정형 외과 용 나노 구조 유리 - 세라믹 코팅제 - 2 부

비정질 및 결정상으로 구성된 유리 - 세라믹은

biomaterials 분야. Bioglass보다 유리한 점 중 하나는 강도, 마모에 대한 내성 및 열팽창 계수 [26]를 포함한 특성을 조작 할 수있는 가능성을 제공한다는 것입니다. 그들의 열화 속도 또는 이온 방출 거동은 열처리 후 처리를 사용하여 결정화의 정도를 제어함으로써 맞출 수있다 [26, 27]. 플라즈마 분무 기술은 유리 - 세라믹 제조에 이점이 있습니다. 첫째, 플라즈마 제트의 핵심 영역에서 최대 12,000 K의 온도를 산출합니다. 둘째, 플라즈마 분무 공정의 냉각 속도는 10 6 -10 7 8 ℃ s -1 를 초과한다 [3]. 이러한 열 조건 하에서, 공급 물 분말은 분말 특성 및 처리 변수에 따라 플라즈마 제트에서 완전히 또는 부분적으로 용융된다. 용융 된 분말은이 높은 냉각 속도 하에서 급속 응고를 겪습니다. 높은 냉각 속도가 용융물의 결정 핵 생성 및 결정체 성장을 억제 할 수 있기 때문에 공정 조건을 적절히 제어하면

유리 및 결정상을 포함하여 유리 - 세라믹 코팅을 형성한다. 또한, 그것은

적절하게 가공 매개 변수를 조정하면 플라즈마 살포 코팅에 나노 구조가 부여 될 수 있다는 점에 유의할 가치가있다. [28,29], 이는 생체 적합성에 유리한 것으로 판명되었다.

본 연구에서는 나노 구조 표면을 지닌 유리 세라믹 HT 코팅과 SP 코팅이

Ti-6Al-4V 합금으로 이루어진다. 이 연구에서 정형 외과 용으로 사용될 수있는 생물 의학적 코팅제로서의 잠재력이 탐구되었다.


2. 재료 및 방법


2.1. 분말 합성 및 코팅 제조


HT (Ca 2 ZnSi 2 O 7 ) 및 SP (CaTiSiO 5 ) 분말은 고온 고체 반응에 의해 합성되었다. 간단히 말하면, 시약 등급 CaCO3, ZnO 및 SiO2 분말을 HT 세라믹 분말을 합성하기 위해 2 : 1 : 2 몰 비율로 혼합 하였다. CaCO3 , TiO2 및 SiO2 분말은 SP 세라믹 분말을 합성하기 위해 1 : 1 : 1 몰 비율로 혼합되었다. 건조 후, 혼합 분말을 1200 ℃에서 3 시간 동안 (HT 분말) 및 1290 ℃에서 6 시간 동안 소결시켰다 (SP 분말). 그 다음, 소결 된 파우더를 분쇄하고 75 미만의 입자 크기를 갖는 분말을 플라스마 분무를위한 6 중량 % 폴리 비닐 알콜 (PVA) 용액으로 재구성하여보다 유동성있게 만들었다. 분말의 재구성 과정은 다음과 같이 간략하게 설명 될 수있다 : 분말을 모르타르에 넣고 부드럽게 연마하는 동안 PVA 용액을 분말에 적가했다. 완전히 혼합 한 후, 분말을 80 ℃에서 12 시간 동안 건조시켰다. 재구성 된 분말을 최종적으로 80 메쉬 체를 사용하여 체질 하였다. 플라즈마 분무에는 80 메쉬 이하 (177 μm 미만 )의 것을 사용했습니다.

상용 Ti-6Al-4V 디스크에 HT 및 SP 코팅을 증착하기 위해 대기 플라즈마 분무 시스템 (Sulzer Metco, Switzerland)을 사용했다 ( Baoji Junhang Metal Material Co., Ltd )를 지름 15 mm 및 두께 1 mm로 제조 하였다 . 플라즈마 분사 전에 디스크를 절대 에탄올로 초음파 세정하고 알루미나 모래로 모래를 분쇄했습니다. 코팅의 상 조성과 관련하여 최적화 된 처리 파라미터는 다음과 같이 기술된다 : 아르곤 (40 slpm) 및 수소 (12 slpm)가 각각 1 차 및 보조 플라즈마 형성 가스로서 사용된다. 분말 공급 속도는 운반 가스로서 아르곤 (3.5slpm)을 사용하여 약 20gmin - 1이었다. 플라즈마 아크 전류 및 전압은 각각 600A 및 70V였다. 분무 거리는 100 mm로 고정되었습니다. 공급 튜브의 직경은 1.8 mm이고, 분말 공급 각도는 90 ° 였고; 토치의 속도는 10 mms - 1이고, 인접한 패스 사이의 시간 간격은 약 5 s이다. 총 사이클 수는 20 회였다. 분무 후, 코팅 샘플을 절반으로 절단하고 새로운 절단면이 아래를 향하게 에폭시 수지에 장착 하였다. 단면을 SiC 연마 지로 연마하고 0.3㎛ Al 2 O 3 연마 페이스트를 사용하여 연마 하였다. 마이크로 - 들여 쓰기 테스트에 사용 된 코팅 샘플의 표면도 연삭 및 연마되었습니다.

코팅의 표면 및 단면의 형태는 전계 방출 주사 전자 현미경 (SEM, Zeiss EVO 50)에 의해 조사되었다. 코팅의 상 조성은 0.02 °의 단계 크기에서 Cu Ka1 방사선을 사용하는 X 선 회절 (XRD, Siemens D6000, Germany)을 사용하여 분석되었습니다. 데이터는 15 °에서 75 ° (2θ)까지 4 ° 분 -1 의 스캐닝 속도로 얻어졌다. 표면 거칠기 (Ra)는 표면 윤곽 계 (Hommelwerke T8000-C, Germany)로 측정 하였다. 코팅의 각 유형에 대한 세 가지 샘플을 테스트하고 각 샘플의 다섯 가지 트랙의 거칠기 값을 기록했습니다. Ra 값은 평균 + 표준 편차 (sd) (n = 15)로 표현되었다.


****** 계속 될 ******