Склокристалічні покриття по сплавах титану для стоматологічного ендопротезування на основі кальційфосфатосилікатних стекол

Abstract

Дисертаційна робота на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертаційну роботу присвячено розробці складів склокристалічних покриттів по сплавах титану на основі кальційфосфатосилікатної скломатриці для стоматологічного ендопротезування та вибору технологічних параметрів їх одержання. Сформульовано комплекс вимог до фізико-хімічних, технологічних і експлуатаційних властивостей біоактивних склокристалічних покриттів по сплавах титану для дентального ендопротезування та обрано оптимальні технології їх нанесення, а саме для суцільноциліндричних імплантатів – шлікерну, а для гвинтових – електрофоретичну технології нанесення. Розроблено систему критеріїв до скломатриці та обґрунтовано вибір склокристалічного типу покриття по титану на основі системи Na2O–K2O–Li2О–CaO–ZnO–CaF2–Al2O3–B2O3–P2O5–SiO2 для одночасного забезпечення формування зміцненої хімічно-активної тонкокристалічної структури покриття в умовах низькотемпературної (780 °С) короткотривалої (1,0 ÷ 1,5 хв) термічної обробки. Встановлено механізм структуро- та фазоутворення в модельних стеклах і склокристалічних покриттях на їх основі. Досліджено особливості структурної перебудови поверхні покриття в процесі формування міцного апатитоподібного шару в умовах in vitro. Визначені оптимальні технологічні параметри одержання біоактивних склокристалічних покриттів по титану за шлікерною (H = 6,64ГПа, K1C = 2,8МПа·м1/2, Ra = 3,52 мкм, σадг = 15 МПа) та електрофоретичною (H = 6,72 ГПа, K1C = 3,0 МПа·м1/2, Ra = 2,86 мкм, σадг = 17 МПа) технологіями нанесення. Практично підтверджена можливість використання розроблених біоактивних склокристалічних покриттів по титану як елементів імплантатів для стоматологічного ендопротезування зі скороченим терміном зрощування близько одного місяця.Thesis for the degree of Candidate of Technical Sciences in specialty 05.17.11 – technology of refractory nonmetallic materials. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2018. The thesis is devoted to the development of glass-ceramic coating compositions for titanium alloys based on the system Na2O–K2O–Li2О–CaO–ZnO–CaF2–Al2O3–B2O3–P2O5–SiO2 for dental prosthetics and the choice of technological parameters for their preparation. A set of requirements for the physicochemical, technological and operational properties of bioactive glass-ceramic coatings on titanium alloys for dental endoprosthetics is formulated and optimal methods of their application are chosen, in particular for whole-cylindrical implants – slip, and for screw – electrophoretic technology. A system of criteria for glass matrices has been developed and a choice of a glass-ceramic type of a titanium coating based on calcium phosphosilicate glass matrices for the simultaneous provision of a reinforced chemically active fine-grain crystalline coating structure under conditions of a low-temperature (780 °С) short-term (1,0 ÷ 1,5 min) heat treatment is substantiated. The mechanism of structure and phase formation in model glasses and glass-ceramic coatings, based on them, and the structural rearrangement of the coating surface during the formation of a strong apatite-like layer under in vitro conditions during the first month are established. Optimum technological parameters of obtaining bioactive glass-ceramic coatings for titanium by slip were determined (H = 6.64 GPa, K1C = 2.8 MPa·m1/2, Ra = 3.52 μm, σadg = 15 MPa) and electrophoretic (H = 6, 72 GPa, K1C = 3.0 MPa·m1/2, Ra = 2.86 μm, σadg = 17 MPa) with microbiological testing techniques. Practically confirmed the possibility of using the developed bioactive glass-ceramic coatings on titanium as a member of implants for dental endoprosthetics with a shortened period of fusion of about one month.