Свойства нитрида алюминия как защитного покрытия на биоинженерных материалах
Исследовано электрохимическое поведение и смачиваемость поверхности покрытий из нитрида алюминия (AlNх) в физиологическом растворе. Показано, что покрытия повышают биоинертность металлических имплантационных материалов в результате снижения поверхностной энергии (увеличения угла смачивания). Коррози...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2005 |
| Main Authors: | , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2005
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80530 |
| 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: | Свойства нитрида алюминия как защитного покрытия на биоинженерных материалах / В.В. Васильев, А.А. Лучанинов, В.Е. Стрельницкий, Г.Д. Толстолуцкая, И.Е. Копанец, Е.К. Севидова, В.И. Кононенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С. 167-170. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860242057250996224 |
|---|---|
| author | Васильев, В.В. Лучанинов, А.А. Стрельницкий, В.Е. Толстолуцкая, Г.Д. Копанец, И.Е. Севидова, Е.К. Кононенко, В.И. |
| author_facet | Васильев, В.В. Лучанинов, А.А. Стрельницкий, В.Е. Толстолуцкая, Г.Д. Копанец, И.Е. Севидова, Е.К. Кононенко, В.И. |
| citation_txt | Свойства нитрида алюминия как защитного покрытия на биоинженерных материалах / В.В. Васильев, А.А. Лучанинов, В.Е. Стрельницкий, Г.Д. Толстолуцкая, И.Е. Копанец, Е.К. Севидова, В.И. Кононенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С. 167-170. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Исследовано электрохимическое поведение и смачиваемость поверхности покрытий из нитрида алюминия (AlNх) в физиологическом растворе. Показано, что покрытия повышают биоинертность металлических имплантационных материалов в результате снижения поверхностной энергии (увеличения угла смачивания). Коррозионно-защитные свойства покрытий, полученных вакуумно-дуговым методом, зависят от материала подложки и давления азота при синтезе AlNх. Увеличение давления выше 6⋅10⁻⁴…10⋅10⁻⁴ Торр может привести к росту внутренних напряжений в системе подложка – покрытие и усилению ее электрохимической активности. Снижение напряжений вследствие формирования многослойной структуры покрытия улучшает его биоинертность.
Досліджено електрохімічну поведінку і змочуваність поверхні покриттів з нітриду алюмінія (AlNх) в фізиологічному розчині. Показано, що покриття підвищують біоінертність металевих імплантаційних матеріалів за рахунок зниження поверхневої енергії (збільшення кута змочування). Корозійно – захисні властивості покриттів, виготовлених вакуумно-дуговим методом, залежать від матеріалу основи і тиску азота при нанесенні AlNх. Збільшення тиску вище 6⋅10⁻⁴…10⋅10⁻⁴ Торр може привести до зростання внутрішніх напруг в системі основа – покриття та її електрохімічної активізації. Зниження напруг за рахунок формування багатошарової структури покриття покращує його біоінертність.
The electrochemical behavior and wettability of aluminium nitride (AlNх) coating surface contacted with physiological solution are investigated. It is shown that the coating improves bioinertness of the metal implantation materials owing to reducing the surface energy (increasing of the wetting edge angle). The vacuum-arc deposition method is applied to form the protective coatings on the metal implantation materials. Corrosion-protective properties of the coatings are shown to depend upon the AlNх synthesis conditions. Increase of nitrogen pressure above 6⋅10⁻⁴… 10⋅10⁻⁴ Tor may gives rise to increase of the intrinsic stresses in the substrate – coating composition and thus to growth of its electrochemical activity. Multilayer compositions are shown to be more bioinert due to its reduced stresses level.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:30:33Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 541.13
СВОЙСТВА НИТРИДА АЛЮМИНИЯ КАК ЗАЩИТНОГО
ПОКРЫТИЯ НА БИОИНЖЕНЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ
В.В. Васильев, А.А. Лучанинов, В.Е. Стрельницкий, Г.Д. Толстолуцкая, И.Е. Копанец,
*Е.К. Севидова, *В.И. Кононенко
ННЦ «Харьковский физико-технический институт», г. Харьков;
*НТУ ХПИ, г. Харьков, Украина
Исследовано электрохимическое поведение и смачиваемость поверхности покрытий из нитрида алю
миния (AlNх) в физиологическом растворе. Показано, что покрытия повышают биоинертность металличе
ских имплантационных материалов в результате снижения поверхностной энергии (увеличения угла смачи
вания). Коррозионно-защитные свойства покрытий, полученных вакуумно-дуговым методом, зависят от ма
териала подложки и давления азота при синтезе AlNх. Увеличение давления выше 6⋅10-4…10⋅10-4 Торр мо
жет привести к росту внутренних напряжений в системе подложка – покрытие и усилению ее электрохими
ческой активности. Снижение напряжений вследствие формирования многослойной структуры покрытия
улучшает его биоинертность.
ВВЕДЕНИЕ
Нитрид алюминия (AlN) относится к диэлектри
кам [1], что в сочетании с достаточно высокой хими
ческой стойкостью в биохимических средах [2], даёт
основание считать его перспективным биоинженер
ным материалом.
Наиболее высокой стабильностью в биохимиче
ских средах отличаются нитевидные кристаллы со
структурой, близкой к монокристаллической. Одна
ко получение реальных изделий – имплантантов (в
том числе различных протезов и деталей остеосин
теза) из такого монолитного материала в настоящее
время является технологически невозможным. Пер
спективной альтернативой внедрения AlN в медици
ну может быть использование его в качестве покры
тия на традиционных металлических имплантацион
ных материалах – титановых сплавах, нержавеющей
стали, кобальтохромовых сплавах и т.д. Предполо
жительно, такое решение позволит нивелировать
основной недостаток металлических имплантантов –
электрохимическую и коррозионную активность – и
одновременно сохранить их высокие физико-меха
нические характеристики.
Целью настоящей работы является исследование
влияния режимов формирования покрытий AlNх
различного стехиометрического состава на функци
онально-защитные свойства и биосовместимость
модельных имплантантов из нержавеющей стали
12Х18Н10Т, которая была выбрана в качестве пред
ставителя конструкционного биоинженерного мате
риала.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Защитные свойства покрытий AlNх изучали по
электрохимическому поведению системы нержаве
ющая сталь – покрытие в физиологическом растворе
(0,9% - NaCl), а также по смачиваемости поверхно
сти этим раствором. Эти характеристики, согласно
[3], коррелируют с показателями биосовместимости.
Электродом сравнения при электрохимических из
мерениях служил стандартный хлорсеребряный
электрод.
Покрытия AlNх наносили вакуумно-дуговым ме
тодом (КИБ). Поток алюминиевой плазмы очищали
от макрочастиц алюминия с помощью криволиней
ного магнитного сепаратора [4]. Для синтеза нитри
да алюминия в вакуумную камеру напускали азот.
Для получения покрытий различного стехиометри
ческого состава давление азота изменяли в диапазо
не (0.8…50)⋅10-4 Торр. Температура подложки в про
цессе осаждения покрытия поддерживалась на уров
не 500 °С. Время осаждения составляло 30 мин. Для
улучшения защитных свойств покрытия и повыше
ния адгезии напыляли промежуточный слой титана
толщиной ∼ 0.9 мкм. Были изготовлены также
несколько вариантов покрытий AlNх при температу
ре подложки ∼ 200 °С, в том числе многослойных
покрытий с чередующимися слоями Ti, TiN и AlNх в
различных сочетаниях. Температура подложки в
процессе нанесения покрытия регулировалась путем
изменения скорости теплоотвода.
Модельными имплантантами являлись пластин
ки размером 40×14×0.3 мм из нержавеющей стали
12Х18Н10Т, на которые в различных режимах нано
сились покрытия из AlNх. В каждом режиме оса
ждения формировались также системы с покрытия
ми на образцах из молибдена, которые использова
лись как контрольные.
Содержание азота в покрытии AlNх определяли
методом обратного ядерного рассеяния ионов 4He с
энергией 1.6 МэВ [5].
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исследования зависимости состава покрытия от
давления азота в процессе синтеза AlNх показали,
что при давлениях азота РΝ2 = (5…6)⋅10-4 Торр обра
зуется стехиометрическое покрытие, в котором
х = nN/nAl = 1 (рис. 1). При больших значениях РΝ2
концентрация азота в AlNх резко возрастает, и при Р
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 167-170.
167
Ν2 ≥ 1⋅10-3 Торр отношение nN/nAl достигает насыще
ния на уровне х = 1.2.
Рис. 1. Зависимость стехиометрического коэффи
циента х = nN/nAl в покрытии AlNх от давления азо
та в процессе синтеза
Краевой угол смачивания θ (рис. 2), определяе
мый методом покоящейся капли [6], является харак
теристикой поверхностной энергии покрытия, и его
значения коррелируют с концентрацией азота в
AlNх. При увеличении давления азота в процессе
синтеза покрытия от 2⋅10-4 до 2⋅10-3 Торр смачивае
мость поверхности уменьшается (угол растет от 51о
до 66о), что свидетельствует о минимизации поверх
ностной энергии и, следовательно, улучшении пока
зателя биосовместимости [3].
Рис. 2. Зависимость краевого угла смачивания θ по
верхности покрытия от давления азота в процессе
синтеза AlNх: 1 – исходное состояние;
2 – электрохимически окисленное
Уменьшение смачиваемости покрытий AlNх ста
новится еще более существенным (угол смачивания
увеличивается на 20....30º) после электрохимическо
го окисления, которому они подвергались в физио
логическом растворе в процессе снятия анодных по
ляризационных кривых. Значения θ в этом случае
практически выравниваются для всех исследован
ных вариантов покрытий и близки по величине к
аналогичным характеристикам поверхности Al2О3
[7]. Поэтому можно предположить, что в наших экс
периментах при нанесении покрытия из нитрида
алюминия на поверхности образовались слои с обо
рванными связями у атомов алюминия, которые в
процессе окисления насыщались кислородом, пасси
вируя (“облагораживая”) поверхность. Этот эффект
“облагораживания” поверхностного слоя AlNх в ре
зультате электрохимического окисления может быть
использован в будущем как прием при разработке
технологии изготовления системы функционально-
защитных покрытий.
Исследования электрохимических свойств си
стем с покрытиями AlNх - подслой титана -
подложка из нержавеющей стали 12Х18Н10Т (мо
либдена), в том числе измерения потенциалов кор
розии (рис. 3) и оценки анодных поляризационных
зависимостей (рис. 4), показали следующее.
Рис. 3. Зависимость потенциала коррозии от давле
ния азота в процессе синтеза AlNx для систем с по
крытием Ti+AlNx на подложках: 1 – из молибдена;
2 – нержавеющей стали 12Х18Н10Т (температура
подложки 500 °С)
При рассмотренных режимах напыления внеш
ние слои нитрида алюминия различного стехиомет
рического состава не являются абсолютно сплошны
ми. Поэтому на электрохимические характеристики
систем с покрытиями влияют все входящие в них
материалы – подложки, промежуточного и внешне
го слоёв покрытия.
Рис. 4. Анодные поляризационные кривые образцов
из молибдена (а) и нержавеющей стали (б) с покры
тием Ti+AlNx, синтезированным при различных
давлениях азота: 1 – без покрытия;
2 – Р = 2⋅104Торр; 3 – 10⋅10-4 Торр; 4 – 40⋅10-4 Торр
(температура подложки 500 °С)
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 167-170.
168
В общем случае оказалось, что системы с молиб
деновой основой более инертны, чем с подложкой
из нержавеющей стали – у них выше поляризуе
мость анодных процессов и соответственно потен
циал коррозии имеет большую положительную ве
личину. Этот факт является несколько неожидан
ным, поскольку исходный, незащищённый молиб
ден проявляет большую электрохимическую актив
ность в физиологическом растворе, чем нержавею
щая сталь (см. кр. 1, рис. 4,а,б).
Электрохимические характеристики образцов за
висят от давления азота в процессе формирования
покрытия и различаются для случаев подложек из
молибдена и нержавеющей стали. Увеличение дав
ления азота от 0.8⋅10-4 до 2⋅10-4 Торр в случае
подложки из нержавеющей стали и до 1⋅10-3 Торр в
случае подложки из молибдена приводит к заметно
му улучшению защитных свойств (“облагоражива
нию”), проявляющемуся в снижении анодной актив
ности. При дальнейшем росте давления азота насту
пает “разблагораживание” систем с покрытием, осо
бенно существенное на подложке из нержавеющей
стали – анодные поляризационные зависимости сме
щаются в область отрицательных потенциалов, при
ближаясь к кривой для незащищенного титана.
Наиболее вероятной причиной такого поведения
образцов с покрытиями может быть увеличение чис
ла дефектов в AlN под влиянием напряжений темпе
ратурной природы, которые возникают в системе в
процессе синтеза. Синтез исследованных покрытий,
как уже отмечалось, проводился при температуре
500 °С. При охлаждении до комнатной температуры
в системе возникают внутренние напряжения, осо
бенно большие в случае заметного различия темпе
ратурных коэффициентов линейного расширения
(ТКЛР) нитрида алюминия (∼5⋅10-6 К-1) и нержавею
щей стали (12⋅10-6 К-1). Для молибдена этот эффект
выражен менее ярко, так как ТКЛР молибдена и
нитрида алюминия близки (∼ 5⋅10-6 К-1).
Еще одним фактором, приводящим к возникно
вению дополнительных напряжений в поверхност
ном слое материала подложки и в титановом под
слое, является наличие внутренних напряжений в
синтезируемом слое нитрида алюминия. Величина
этих напряжений зависит от относительной концен
трации азота в покрытии [8].
Эффективным путем снижения внутренних
напряжений различной природы и соответственно
уменьшения их отрицательного влияния на функци
онально-защитные свойства покрытий является реа
лизация слоистой системы с последовательным че
редованием пластичных и хрупких материалов. Из
вестно [9], что такая структура позволяет в значи
тельной мере релаксировать возникающим при син
тезе напряжениям.
В настоящей работе исследовали несколько ва
риантов многослойных покрытий на подложке из
нержавеющей стали (таблица) при идентичном со
ставе наружного слоя, синтезированном при давле
нии азота 20⋅10-4 Торр и при температуре подложки
∼ 200 °С.
Характеристики покрытий, синтезированных при температуре подложки 200 °С
Н
ом
ер
ва
ри
ан
та
Структура покрытия
Материал слоев Толщина, мкм Кратность по
вторения
Потенциал кор
розии, Екор, В
Область пассивно
сти, ΔЕа, В
Материал подлож
ки
1 Ti
AlN
0.9
1.1
1 - 0.19 0.67 Сталь 12Х18Н10Т
2 Ti
AlN
0.9
1.1
3 - 0.095 0.94 Сталь 12Х18Н10Т
3 Ti
AlN
0.18
1.1
3 - 0.17 0.41 Сталь 12Х18Н10Т
4 Ti
TiN
AlN
0.9
0.2
1.1
1 - 0.04 0.55 Сталь 12Х18Н10Т
5 Ti
AlN
0.45
0.55
4 - 0.02 0.37 Сталь 12Х18Н10Т
6 Ti
TiN
AlN
0.45
0.12
0.55
4 - 0.28 0.68 Сталь 12Х18Н10Т
7 Ti
AlN
0.9
1.1
1 - 0.21 1.21 Стекло
Как и предполагалось, слоистые покрытия про
являют однозначно выраженный защитный эффект
по отношению к материалу подложки и сдвигают ее
потенциал питтингообразования (потенциал резкого
подъема анодного тока) в область положительных
значений (рис. 5,а).
В отличие от выше рассмотренных вариантов с
однослойными покрытиями (см. рис. 4), для всех
модельных имплантатов с «многослойкой» харак
терно наличие области пассивности (разности меж
ду значениями потенциалов питтингообразования и
коррозии). Это косвенно свидетельствует о значи
тельном снижении растягивающих напряжений как
на поверхности подложки, так и в промежуточных
титановых слоях. Скачкообразный подъем тока, свя
занный с реакцией ионизации металла на поверхно
сти нержавеющей стали, обусловлен наличием
сквозных пор в покрытии.
В реальных случаях эксплуатации изделий-им
плантатов не исключены варианты, когда они ока
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 167-170.
169
жутся полностью или частично под влиянием ка
тодного потенциала при контакте с более отрица
тельным металлом. Кривые 1–7 (cм. рис. 5,б) пока
зывают, что наличие на модельных имплантатах
многослойных покрытий с диэлектрическим верх
ним слоем не исключает протекание на них ка
тодных реакций, но существенно увеличивает поля
ризуемость последних, т.е. затрудняет протекание
этих реакций по сравнению с исходным материалом
(см. кр. 8, рис. 5,б).
Рис. 5. Анодные (а) и катодные (б) поляризацион
ные кривые на образцах с покрытиями, нанесенны
ми по вариантам 1 – 7 (см. таблицу); 8 – сталь
12Х18Н10Т без покрытия
Активность катодных процессов в отличие от
анодных мало зависит от вариантов качественного и
количественного сочетания промежуточных защит
ных слоев, поскольку восстановительные реакции
(ионизации растворенного кислорода, восстановле
ния оксидных слоев) могут реализоваться уже на
первом металлическом (Ti) или металлоподобном
(TiN) подслое. В то же время можно отметить, что
относительно лучшими показателями электрохими
ческой инертности при катодной поляризации, как и
при анодной, характеризуется образец с многослой
ными покрытиями по варианту 2 (см. таблицу). Он
практически приближается по этой характеристике
к образцу на диэлектрической основе (см. кр. 2 и 7,
рис. 5,а).
ВЫВОДЫ
Приведенные результаты исследований дают
основание для вывода о возможности использования
покрытий из нитрида алюминия с целью улучшения
биосовместимости имплантационных металличе
ских материалов. Для достижения максимального
эффекта их применения необходимо оптимизиро
вать режимы синтеза, позволяющие получать по
крытия AlNх стехиометрического состава с мини
мальными внутренними напряжениями. Примене
ние многослойных покрытий с чередующимися сло
ями Ti и AlNх приводит к увеличению разности
между значениями потенциалов питтинго-образова
ния и коррозии, т.е. к улучшению защитных свойств
покрытия.
Работа выполнена в рамках Программы проведе
ния фундаментальних исследований по атомной
науке и технике ННЦ ХФТИ.
ЛИТЕРАТУРА
1.Г.В. Самсонов. Неметаллические нитриды. М.:
«Металлургия», 1969, 256 с.
2.Н.В. Бошицкая, В.А. Лавренко, Т.С. Бартницкая,
Г.Н. Макаренко, Г.А. Шкурко, Н.В.Даниленко. Вза
имодействие порошков нитрида алюминия с биохи
мическими средами //Порошковая металлургия.
2003, №3/4, с. 53–61.
3.В.Н. Измайлов, Г.П. Ямпольская, Б.Д. Сумм. По
верхностные явления в белковых системах. М.: «Хи
мия», 1988, 238 с.
4.I.I. Aksenov, V.E. Strel'nitskij, V.V. Vasilyev, D. Yu.
Zaleskij. “Efficiency of magnetic plasma filters “, Surf.
Coat. Technol. 2003, v. 163–164, p. 118–127.
5.М.И. Рязанов, И.С. Тилинин. Исследование по
верхности по обратному рассеянию частиц. М.:
«Энергоатомиздат», 1985.
6.А.Д. Зимон. Адгезия жидкости и смачивание. М.:
«Химия», 1974, 416 с.
7.В.М. Перевертайло, О.Б. Логинова, О.И. Асланова.
Смачивание твёрдых тел различной физико-химиче
ской природы водными растворами //Сверхтвёрдые
материалы. 2003, №3, с. 41–45.
8.Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган. Структура и проч
ность азотированных сплавов. М.: «Металлургия»,
1982, 176 с.
9.А.А. Воеводин, А.Л. Ерохин, С.Е. Спасский. Мо
дель выбора схемы многослойного ионно-плазмен
ного покрытия на основе расчета напряжений в его
слоях //Поверхность. Физика, химия, механика.
1991, №9, с. 78–83.
ЗАХИСНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОКРИТТІВ З НІТРИДУ АЛЮМІНІЯ НА БІОІНЖЕНЕРНИХ МАТЕРІАЛАХ
В.В. Васильєв, О.А. Лучанінов, В.Є. Стрельницький, Г.Д. Толстолуцька, І.Є. Копанець, О.К. Севідова, В.І. Кононенко
Досліджено електрохімічну поведінку і змочуваність поверхні покриттів з нітриду алюмінія (AlNх) в фізиологічному розчині.
Показано, що покриття підвищують біоінертність металевих імплантаційних матеріалів за рахунок зниження поверхневої енергії
(збільшення кута змочування). Корозійно – захисні властивості покриттів, виготовлених вакуумно-дуговим методом, залежать від мате
ріалу основи і тиску азота при нанесенні AlNх. Збільшення тиску вище 6⋅10-4…10⋅10-4 Торр може привести до зростання внутрішніх
напруг в системі основа – покриття та її електрохімічної активізації. Зниження напруг за рахунок формування багатошарової структури
покриття покращує його біоінертність.
CORROSION RESISTANT PROPERTIES OF ALN COATING ON THE BIOENGINEERING MATERIALS
V.V. Vasilyev, A.A. Luchaninov, V. E. Strel’nitskij, G.D. Tolstolutskaya, I.E. Kopanets, E.K. Sevidova, V.I. Kononenko
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 167-170.
170
The electrochemical behavior and wettability of aluminium nitride (AlNх) coating surface contacted with physiological solution are investi
gated. It is shown that the coating improves bioinertness of the metal implantation materials owing to reducing the surface energy (increasing of
the wetting edge angle). The vacuum-arc deposition method is applied to form the protective coatings on the metal implantation materials. Corro
sion-protective properties of the coatings are shown to depend upon the AlNх synthesis conditions. Increase of nitrogen pressure above 6⋅10-4…
10⋅10-4 Tor may gives rise to increase of the intrinsic stresses in the substrate – coating composition and thus to growth of its electrochemical ac
tivity. Multilayer compositions are shown to be more bioinert due to its reduced stresses level.
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 167-170.
171
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80530 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:30:33Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Васильев, В.В. Лучанинов, А.А. Стрельницкий, В.Е. Толстолуцкая, Г.Д. Копанец, И.Е. Севидова, Е.К. Кононенко, В.И. 2015-04-18T18:08:20Z 2015-04-18T18:08:20Z 2005 Свойства нитрида алюминия как защитного покрытия на биоинженерных материалах / В.В. Васильев, А.А. Лучанинов, В.Е. Стрельницкий, Г.Д. Толстолуцкая, И.Е. Копанец, Е.К. Севидова, В.И. Кононенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С. 167-170. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80530 541.13 Исследовано электрохимическое поведение и смачиваемость поверхности покрытий из нитрида алюминия (AlNх) в физиологическом растворе. Показано, что покрытия повышают биоинертность металлических имплантационных материалов в результате снижения поверхностной энергии (увеличения угла смачивания). Коррозионно-защитные свойства покрытий, полученных вакуумно-дуговым методом, зависят от материала подложки и давления азота при синтезе AlNх. Увеличение давления выше 6⋅10⁻⁴…10⋅10⁻⁴ Торр может привести к росту внутренних напряжений в системе подложка – покрытие и усилению ее электрохимической активности. Снижение напряжений вследствие формирования многослойной структуры покрытия улучшает его биоинертность. Досліджено електрохімічну поведінку і змочуваність поверхні покриттів з нітриду алюмінія (AlNх) в фізиологічному розчині. Показано, що покриття підвищують біоінертність металевих імплантаційних матеріалів за рахунок зниження поверхневої енергії (збільшення кута змочування). Корозійно – захисні властивості покриттів, виготовлених вакуумно-дуговим методом, залежать від матеріалу основи і тиску азота при нанесенні AlNх. Збільшення тиску вище 6⋅10⁻⁴…10⋅10⁻⁴ Торр може привести до зростання внутрішніх напруг в системі основа – покриття та її електрохімічної активізації. Зниження напруг за рахунок формування багатошарової структури покриття покращує його біоінертність. The electrochemical behavior and wettability of aluminium nitride (AlNх) coating surface contacted with physiological solution are investigated. It is shown that the coating improves bioinertness of the metal implantation materials owing to reducing the surface energy (increasing of the wetting edge angle). The vacuum-arc deposition method is applied to form the protective coatings on the metal implantation materials. Corrosion-protective properties of the coatings are shown to depend upon the AlNх synthesis conditions. Increase of nitrogen pressure above 6⋅10⁻⁴… 10⋅10⁻⁴ Tor may gives rise to increase of the intrinsic stresses in the substrate – coating composition and thus to growth of its electrochemical activity. Multilayer compositions are shown to be more bioinert due to its reduced stresses level. Работа выполнена в рамках Программы проведения фундаментальних исследований по атомной науке и технике ННЦ ХФТИ. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных и ионно-плазменных технологий Свойства нитрида алюминия как защитного покрытия на биоинженерных материалах Захисні властивості покриттів з нітриду алюмінія на біоінженерних матеріалах Corrosion resistant properties of aln coating on the bioengineering materials Article published earlier |
| spellingShingle | Свойства нитрида алюминия как защитного покрытия на биоинженерных материалах Васильев, В.В. Лучанинов, А.А. Стрельницкий, В.Е. Толстолуцкая, Г.Д. Копанец, И.Е. Севидова, Е.К. Кононенко, В.И. Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| title | Свойства нитрида алюминия как защитного покрытия на биоинженерных материалах |
| title_alt | Захисні властивості покриттів з нітриду алюмінія на біоінженерних матеріалах Corrosion resistant properties of aln coating on the bioengineering materials |
| title_full | Свойства нитрида алюминия как защитного покрытия на биоинженерных материалах |
| title_fullStr | Свойства нитрида алюминия как защитного покрытия на биоинженерных материалах |
| title_full_unstemmed | Свойства нитрида алюминия как защитного покрытия на биоинженерных материалах |
| title_short | Свойства нитрида алюминия как защитного покрытия на биоинженерных материалах |
| title_sort | свойства нитрида алюминия как защитного покрытия на биоинженерных материалах |
| topic | Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| topic_facet | Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80530 |
| work_keys_str_mv | AT vasilʹevvv svoistvanitridaalûminiâkakzaŝitnogopokrytiânabioinženernyhmaterialah AT lučaninovaa svoistvanitridaalûminiâkakzaŝitnogopokrytiânabioinženernyhmaterialah AT strelʹnickiive svoistvanitridaalûminiâkakzaŝitnogopokrytiânabioinženernyhmaterialah AT tolstoluckaâgd svoistvanitridaalûminiâkakzaŝitnogopokrytiânabioinženernyhmaterialah AT kopanecie svoistvanitridaalûminiâkakzaŝitnogopokrytiânabioinženernyhmaterialah AT sevidovaek svoistvanitridaalûminiâkakzaŝitnogopokrytiânabioinženernyhmaterialah AT kononenkovi svoistvanitridaalûminiâkakzaŝitnogopokrytiânabioinženernyhmaterialah AT vasilʹevvv zahisnívlastivostípokrittívznítridualûmíníânabíoínženernihmateríalah AT lučaninovaa zahisnívlastivostípokrittívznítridualûmíníânabíoínženernihmateríalah AT strelʹnickiive zahisnívlastivostípokrittívznítridualûmíníânabíoínženernihmateríalah AT tolstoluckaâgd zahisnívlastivostípokrittívznítridualûmíníânabíoínženernihmateríalah AT kopanecie zahisnívlastivostípokrittívznítridualûmíníânabíoínženernihmateríalah AT sevidovaek zahisnívlastivostípokrittívznítridualûmíníânabíoínženernihmateríalah AT kononenkovi zahisnívlastivostípokrittívznítridualûmíníânabíoínženernihmateríalah AT vasilʹevvv corrosionresistantpropertiesofalncoatingonthebioengineeringmaterials AT lučaninovaa corrosionresistantpropertiesofalncoatingonthebioengineeringmaterials AT strelʹnickiive corrosionresistantpropertiesofalncoatingonthebioengineeringmaterials AT tolstoluckaâgd corrosionresistantpropertiesofalncoatingonthebioengineeringmaterials AT kopanecie corrosionresistantpropertiesofalncoatingonthebioengineeringmaterials AT sevidovaek corrosionresistantpropertiesofalncoatingonthebioengineeringmaterials AT kononenkovi corrosionresistantpropertiesofalncoatingonthebioengineeringmaterials |