UA51269A

UA51269A - Спосіб виготовлення захисного покриття на металевому імплантаті

Info

Publication number: UA51269A
Application number: UA2002021145A
Authority: UA
Inventors: Олена Костянтинівна Севидова; Елена Константиновна Севидова; Лариса Іванівна Пупань; Володимир Євгенович Стрельницький; Ірина Борисівна Тимченко; Ирина Борисовна Тимченко
Original assignee: Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут"; Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт"
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2002-11-15

Abstract

Спосіб виготовлення захисного покриття на металевому імплантаті включає розташування імплантату у вакуумній камері, нагрівання, нанесення кремнію із одночасним бомбардуванням пучком прискорених іонів, охолодження, нанесення вуглецевого алмазоподібного покриття та розташування імплантату у фізіологічному розчині.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до галузі медичної техніки, зокрема, до виробництва металевих імплантатів. 2 Відомий спосіб виготовлення захисного біосумісного покриття на металевому імплантаті, виготовленому із титану чи його сплаву |1), який включає до свого складу розміщення металевого імплантату у розчині електроліту та подачу електричного потенціалу. Відомий спосіб дозволяє одержати на металевому імплантаті оксидну плівку, яка зменшує корозійні явища на його поверхні та підвищує електрохімічну інертність імплантату.

Однак недоліком відомого способу е недостатня твердість та зносостійкість оксидної плівки, що не дозволяє 70 використовувати це захисне біосумісне покриття на металевих імплантатах, які працюють в умовах тертя, наприклад, для ендопротезів.

Означені недоліки частково усунені у відомому способі виготовлення захисного біосумісного покриття на металевому імплантаті (2). Відомий спосіб включає до свого складу розташування металевого імплантату у вакуумній камері і нанесення сполуки нітридів та карбідів тугоплавких металів. Одержане захисне біосумісне 12 покриття має високу корозійну стійкість та зносостійкість.

Однак недоліком відомого способу є недостатня електрохімічна інертність захисного покриття, оскільки одержане покриття належить до металоподібних речовин.

Найбільш близьким за технічною суттю та досягнутим результатом є спосіб виготовлення захисного біосумісного покриття на металевому імплантаті (З), який включає до свого складу розміщення металевого імплантату на основі титану у вакуумній камері, нагрівання його до температури 600... 650 градусів за

Цельсієм, нанесення кремнію із одночасним бомбардуванням його пучком прискорених іонів, охолодження до температури 80... 100 градусів за Цельсієм і нанесення вуглецевої алмазоподібної плівки.

Одержане таким чином покриття має достатню твердість, зносостійкість та досить велику електрохімічну інертність. Однак наявність пор та дефектів, що порушують суцільність одержаного покриття, суттєво знижують його електрохімічну інертність. Це, у свою чергу, знижує строк використання металевих імплантатів. «

В основу винаходу покладено задачу підвищення електрохімічної інертності біосумісного покриття на металевому імплантаті.

Поставлена задача вирішується тим, що після проведення технологічних операцій та переходів у вакуумній камері з послідовним нагріванням, нанесенням проміжного шару кремнію та вуглецевого алмазоподібного о покриття металевий імплантат піддягає анодуванню у фізіологічному розчині. Ге)

Заявлений спосіб здійснюється таким чином.

Металевий імплантат розміщують у вакуумній камері, нагрівають його до температури 600...650 градусів за сч

Цельсієм, наносять кремній із одночасним бомбардуванням пучком прискорених іонів, охолоджують до «-- температури 80... 100 градусів за Цельсієм і електродуговим методом наносять вуглецеве алмазоподібне 3о покриття. Після охолодження вийнятий із вакуумної камери імплантат розташовують у фізіологічному розчині, о подають постійний потенціал у діапазоні 0,4... 0,58 (відносно електроду порівняння) та витримують у такому стані протягом 10... 15 хвилин.

В процесі анодування, який проводиться у фізіологічному розчині в потенціостатичному режимі, в порах « захисного покриття та дефектах утворюються хімічно та електрохімічно інертні оксидні сполуки, які не З 50 вступають до реакції із фізіологічним середовищем організму людини. Оскільки одержані плівки знаходяться с усередині зносостійкого покриття, то вони не підлягають механічному зносу. з» Таким чином, заявляємьіїй спосіб дозволяє одержати захисне біосумісне покриття на металевому імплантаті, яке має підвищену зносостійкість та електрохімічну інертність.

На фіг.1 наведені результати проведених порівняльних досліджень електрохімічної активності зразків імплантатів з покриттями, виконаними за різноманітними способами. Наведена електрохімічна активність і-й імплантату 1 - з титанового сплаву ОТ4-1, без покриття; 2-3 покриттям, виконаним відомим способом(за - прототипом); З-за запропонованим способом.

Експериментальні дослідження виявили суттєво знижену електрохімічну активність металевого імплантату з ді захисним покриттям, що виконане за заявленим способом (3) у порівнянні з покриттям, що виконане за відомим

Ге»! 20 способом (2). Оптимальні значення величин потенціалів (0,4...0,583 та тривалості електрохімічної обробки (10... 15 хвилин) визначено експериментально. Встановлено, що за цих значень потенціалів формуються тонкі, с але відносно суцільні захисні плівки. Підвищення потенціалів анодування призводить до збільшення товщини плівок, але одночасно з цим збільшується їх дефектність. Процеси формоутворення оксидних плівок в межах вказаних потенціалів закінчуються за 10... 15 хвилин (в залежності від марок сплавів), що підтверджується 22 мінімальними залишковими струмами при потенціостатичних вимірюваннях. Збільшення часу обробки (більше в. 15 хвилин) практично не призводить до потовщення плівок.

Таким чином, виготовлення захисного покриття на металевому імплантаті заявляємим способом забезпечує їм. кращі показники біосумісності, що в свою чергу дозволяє підвищити строк їх використання.

Суттєві ознаки, які співпадають із прототипом, є: розташування імплантату у вакуумній камері, нагрівання 60 до температури 600... 650 градусів за Цельсієм, нанесення кремнію із одночасним бомбардуванням пучком прискорених іонів, охолодження до температури 80.. 100 градусів за Цельсієм, нанесення алмазоподібного покриття.

Суттєві ознаки, які відрізняють від прототипу, є: розташування імплантату фізіологічному розчині, подача постійного потенціалу у діапазоні 0,4...0,58 та витримка у такому стані протягом 10... 15 хвилин. бо Впровадження запропонованого способу дозволить на 45... 5795 підвищити строк використання металевих імплантатів за рахунок зменшення іх електрохімічної активності.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. ЧЧогдепзоп 0. 5. Сепіепо 3. А. Мауег М.М. Віоіодіс гезропзе (0 развіме діззоїшіоп ої Щапішт сгапіоїтасіа! тісгоріайез. // ВіотаїсегіаіІв. -1999. - М.20, М 7. -р. 675-682. 2. Топка О. В. Експериментально-кліничне обгрунтування нових матеріалів для штучних суглобів людини//

Матеріали 12-го з'їзду травматологів-ортопедів України. - К.,1990. - с.158-159.

З. Патент 5725573 США, МПКА 61Е2/24. Медіса! ітріапів таде ої тега! аіоуз реагіпд сопезіме діатопа ІїКе сагроп соайіподз5.- опубл. 10.03.98. 70 4. Патент 5605714 США, МПК 8950 33/00; С23С 14/06; ВО15 3/6; АбІЕ 2/24. Тгеаійтепів ю гедисе

Інготбродепейїсіку іп Неагї мамез таде їтот Шапішт апа їїз аПоув/- опубл. 25.02.97.

Claims

Формула винаходу , , , й ,

Спосіб виготовлення захисного покриття на металевому імплантаті, який включає розташування імплантату у вакуумній камері, нагрівання до температури 600...650 градусів за Цельсієм, нанесення кремнію із одночасним бомбардуванням пучком прискорених іонів, охолодження до температури 80...100 градусів за Цельсієм, нанесення вуглецевого алмазоподібного покриття, який відрізняється тим, що після цього імплантат

2ор розташовують у фізіологічному розчині, подають постійний потенціал у діапазоні 0,4...0,5 В та витримують у такому стані протягом 10...15 хвилин. « (22) «со с «- ІС в) ші с ;»

1 - іме) б 50 3е)

60 б5