ruvzdorné povlaky endoprotéz Otěruvzdorn Obsah TRIBOLOGIE Otěruvzdorné povlaky endoprotéz Fakulta strojního inženýrství

Transkript

1 Otěruvzdorn ruvzdorné povlaky endoprotéz Obsah Základní části endoprotéz Požadavky na materiály Materiály endoprotéz Keramické povlaky DLC povlaky MPC povlaky Metody vytváření povlaků Testy povlaků Závěr

2 Základní části endoprotéz kloubní hlavice femorální část kloubní jamka

3 Požadavky na materiály Biokompatibilita - bioinertní materiály - bioaktivní materiály Mechanické požadavky -pevnost - korozivzdornost - odolnost proti opotřebení -životnost Tribologické požadavky - nízký koeficient tření *

4 Materiály endoprotéz

5 Materiály endoprotéz BIOLOX obchodní název biokeramiky firmy CERAMTEC Německo

6 Keramické povlaky Korund (Al 2 O 3 ) ALUMINA povlaky pro femorální hlavice s čepem a jamky -vynikající otěruvzdornost - tvrdost HV Oxid zirkoničitý (ZrO 2 ) ZIRKONIA používán jako možná alternativa korundu. Používá se pouze zirkoničitá keramika tvořená více než 93% ZrO 2, 5,1±0,25% Y 2 O 3, méně než 0,5% Al 2 O 3 a některé další oxidy. - tvrdost HV 1250 *

7 Keramické povlaky Nitrid titanu (TiN) převyšuje svou tvrdostí i korund. -vysokáotěruvzdornost - mikrotvrdost od 20 do 25 Gpa - dobrá elasticita a adheze. Na podklad se obvykle nanáší PVD metodou Nitrid zirkonia (ZrN) - vlastnosti a použití shodné s TiN, ovšem mnohem dražší.

8 DLC povlaky DLC - diamantu podobné uhlíkové povlaky s velmi nízkým koeficientem tření a vysokou tvrdostí. - podobné mechanické vlastnosti jako přírodní diamant, ale nemají klasickou krystalovou mřížku - hladký povrch bez mikroskopických výstupků - tvrdost se pohybuje kolem 4500 HV Pro zlepšení adhezních vlastností se používá např. mezivrstva TiN.

9 MPC povlaky MPC ( 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine polymer) polymer. Stal se základem long-lasting umělého kloubu. Kovalentní vazba mezi PE kloubní jamkou MPC povlakem MPC povlaky se používají i u implantátů z Co Cr Mo slitin s mezivrstvou z 4 methacryloxiethyl trimetate anhydrid (4META). U CLPE s MPC povlakem se gravimetrický úbytek snížil na 0,16mg/ 10 6 cyklů.

10 Metody vytváření povlaků Metoda PVD (Physical Vapour Deposition) - obloukové odpařování - magnetronové naprašování Metoda CVD (Chemical Vapour Deposition) Plazmový nástřik - metoda APS (Air plasma spraying ) - metoda VPS (Vacuum plasma spraying).

11 Testy povlaků Příklad totálního simulátoru kyčelního kloubu Lze na něm testovat celou endoprotézu nebo její komponenty. Při různých podmínkách testování (počet cyklů, úhel vychýlení a pod) lze měřit např.: -koeficient tření - gravimetrický úbytek

12 Testy povlaků porovnání koeficientů tření pro různé materiály gravimetrický úbytek pro různé povrchy v závislosti na počtu cyklů

13 Závěr - snaha snižovat koeficienty tření a tím snižovat jejich opotřebení - problém snižování koeficientu tření je také v tom, že pro kloubní systém nelze použít mazací film jako u běžných součástí - nové materiály pro povlakování zatím nedosahují hodnot koeficientů tření naměřených u přirozených kloubů.

14 6 Děkuji za pozornost *