21.07.2023

Искровая печать танталом поможет продлить срок службы титановых имплантов

Искровая печать танталом поможет продлить срок службы титановых имплантов

Ученые СГТУ им. Гагарина Ю.А. получили сверхтвердое танталовое покрытие, которое позволит продлить срок службы титановых имплантов, применяемых в стоматологии и хирургии, и улучшит их срастание с костями. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в International Journal of Refractory Metals and Hard Materials.

Титан обладает высокой прочностью, легкостью, устойчивостью к коррозии, а также хорошей биосовместимостью — обычно организм его не отторгает, но иногда примеси, содержащиеся в титановых сплавах, могут провоцировать аллергию. Избежать таких реакций помогает формирование на титане твердого пористого покрытия из керамики или других биосовместимых металлов и их соединений. Кроме того, пористое покрытие ускоряет приживление импланта.

Перспективным материалом для такой обработки является тугоплавкий, но пластичный металл тантал. Под действием высокой температуры на нем образуется тонкий оксидный слой, устойчивый к коррозии, гипоаллергенный и нейтральный по отношению к организму. Также благодаря контролируемой термической обработке тантал становится твердым и приобретает наноразмерную поверхностную структуру.

Ученые из Саратова еще в 2018 году предложили совместить высокотемпературную обработку танталового покрытия с методом электроискрового легирования — нанесения тантала на титан с помощью устройства, генерирующего электрические искры между электродом и изделием. Рабочая часть танталового электрода оплавлялась и в виде микрокапель переносилась на поверхность титана, благодаря чему металлы «сваривались». Далее термическая обработка приводила к образованию на покрытии оксида тантала, который упрочнил титан-танталовый слой и заполнил трещины, появившиеся из-за быстрого остывания танталовых капель. Такой метод позволил получить упругое высокопористое покрытие, но его недостатком оказалась неравномерная толщина, которая мешала покрытию служить буфером, защищая имплант от повреждений.

В новой работе ученые автоматизировали процесс электроискрового напыления тантала с помощью числового программного управления. Комбинация различных методов позволила достичь сверхтвердости пористого материала, в 2–5 раз превышающей показатели биосовместимых покрытий, нанесенных иными способами и сделанных из других материалов. Предложенная технология поможет улучшить характеристики и продлить срок службы титановых имплантов.



СМОТРИТЕ ТАКЖЕ