Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications
The nanocrystalline films of zirconium nitride have been synthesized using ion-plasma vacuum-arc deposition technique on pure Ti-6Al-4V, whereas the hydroxyapatite coatings were deposited by the method of plasmaelectrolytic oxidation in alkaline electrolytes (hydroxyapatite + 1 М potassium hydroxide...
Saved in:
| Published in: | Problems of Atomic Science and Technology |
|---|---|
| Date: | 2023 |
| Main Authors: | , , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/196034 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications / I.E. Garkusha, C.A. McCulloch, K. Nowakowska-Langier, M. Wilczopolska, A.V. Taran, A.S. Kuprin, S.P. Romaniuk, Ya.O. Kravchenko, V.Ya. Podhurska, R.V. Proskurnyak // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 1. — С. 79-82. — Бібліогр.: 9 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| Summary: | The nanocrystalline films of zirconium nitride have been synthesized using ion-plasma vacuum-arc deposition technique on pure Ti-6Al-4V, whereas the hydroxyapatite coatings were deposited by the method of plasmaelectrolytic oxidation in alkaline electrolytes (hydroxyapatite + 1 М potassium hydroxide). Structure evaluation by X-ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscopy (SEM) with microanalysis (EDS) – were performed to study phase and chemical composition, surface morphology, microstructure of coatings. The formed HA PEO coatings with spheroidal structure contain the phases of CaTiO₃ calcium titanate, CaHPO₄ anhydrous dicalcium phosphate, and Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ hydroxyapatite. It was revealed that ZrN single-phase coatings of cubic modification with finecrystalline grains of 20 nm in size were formed. This experimental study found that coating Ti-6Al-4V with ZrN and HA positively influences preosteoblast cell adhesion, which results in the almost complete coverage of the surface, along with a less number of cells grown on uncoated titanium surface.
Нанокристалічні плівки нітриду цирконію було синтезовано методом іонно-плазмового вакуумно-дугового осадження на підкладки з Ti-6Al-4V, а покриття з гідроксиапатиту наносили методом плазмоелектролітичного оксидування в лужних електролітах (гідроксиапатит + 1 М гідроксид калію). Для вивчення фазового та хімічного складу, морфології поверхні, мікроструктури покриттів проводили структурні дослідження: рентгеноструктурний аналіз (РСА), скануючу електронну мікроскопію (СЕМ) з мікроаналізом (ЕДС). Сформовані покриття HA PEO зі сфероїдальною структурою містять фази титанату кальцію CaTiO₃, безводного дикальційфосфату CaHPO₄ та гідроксиапатиту Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂. Виявлено, що утворюються однофазні покриття ZrN кубічної модифікації з дрібнокристалічними зернами розміром 20 нм. Експериментальне дослідження показало, що покриття ZrN і HA на Ti-6Al-4V позитивно впливають на адгезію клітин преостеобластів, що призводить до майже повного покриття поверхні, порівнянно із меншою кількістю клітин, вирощених на титановій поверхні без покриття.
|
|---|---|
| ISSN: | 1562-6016 |