utlenienia plazmowego oraz inne składy elektrolitów. W skład kąpieli do utleniania wchodzą: kwas fosforowy (V) o stężeniu 1-100 g/dm3 oraz diwodorofosforan (V) wapnia (Ca(H2PO4)2) w ilości 168 g/dm3.
Wynalazek przedstawiono bliżej w przykładach wykonania, które nie ograniczają jego zakresu.
Przykład 1
W procesie modyfikacji warstwy wierzchniej azotowanego tytanu Grade 2 stosuje się kąpiel zawierającą kwas fosforowy (V) o stężeniu 1-1,5 g/dm3 i diwodorofosforan (V) wapnia (Ca(H2PO4)2) w ilości 168 g/dm3. Proces prowadzi się w temperaturze 20-30°C, stosując napięcie 100 V. Czas trwania procesu wynosi 120 minut.
Przykład 2
W procesie modyfikacji warstwy wierzchniej azotowanego tytanu Grade 2 stosuje się kąpiel zawierająca kwas fosforowy (V) o stężeniu 10 g/dm3 i diwodorofosforan (V) wapnia (Ca(H2PO4)2) w ilości 168 g/dm3. Proces prowadzi się w temperaturze 20-30°C, stosując napięcie 150 V. Czas trwania procesu wynosi 60 minut.
Claims (5)
1. Sposób modyfikacji powierzchni azotowanego tytanu TiO2+TiN+Ti2N+aTi(N) powłoką tlenkową domieszkowaną fosforanami wapnia przy zastosowaniu metody plazmowego utleniania elektrochemicznego, znamienny tym, że azotowany tytan TiO2+TiN+Ti2N+aTi(N) zanurza się w kąpieli zawierającej kwas fosforowy (V) i diwodorofosforan (V) wapnia, a następnie poddaje się utlenianiu anodowemu przy napięciu w zakresie 9,5-200 V i w czasie od 60 do 120 minut, przy czym wytworzona warstwa TiO2(Ca,P)+Ti2N+aTi(N) jest o grubości od 5 do 15 μm.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kwas fosforowy (V) o stężeniu od 1 do 100 g/dm3.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się diwodorofosforan (V) wapnia o stężeniu 168 g/dm3.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces utlenienia prowadzi się przy potencjale w zakresie 52-200 V.
5. Powłoka tlenkowa na powierzchni tytanu TiO2(Ca,P)+Ti2N+aTi(N) wytworzona sposobem określonym w zastrz. 1-4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL441461A PL247456B1 (pl) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | Sposób modyfikacji powierzchni azotowanego tytanu TiO2+TiN+Ti2N+αTi(N) powłoką tlenkową domieszkowaną fosforanami wapnia przy wykorzystaniu metody plazmowego utleniania elektrochemicznego oraz powłoka tlenkowa na powierzchni azotowanego tytanu TiO2(Ca,P)+Ti2N+αTi(N) wytworzona tym sposobem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL441461A PL247456B1 (pl) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | Sposób modyfikacji powierzchni azotowanego tytanu TiO2+TiN+Ti2N+αTi(N) powłoką tlenkową domieszkowaną fosforanami wapnia przy wykorzystaniu metody plazmowego utleniania elektrochemicznego oraz powłoka tlenkowa na powierzchni azotowanego tytanu TiO2(Ca,P)+Ti2N+αTi(N) wytworzona tym sposobem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL441461A1 PL441461A1 (pl) | 2023-12-18 |
| PL247456B1 true PL247456B1 (pl) | 2025-07-07 |
Family
ID=89452841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL441461A PL247456B1 (pl) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | Sposób modyfikacji powierzchni azotowanego tytanu TiO2+TiN+Ti2N+αTi(N) powłoką tlenkową domieszkowaną fosforanami wapnia przy wykorzystaniu metody plazmowego utleniania elektrochemicznego oraz powłoka tlenkowa na powierzchni azotowanego tytanu TiO2(Ca,P)+Ti2N+αTi(N) wytworzona tym sposobem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL247456B1 (pl) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL214958B1 (pl) * | 2010-03-22 | 2013-10-31 | Politechnika Slaska Im Wincent | Sposób modyfikacji warstwy wierzchniej tytanu i jego stopów fosforem lub wapniem i fosforem metodą elektrochemicznego utleniania plazmowego |
| PL222163B1 (pl) * | 2013-07-05 | 2016-07-29 | Politechnika Warszawska | Sposób wytwarzania implantu kostnego z tytanu i/lub stopu tytanu i implant stawu biodrowego |
| PL239585B1 (pl) * | 2019-06-25 | 2021-12-20 | Politechnika Slaska Im Wincent | Sposób otrzymywania porowatych powłok antybakteryjnych na powierzchni tytanu i jego stopów |
-
2022
- 2022-06-13 PL PL441461A patent/PL247456B1/pl unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL214958B1 (pl) * | 2010-03-22 | 2013-10-31 | Politechnika Slaska Im Wincent | Sposób modyfikacji warstwy wierzchniej tytanu i jego stopów fosforem lub wapniem i fosforem metodą elektrochemicznego utleniania plazmowego |
| PL222163B1 (pl) * | 2013-07-05 | 2016-07-29 | Politechnika Warszawska | Sposób wytwarzania implantu kostnego z tytanu i/lub stopu tytanu i implant stawu biodrowego |
| PL239585B1 (pl) * | 2019-06-25 | 2021-12-20 | Politechnika Slaska Im Wincent | Sposób otrzymywania porowatych powłok antybakteryjnych na powierzchni tytanu i jego stopów |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL441461A1 (pl) | 2023-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Da Silva et al. | Transformation of monetite to hydroxyapatite in bioactive coatings on titanium | |
| Songur et al. | The plasma electrolytic oxidation (PEO) coatings to enhance in-vitro corrosion resistance of Ti–29Nb–13Ta–4.6 Zr alloys: The combined effect of duty cycle and the deposition frequency | |
| Ishizawa et al. | Formation and characterization of anodic titanium oxide films containing Ca and P | |
| Zhu et al. | Anodic oxide films containing Ca and P of titanium biomaterial | |
| Frauchiger et al. | Anodic plasma-chemical treatment of CP titanium surfaces for biomedical applications | |
| Kung et al. | Bioactivity and corrosion properties of novel coatings containing strontium by micro-arc oxidation | |
| US8057657B2 (en) | Treatment of an osteointegrative interface | |
| Zhai et al. | Fluoride coatings on magnesium alloy implants | |
| KR20080108687A (ko) | 전해질용액, 이를 이용한 임플란트재료의 제조방법 및 이에의한 항균성 및 생체적합성이 우수한 임플란트재료 | |
| Jeong et al. | Morphology of hydroxyapatite nanoparticles in coatings on nanotube-formed Ti–Nb–Zr alloys for dental implants | |
| KR20110082658A (ko) | 타이타늄 임플란트의 표면처리 방법 및 그 방법에 의해 제조된 임플란트 | |
| Zhu et al. | Characterization of hydrothermally treated anodic oxides containing Ca and P on titanium | |
| Radwan-Pragłowska et al. | Biodegradable Mg-based implants obtained via anodic oxidation applicable in dentistry: preparation and characterization | |
| Abdel-Aal et al. | Enhancing coating of brushite/hydroxyapatite layer on titanium alloy implant surface with additives | |
| Gnedenkov et al. | Formation and properties of bioactive surface layers on titanium | |
| EP1515759B1 (en) | An osteointegrative interface for implantable prostheses and method for its manufacture | |
| Asad et al. | Development of ceramic layer on magnesium and its alloys for bone implant applications using plasma electrolytic oxidation (PEO) | |
| KR101311979B1 (ko) | 수산화인회석/산화지르코늄 복합물 코팅을 이용한 바이오재료의 제조방법 및 이로 제조되는 바이오재료 | |
| RU2394601C2 (ru) | Способ модифицирования поверхности имплантатов из титана и его сплавов | |
| PL247456B1 (pl) | Sposób modyfikacji powierzchni azotowanego tytanu TiO2+TiN+Ti2N+αTi(N) powłoką tlenkową domieszkowaną fosforanami wapnia przy wykorzystaniu metody plazmowego utleniania elektrochemicznego oraz powłoka tlenkowa na powierzchni azotowanego tytanu TiO2(Ca,P)+Ti2N+αTi(N) wytworzona tym sposobem | |
| Singh | Surface treatment of dental implants: A review | |
| KR20120101748A (ko) | 임플란트 표면처리 용액 및 그를 이용한 표면 처리방법 및 그리고 그 방법에 의하여 제조된 임플란트 | |
| JPH0731627A (ja) | インプラントとその製造方法 | |
| Proskurnyak et al. | Characterization of hydroxyapatite coatings deposited on gas nitrided Ti-6Al-4V alloy | |
| KR101835694B1 (ko) | 플라즈마 전해 산화 공정에서 스트론튬 및 실리콘이 함유된 전해질 조성물 및 그 조성물을 이용하여 스트론튬 및 실리콘 이온을 함유하는 수산화아파타이트가 코팅된 치과용 임플란트 제조방법 |