Материалы с эффектом памяти формы и поверхностными слоями с повышенной коррозионной стойкостью и биосовместимостью для изготовления внутрикостных имплантатов
Предназначенs для изготовления медицинских изделий с высокой коррозионной стойкости и биосовместимостью с костными тканями, в том числе стоматологических имплантатов, устанавливаемых через лунку свежеудаленного зуба.
Краткая характеристика
Материалы предназначены для изделий медицинского назначения из никелида титана с модифицированным поверхностным слоем, не содержащим никеля. Легирующими элементами в этом слое являются кислород, углерод и молибден, его толщина составляет 100-700 нм. Модифицированный поверхностный слой содержит пониженную (до 10 ат.%) концентрацию никеля.
Материалы имеют высокую коррозионную стойкость как в исходном ненапряженном состоянии, так и после многократных циклов деформирования в режимах нагрузка-разгрузка, а также низкую растворимость ионов никеля в биохимических и биологических средах.
Указанные свойства достигаются тем, что в результате имплантации ионов молибдена, кислорода и углерода в поверхностном слое никелида титана создается барьерный слой из материнской фазы с глобулярной наноструктурой (с размерами зерен ~100-200 нм) с большой концентрацией оксидов и карбидов титана и молибдена в виде дисперсных выделений (с размерами частиц ~10-20 нм), который имеет высокую прочность к исходной матрице из никелида титана. При термоциклировании или после деформации в изотермических условиях обратимое образование и исчезновение мартенситных пластин не приводит к разрушению оксидо-карбидного слоя титана и/или молибдена, и это предопределяет высокую коррозионную стойкость данного материала в условиях циклических нагрузок.
Выбор в качестве элемента для имплантации молибдена определяется тем, что матрица содержит никель, замещение атомов которого атомами молибдена не приводит к выделению каких-либо вторых фаз. Второй особенностью выбора молибдена в качестве имплантируемого элемента является его высокая устойчивость к окислению (начинает окисляться при температурах выше 600°С с образованием устойчивого окисла MoO3) и низкая растворимость в биологических жидкостях (например, его растворимость в сыворотке крови и желудочном соке составляет 1,88 % и 2,32 %, соответственно).
Выбор в качестве элементов для имплантации кислорода и углерода обусловлен тем, что эти элементы участвуют в образовании оксидов Ti и Mo и карбидов Ti, которые обладают высокой коррозионной стойкостью и одновременно имеют хорошую адгезию с материалом основы.
![]() |
![]() |
![]() |
Области применения
- медицина, в том числе, стоматология, ортопедия, сосудисто-сердечная хирургия;
- возможно применение технологии модификации поверхностного слоя для обработки деталей из титановых сплавов и никелида титана, предназначенных для длительной эксплуатации в морской и речной воде (судостроение, машиностроение).
Основные преимущества
Повышение коррозионной стойкости и биосовместимости имплантата достигается тем, что на поверхности материала с эффектом памяти формы на основе никелида титана путем ионной имплантации создается модифицированный слой, отличающийся химическим составом от состава основы из титана и никеля.