RO123356B1 - Biocompatible thin-layer materials for coating niti and nitinb shape-memory alloys - Google Patents

Biocompatible thin-layer materials for coating niti and nitinb shape-memory alloys Download PDF

Info

Publication number
RO123356B1
RO123356B1 ROA200700792A RO200700792A RO123356B1 RO 123356 B1 RO123356 B1 RO 123356B1 RO A200700792 A ROA200700792 A RO A200700792A RO 200700792 A RO200700792 A RO 200700792A RO 123356 B1 RO123356 B1 RO 123356B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
zron
zrn
layers
tion
thin
Prior art date
Application number
ROA200700792A
Other languages
Romanian (ro)
Inventor
Viorel Braic
Mariana Braic
Mihai Bălăceanu
Cătălin Nicolae Zoiţa
Adrian Emil Kiss
Alina Vlădescu
Original Assignee
Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Optoelectronică - Inoe 2000
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Optoelectronică - Inoe 2000 filed Critical Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Optoelectronică - Inoe 2000
Priority to ROA200700792A priority Critical patent/RO123356B1/en
Publication of RO123356B1 publication Critical patent/RO123356B1/en

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

The invention relates to biocompatible thin-layer materials as single-layer or multi-layer laminate meant to be used for coating NiTi and NiTiNb-type shape-memory alloys employed in making implants or surgical devices. According to the invention, the materials are made of alternating individual thin-layers of either ZrN and TiN, or ZrN and TiAlN, or ZrON and TiON, or ZrON and TiAlON, where the thickness of the pairs of thin layers ranges between 5...400 nm and the total thickness ranges between 0.6...4 μ m, the thickness ratio of the individual layers (ZrN)/(TiN) and (ZrN)/(TiAlN) ranging between 0.25...4 and (ZrON)/(TiON) and (ZrON)/(TiAlON) between 1...4, respectively, at an Al/Ti ratio in the TiAlN and TiAlON layers in the range of 0.4...1 and an O/N ratio in the ZrON, TiON and TiAlON layers in the range of 1...4, the amount of ions released in Ringer corrosive solution being of less than 50 μ g/cmand in Carter-Brugirard solution of less than 40 μ g/cm, the corrosion rate being lower than 0.5x10mm/year and the cellular viability factor upon cytotoxicity assay being higher than 65%.

Description

Invenția se referă la materiale din straturi subțiri, biocompatibile, sub formă de monostraturi sau multistraturi, rezistente la coroziune, aderente la suportul pe care au fost depuse și care sunt utilizate pentru acoperirea aliajelor cu memoria formei, de tip NiTi și NiTiNb, utilizate pentru realizarea implanturilor și a dispozitivelor biomedicale utilizate în chirurgie.The invention relates to materials of thin layers, biocompatible, in the form of monolayers or multilayers, corrosion resistant, adherent to the support on which they are deposited and which are used for coating alloys with shape memory, NiTi and NiTiNb type, used for making implants and biomedical devices used in surgery.

Se cunosc o mare varietate de materiale cu memoria formei, însă în aplicațiile biomedicale cel mai frecvent sunt utilizate aliajele din grupa Ni-Ti, deoarece ele combină proprietăți mecanice bune cu cele de memoria formei. Dezavantajul acestor materiale constă în faptul că ele conțin o cantitate mare de nichel care induce un răspuns toxic și alergic în contact cu țesutul adiacent implantului. Cele mai mari probleme legate de utilizarea aliajelor cu memoria formei în aplicațiile biomedicale, ca de exemplu dispozitive ortodontice și cardiovasculare, pile endodontice, tije pentru coloana vertebrală, copci, stenturi, sunt datorate produșilor rezultați în urma coroziunii care dau reacții inflamatorii ca urmare a contactului cu pielea, cu celulele osteoblaste sau cu celulele mușchilor vasculari.A wide variety of shape memory materials are known, but in biomedical applications the alloys from the Ni-Ti group are most frequently used, because they combine good mechanical properties with those of shape memory. The disadvantage of these materials is that they contain a large amount of nickel that induces a toxic and allergic response in contact with the tissue adjacent to the implant. The biggest problems related to the use of shape memory alloys in biomedical applications, such as orthodontic and cardiovascular devices, endodontic piles, spine rods, stitches, stents, are due to products resulting from corrosion that give inflammatory reactions as a result of contact. with the skin, osteoblast cells or vascular muscle cells.

Prin aplicarea invenției se înlătură dezavantajele menționate prin aceea că materialul multistrat este constituit din straturi subțiri alternante de ZrN și TiN sau ZrN și TiAIN sau ZrON și TiON sau ZrON și TiAION, având grosimile perechilor de straturi subțiri cuprinse între 5...400 nm și grosimile totale cuprinse între 0,6...4 pm, un raport al grosimii straturilor individuale ZrN/TiN și ZrN/TiAIN cuprins între 0,25 și 4 respectiv ZrON/TiON și ZrON/TiAION cuprins între 1 și 4, un raport Al/Ti în straturile de TiAIN și TiAION cuprins între 0,4 și 1 și un raport O/N în straturile ZrO, TiON și TiAION cuprins între 1 și 4.The application of the invention removes the disadvantages mentioned in that the multilayer material consists of alternating thin layers of ZrN and TiN or ZrN and TiAIN or ZrON and TiON or ZrON and TiAION, having the thicknesses of the pairs of thin layers between 5 ... 400 nm and total thicknesses between 0.6 ... 4 pm, a ratio of the thickness of the individual layers ZrN / TiN and ZrN / TiAIN between 0.25 and 4 respectively ZrON / TiON and ZrON / TiAION between 1 and 4, a ratio Al / Ti in the layers of TiAIN and TiAION between 0.4 and 1 and an O / N ratio in the layers ZrO, TiON and TiAION between 1 and 4.

în vederea creșterii rezistenței la coroziune și a scăderii concentrației de nichel eliberată din aliajele cu memoria formei, s-au folosit diverse tehnologii de îmbunătățire a calității suprafețelor prin tratamente termice, termochimice sau depuneri de straturi subțiri, astfel încât proprietățile de memorie a formei să nu fie afectate.In order to increase the corrosion resistance and decrease the nickel concentration released from shape memory alloys, various technologies have been used to improve the quality of surfaces by heat, thermochemical or thin layer deposition, so that the shape memory properties do not be affected.

Ca materiale de acoperire, alese pentru actuala invenție, s-au utilizat nitrura și oxinitrura de titan, nitrura și oxinitrura de aluminiu și titan, nitrura și oxinitrura de zirconiu, precum și combinații ale acestora. Invenția se referă la materiale biocompatibile monostrat de tip ZrON, TiON și TiAION și la materiale biocompatibile multistrat de tip (ZrN)/(TiN), (ZrN)Z(TiAIN), (ZrON)/(TiON) și (ZrON)Z(TiAION).As coating materials, chosen for the present invention, titanium nitride and oxynitride, aluminum and titanium nitride and oxynitride, zirconium nitride and oxynitride, and combinations thereof were used. The invention relates to monolayer biocompatible materials of type ZrON, TiON and TiAION and to multilayer biocompatible materials of type (ZrN) / (TiN), (ZrN) Z (TiAIN), (ZrON) / (TiON) and (ZrON) Z ( TiAION).

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este realizarea unor straturi subțiri protectoare, sub formă de materiale mono și multistrat cu proprietăți biocompatibile, rezistente la coroziune și uzură, care determină creșterea duratei de viață a implanturilor din aliaje de tip TiNi și TiNiNb și scăderea cantității de ioni toxici eliberați comparativ cu implanturile neacoperite, fără a afecta proprietățile de memorie a formei ale acestora.The technical problem solved by the invention is the realization of thin protective layers, in the form of mono and multilayer materials with biocompatible properties, resistant to corrosion and wear, which determine the increase of the lifetime of TiNi and TiNiNb alloy implants and the decrease of the amount of toxic ions released compared to uncovered implants, without affecting the memory properties of their shape.

Proprietățile superioare ale materialelor mono și multistrat biocompatibile, care fac obiectul invenției, sunt generate de rezistența acestora la acțiunea corozivă a fluidelor din corpul uman, de utilizarea în compoziția materialului de acoperire a unor elemente care nu produc reacții adverse la eliberarea acestora în organismul uman.The superior properties of biocompatible mono and multilayer materials, which are the subject of the invention, are generated by their resistance to the corrosive action of fluids in the human body, by the use in the composition of the coating material of elements that do not cause adverse reactions.

Comparativ cu monostraturile, în cazul multistraturilor are loc o scădere a tensiunilor mecanice dezvoltate în materialul de acoperire datorită alternării straturilor individuale din structura depunerii.Compared to the monolayers, in the case of multilayers there is a decrease in the mechanical stresses developed in the coating material due to the alternation of the individual layers in the deposition structure.

Materialele multistrat de nitruri, conform invenției, sunt realizate din straturi subțiri individuale alternate, fie de ZrN și TiN, fie de ZrN și TiAIN, cu grosimi totale cuprinse între 0,6 și 4 pm. Grosimile perechilor de straturi subțiri sunt cuprinse între 5 și 400 nm, având raportul grosimilor straturilor individuale (ZrN)/(TiN) și (ZrN)/(TiAIN) cuprins între 0,25 și 4. Staturile subțiri alternate de ZrN și TiN și TiAIN sunt cvasistoichiometrice (0,9<N/Zr <1,1; 0,9<N/Ti<1,1; 0,9<N/(Ti+AI)<1,1) și cu un raport Al/Ti în straturile de TiAIN cuprins între 0,4The multilayer nitride materials according to the invention are made of alternating individual thin layers, either ZrN and TiN, or ZrN and TiAIN, with total thicknesses between 0.6 and 4 μm. The thicknesses of the thin layer pairs are between 5 and 400 nm, with the ratio of the thicknesses of the individual layers (ZrN) / (TiN) and (ZrN) / (TiAIN) between 0.25 and 4. The alternating thin layers of ZrN and TiN and TiAIN are quasi-stoichiometric (0.9 <N / Zr <1.1; 0.9 <N / Ti <1.1; 0.9 <N / (Ti + AI) <1.1) and with an Al / Ti ratio in TiAIN layers between 0.4

RO 123356 Β1 și 1. Materialele multistrat prezintă aderență ridicată la substrat, forțele normale critice la 1 testul de aderență prin zgâriere (scratch test) fiind de 45...52 N. Materialele multistrat au microdurități cuprinse între 30.. .35 GPa, cantitatea de ioni eliberată în soluție corozivă Ringer 3 la 37°C este <50 pg/cm2, iar în soluție corozivă Carter-Brugirard la 37°C este <40 pg/cm2, încadrându-se (conform ISO 8044) în clasa de rezistență perfect stabil. Materialele 5 multistrat prezintă o viteză de coroziune <0,5x10-3 mm/an. Materialele multistrat de nitruri prezintă un factor de viabilitate celulară >65% la testul de citotoxicitate. 7EN 123356 Β1 and 1. Multilayer materials have a high adhesion to the substrate, the critical normal forces at 1 scratch test being 45 ... 52 N. Multilayer materials have microdurities between 30 .. .35 GPa, the amount of ions released in Ringer 3 corrosive solution at 37 ° C is <50 pg / cm 2 , and in Carter-Brugirard corrosive solution at 37 ° C is <40 pg / cm 2 , falling (according to ISO 8044) in the class perfectly stable resistance. The 5 multilayer materials have a corrosion rate <0.5x10 -3 mm / year. Nitride multilayer materials have a cell viability factor> 65% in the cytotoxicity assay. 7

Materialele monostrat de oxinitrură, conform invenției, sunt realizate din straturi subțiri de ZrON, TiON și TiAION, cu grosimi totale cuprinse între 0,6 și 4 pm. Stoichiometria 9 straturile subțiri de ZrON, TiON și TiAION se apropie de cea a stratului ZrO2 (1,8<(O+N)/Zr <2,2; 1,8<(O+N)/Ti <2,2; 1,8<(O+N)/(Ti+AI) <2,2) și cu un raport O/N în straturile de ZrON, 11 TiON și TiAION cuprins între 1 și 4 și cu un raport Al/Ti în straturile de TiAION cuprins întreThe monolayer oxynitride materials, according to the invention, are made of thin layers of ZrON, TiON and TiAION, with total thicknesses between 0.6 and 4 pm. Stoichiometry 9 the thin layers of ZrON, TiON and TiAION approach that of the ZrO2 layer (1.8 <(O + N) / Zr <2.2; 1.8 <(O + N) / Ti <2.2; 1.8 <(O + N) / (Ti + AI) <2.2) and with an O / N ratio in the ZrON, 11 TiON and TiAION layers between 1 and 4 and with an Al / Ti ratio in the layers of TiAION between

0,4 și 1. Materialele monostrat sunt aderente la substrat, forțele normale critice la testul de 13 aderență prin zgâriere (scratch test) fiind de 16...32 N. Materialele monostrat au microdurități cuprinse între 16...20 GPa. Cantitatea de ioni eliberată în soluție corozivă 15 Ringer la 37°C este <45 pg/cm, iar în soluție corozivă Carter-Brugirard la 37°C este <80 pg/cm2, încadrându-se (conform ISO 8044) în clasa de rezistență perfect stabil. Materialele 17 monostrat prezintă o viteză de coroziune <1x10-3 mm/an. Materialele monostrat de oxinitruri prezintă un factor de viabilitate celulară >75% la testul de citotoxicitate. 190.4 and 1. The monolayer materials are adherent to the substrate, the critical normal forces at the 13 scratch test being 16 ... 32 N. The monolayer materials have microdurities between 16 ... 20 GPa. The amount of ions released in corrosive solution 15 Ringer at 37 ° C is <45 pg / cm, and in corrosive Carter-Brugirard solution at 37 ° C is <80 pg / cm 2 , falling (according to ISO 8044) in the class of perfectly stable resistance. The 17-layer materials have a corrosion rate <1x10 -3 mm / year. The monolayer oxynitrous materials show a cell viability factor> 75% in the cytotoxicity assay. 19

Materialele multistrat de oxinitruri, conform invenției, sunt realizate din straturi subțiri individuale alternate, fie de ZrON și TiON, fie de ZrON și TiAION, cu grosimi totale cuprinse 21 între 0,6 și 4 um. Grosimile perechilor de straturi subțiri sunt cuprinse între 5 și 400 pm, având raportul grosimilor straturilor individuale (ZrON)/(TiON) și (ZrON)/(TiAION) cuprins 23 între 1 și 4. Stoichiometria straturile subțiri alternate de ZrON, TiON și TiAION este aceeași cu cea a monostraturilor corespunzătoare de ZrON, TiON și, respectiv, TiAION. Materialele 25 multistrat prezintă aderență ridicată la substrat, forțele normale critice la testul de aderență prin zgâriere (scratch test) fiind de 30.. .35 N. Materialele multistrat au microdurități cuprinse 27 între 22...26 GPa. Cantitatea de ioni eliberată în soluție corozivă Ringer la 37°C este <30 pg/cm2, iar în soluție corozivă Carter-Brugirard la 37°C este <15 pg/cm2, încadrându-se 29 (conform ISO 8044) în clasa de rezistență perfect stabil. Materialele multistrat prezintă o viteză de coroziune <1x10-3 mm/an. Materialele multistrat de oxinitruri prezintă un factor de 31 viabilitate celulară >80% la testul de citotoxicitate.The multilayer materials of oxynitrides, according to the invention, are made of individual thin alternating layers, either of ZrON and TiON, or of ZrON and TiAION, with total thicknesses between 21 and 0.6 and 4 μm. The thicknesses of the thin layer pairs are between 5 and 400 pm, with the ratio of the thicknesses of the individual layers (ZrON) / (TiON) and (ZrON) / (TiAION) between 23 and 4. Stoichiometry of the alternating thin layers of ZrON, TiON and TiAION is the same as that of the corresponding monolayers of ZrON, TiON and TiAION, respectively. The multilayer materials 25 have high adhesion to the substrate, the normal forces critical to the scratch test being 30 .. .35 N. The multilayer materials have microdurities 27 between 22 ... 26 GPa. The amount of ions released in Ringer's corrosive solution at 37 ° C is <30 pg / cm 2 , and in Carter-Brugirard's corrosive solution at 37 ° C it is <15 pg / cm 2 , falling to 29 (according to ISO 8044) in the class perfectly stable resistance. Multilayer materials have a corrosion rate <1x10 -3 mm / year. Multilayer oxynitrous materials have a cell viability factor> 80% in the cytotoxicity assay.

Materialele mono și multistrat biocompatibile pentru acoperirea implanturilor 33 biomedicale din aliaje cu memoria formei, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:The biocompatible biocompatible materials for covering 33 biomedical implants from shape memory alloys according to the invention have the following advantages:

- aderență ridicată la substrat; 35- high adhesion to the substrate; 35

- microduritate ridicată;- high microhardness;

- proprietăți mecanice și tribologice stabile în timp; 37- mechanical and tribological properties stable over time; 37

- rugozitate scăzută;- low roughness;

- viteză mică de coroziune sub acțiunea agenților corozivi care se găsesc în corpul 39 uman;- low corrosion rate under the action of corrosive agents found in the human body;

- cantitate scăzută de ioni eliberați în soluție fiziologică artificială Ringer și salivă 41 artificială Carter-Brugirard;- low amount of ions released in Ringer artificial saline and Carter-Brugirard artificial saliva 41;

- coeficient de uzură scăzut. 43- low wear coefficient. 43

Materialele mono și multistrat din nitruri și oxinitruri, conform invenției, sunt obținute printr-o metodă de tip depunere fizică din fază de vapori (pulverizare magnetron, arc catodic, 45 placare ionică, evaporare activată) într-o plasmă reactivă.The mono- and multilayer materials of nitrides and oxynitrides, according to the invention, are obtained by a method of physical vapor deposition (magnetron spraying, cathode arc, ion plating, activated evaporation) in a reactive plasma.

Se prezintă în continuare 3 exemple de realizare a materialului multistrat conform 47 invenției.The following are 3 embodiments of the multilayer material according to the invention.

RO 123356 Β1RO 123356 Β1

Exemplul 1. Materialul este constituit din straturi alternate de ZrN, cu raportul N/Zr = 0,82, și TiN cu raportul N/Ti = 1,08. Materialul multistrat are o grosime totală de 0,6 pm, având grosimea unei perechi ZrN/TiN de 20 nm, cu raportul grosimilor straturilor individuale (ZrN)/(TiN) de 1,1. Materialul multistrat prezintă aderență ridicată la substrat, forța normală critică la testul de aderență prin zgâriere (scratch test) fiind de 52 N. Materialul multistrat are microduritate de 32 GPa. Materialul multistrat prezintă viteze de coroziune de aproximativ 0,5 x 10-3 mm/an în soluție corozivă Ringer la 37°C, încadrându-se (conform ISO 8044) în clasa de rezistență perfect stabil. Cantitatea de ioni eliberată în soluție corozivă Ringer este de aproximativ 46 pg/cm2.Example 1. The material consists of alternating layers of ZrN, with the ratio N / Zr = 0.82, and TiN with the ratio N / Ti = 1.08. The multilayer material has a total thickness of 0.6 μm, having a ZrN / TiN pair thickness of 20 nm, with an individual layer thickness (ZrN) / (TiN) thickness ratio of 1.1. The multilayer material has high adhesion to the substrate, the critical normal force at the scratch adhesion test being 52 N. The multilayer material has a microhardness of 32 GPa. The multilayer material has corrosion rates of approximately 0.5 x 10 -3 mm / year in Ringer's corrosive solution at 37 ° C, falling (according to ISO 8044) in the perfectly stable strength class. The amount of ions released in Ringer's corrosive solution is approximately 46 pg / cm 2 .

Materialul multistrat de nitruri prezintă un factor de viabilitate celulară >68% la testul de citotoxicitate.The multilayer nitride material has a cell viability factor> 68% in the cytotoxicity test.

Exemplul 2. Materialul multistrat din nitruri este constituit din straturi alternate de ZrN, cu raportul N/Zr= 1,27, și TiAIN, cu raportul N/(Ti+AI) = 0,7 și cu raportul Al/Ti în stratul de TiAIN de 1,5. Materialul multistrat are o grosime totală de 3,9 pm, având grosimea unei perechi ZrN/TiAIN de 5,5 nm, cu raportul grosimilor straturilor individuale (ZrN)/(TiAIN) de 2,7. Materialul multistrat prezintă aderență ridicată la substrat, forța normală critică la testul de aderență prin zgâriere (scratch test) fiind de 48 N. Materialul multistrat are microduritate de 28,3 GPa. Materialul multistrat de nitruri prezintă viteze de coroziune de aproximativ 0,4 x 10-3 mm/an în soluție corozivă Ringer la 37°C, încadrându-se (conform ISO 8044) în clasa de rezistență perfect stabil. Cantitatea de ioni eliberată în soluție corozivă Ringer este de aproximativ 41 pg/cm2. Materialul monostrat de oxinitruri prezintă un factor de viabilitate celulară >78% la testul de citotoxicitate.Example 2. The multilayer nitride material consists of alternating layers of ZrN, with the ratio N / Zr = 1.27, and TiAIN, with the ratio N / (Ti + AI) = 0.7 and with the ratio Al / Ti in the layer of 1.5 TiAIN. The multilayer material has a total thickness of 3.9 μm, having a thickness of a ZrN / TiAIN pair of 5.5 nm, with a thickness ratio of individual layers (ZrN) / (TiAIN) of 2.7. The multilayer material has high adhesion to the substrate, the critical normal force at the scratch adhesion test being 48 N. The multilayer material has a microhardness of 28.3 GPa. The nitride multilayer material has corrosion rates of approximately 0.4 x 10 -3 mm / year in Ringer's corrosive solution at 37 ° C, falling (according to ISO 8044) in the perfectly stable strength class. The amount of ions released in Ringer's corrosive solution is approximately 41 pg / cm 2 . The monolayer oxynitrous material has a cell viability factor> 78% in the cytotoxicity assay.

Exemplul 3. Materialul multistrat din oxinitruri este constituit din straturi alternate de ZrON, cu raportul (O+N)/Zr= 1,61, și TiON, cu raportul (O+N)/Ti =1,91 și cu raportul O/N în stratul de ZrON de 1,9 și în stratul de TiON de 2,5. Materialul multistrat are o grosime totală de 1,2 pm, având grosimea unei perechi ZrON/TiON de 400 nm, cu raportul grosimilor straturilor individuale (ZrON)/(TiON) de 3. Materialul multistrat (ZrON)/(TiON) este aderent la substrat, forța normală critică la testul de aderență prin zgâriere (scratch test) fiind de 30 N și are o microduritate de 22 GPa. Materialul multistrat prezintă o viteză de coroziune de aproximativ 0,2 x 10-3 mm/an în soluție corozivă Ringer la 37°C, încadrându-se (conform ISO 8044) în clasa de rezistență perfect stabil. Cantitatea de ioni eliberată în soluție corozivă Ringer este de aproximativ 22 pg/cm2. Materialul multistrat de oxinitruri prezintă un factor de viabilitate celulară >81% la testul de citotoxicitate.Example 3. The multilayer material of oxynitrites consists of alternating layers of ZrON, with the ratio (O + N) / Zr = 1.61, and TiON, with the ratio (O + N) / Ti = 1.91 and with the ratio O / N in the 1.9 ZrON layer and in the 2.5 TiON layer. The multilayer material has a total thickness of 1.2 pm, having a thickness of a ZrON / TiON pair of 400 nm, with the thickness ratio of the individual layers (ZrON) / (TiON) of 3. The multilayer material (ZrON) / (TiON) is adherent to substrate, the critical normal force at the scratch test is 30 N and has a microhardness of 22 GPa. The multilayer material has a corrosion rate of approximately 0.2 x 10 -3 mm / year in Ringer's corrosive solution at 37 ° C, falling (according to ISO 8044) in the perfectly stable strength class. The amount of ions released in Ringer's corrosive solution is about 22 pg / cm 2 . The multilayer oxynitrous material has a cell viability factor> 81% in the cytotoxicity assay.

Materialul substratului din aliaj TiNiNb are o microduritate de aproximativ 5,6 GPa și prezintă o viteză de coroziune de aproximativ 7x10-3 mm/an în soluție corozivă Ringer la 37°C, încadrându-se (conform ISO 8044) în clasa de rezistență foarte stabil, iar cantitatea de ioni eliberată în soluție Ringer este de aproximativ 730 pg/cm2.The material of the TiNiNb alloy substrate has a microhardness of about 5.6 GPa and has a corrosion rate of about 7x10 -3 mm / year in Ringer's corrosive solution at 37 ° C, falling (according to ISO 8044) in the very strength class stable, and the amount of ions released in Ringer's solution is about 730 pg / cm 2 .

Materialele mono și multistrat sunt obținute într-o plasmă reactivă care conține atomi și ioni de titan, aluminiu, zirconiu și azot, la presiuni cuprinse între 1x10-3 și 5x10-3 Pa, la temperaturi ale aliajului pe care se face depunerea cuprinse între 3O...5O°C, ceea ce nu determină modificări structurale ale acestuia, timpul de depunere fiind cuprins în intervalul dintre 60 și 90 min.Mono and multilayer materials are obtained in a reactive plasma containing atoms and ions of titanium, aluminum, zirconium and nitrogen, at pressures between 1x10 -3 and 5x10 -3 Pa, at the temperatures of the alloy on which the deposition is made between 3O ... 5O ° C, which does not cause structural changes, the deposition time being between 60 and 90 min.

Claims (4)

Revendicări1Revendicări1 1. Material din straturi subțiri, biocompatibil, pentru acoperirea aliajelor cu memoria 3 formei de tip NiTi și NiTiNb, sub formă de monostrat pe bază de oxinitruri de Zr și Ti sau multistrat pe bază de nitrură sau oxinitrură de Zr, Ti și Al, caracterizat prin aceea că este5 constituit din straturi subțiri alternante de ZrN și TiN sau ZrN și TiAIN sau ZrON și TiON sau ZrON și TiAION, având grosimile perechilor de straturi subțiri cuprinse între 5 și 400 nm și 7 grosimile totale cuprinse între 0,6 și 4 pm, un raport al grosimii straturilor individuale ZrN/TiN și ZrN/TiAIN cuprins între 0,25 și 4, respectiv ZrON/TiON și ZrON/TiAION cuprins între 1 și91. Thin layer material, biocompatible, for coating alloys with NiTi and NiTiNb type 3 memory, in the form of a monolayer based on Zr and Ti oxynitrides or a multilayer based on nitride or oxynitride of Zr, Ti and Al, characterized in that it consists5 of alternating thin layers of ZrN and TiN or ZrN and TiAIN or ZrON and TiON or ZrON and TiAION, having the thicknesses of the pairs of thin layers between 5 and 400 nm and 7 the total thicknesses between 0.6 and 4 pm , a ratio of the thickness of the individual layers ZrN / TiN and ZrN / TiAIN between 0.25 and 4, respectively ZrON / TiON and ZrON / TiAION between 1 and 9 4, un raport Al/Ti în straturile de TiAIN și TiAION cuprins între 0,4 și 1 și un raport O/N în straturile ZrO, TiON și TiAION cuprins între 1 și 4.114, an Al / Ti ratio in the TiAIN and TiAION layers between 0.4 and 1 and an O / N ratio in the ZrO, TiON and TiAION layers between 1 and 4.11 2. Material din straturi subțiri, biocompatibil, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că este constituit sub formă multistrat din straturi subțiri alternante de ZrN și TiN sau 13 ZrN și TiAIN, prezintă o cantitate de ioni eliberată în soluție corozivă Ringer <50 pg/cm2, iar în soluție corozivă Carter-Brugirard <40 pg/cm2, au viteze de coroziune <0,5x10-3 mm/an și15 prezintă un factor de viabilitate celulară >65% la testul de citotoxicitate.Biocompatible thin layer material according to Claim 1, characterized in that it consists in the form of a multilayer of alternating thin layers of ZrN and TiN or 13 ZrN and TiAIN, has an amount of ions released in Ringer's corrosive solution <50 pg / cm 2 , and in Carter-Brugirard corrosive solution <40 pg / cm 2 , they have corrosion rates <0.5x10 -3 mm / year and15 have a cell viability factor> 65% in the cytotoxicity test. 3. Material din straturi subțiri, biocompatibil, conform revendicării 1, caracterizat prin 17 aceea că este constituit sub formă monostrat din straturi subțiri de ZrON, TiON și TiAION, prezintă o cantitate de ioni eliberată în soluție corozivă Ringer <45 pg/cm2, iar în soluție 19 corozivă Carter-Brugirard <80 pg/cm2, au viteze de coroziune <1x10-3 mm/an și prezintă un factor de viabilitate celulară >75% la testul de citotoxicitate. 21Biocompatible thin-film material according to Claim 1, characterized in that it consists in the form of a monolayer of ZrON, TiON and TiAION thin-film, has an amount of ions released in Ringer's corrosive solution <45 pg / cm 2 , and in Carter-Brugirard corrosive solution <80 pg / cm 2 , they have corrosion rates <1x10 -3 mm / year and have a cell viability factor> 75% in the cytotoxicity test. 21 4. Material din straturi subțiri, biocompatibil, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că este constituit sub formă multistrat din straturi subțiri alternante de ZrON și TiON 23 sau ZrON și TiAION, prezintă o cantitate de ioni eliberată în soluție corozivă Ringer <25 pg/cm2, iar în soluție corozivă Carter-Brugirard <15 pg/cm, au viteze de coroziune 25 <1x10-3 mm/an și prezintă un factor de viabilitate celulară >80% la testul de citotoxicitate.Biocompatible thin layer material according to Claim 1, characterized in that it consists in the form of a multilayer of alternating thin layers of ZrON and TiON 23 or ZrON and TiAION, has an amount of ions released in Ringer's corrosive solution <25 pg / cm 2 , and in Carter-Brugirard corrosive solution <15 pg / cm, they have corrosion rates 25 <1x10 -3 mm / year and have a cell viability factor> 80% in the cytotoxicity test.
ROA200700792A 2007-11-15 2007-11-15 Biocompatible thin-layer materials for coating niti and nitinb shape-memory alloys RO123356B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA200700792A RO123356B1 (en) 2007-11-15 2007-11-15 Biocompatible thin-layer materials for coating niti and nitinb shape-memory alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA200700792A RO123356B1 (en) 2007-11-15 2007-11-15 Biocompatible thin-layer materials for coating niti and nitinb shape-memory alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO123356B1 true RO123356B1 (en) 2011-10-28

Family

ID=44837989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA200700792A RO123356B1 (en) 2007-11-15 2007-11-15 Biocompatible thin-layer materials for coating niti and nitinb shape-memory alloys

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO123356B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Datta et al. Mechanical, wear, corrosion and biological properties of arc deposited titanium nitride coatings
Geyao et al. Development and application of physical vapor deposited coatings for medical devices: A review
Xue et al. Surface modification techniques of titanium and its alloys to functionally optimize their biomedical properties: thematic review
US6534197B2 (en) Biomedical implant material and method of producing the same
ES2693248T3 (en) Mechanical part with improved deformability
Subramanian et al. Surface modification of 316L stainless steel with magnetron sputtered TiN/VN nanoscale multilayers for bio implant applications
WO2014195768A1 (en) Biocompatible multilayer-thin-film-type coating as a surface treatment for biomedical substrates, and method for the production thereof
Thangavel et al. RF magnetron sputtering mediated NiTi/Ag coating on Ti-alloy substrate with enhanced biocompatibility and durability
Kaliaraj et al. Studies of calcium-precipitating oral bacterial adhesion on TiN, TiO 2 single layer, and TiN/TiO 2 multilayer-coated 316L SS
Beliardouh et al. Synthesis and tribocorrosion performances of multilayer (Ta/ZrN) n coatings
RO123356B1 (en) Biocompatible thin-layer materials for coating niti and nitinb shape-memory alloys
Krishnan et al. In vitro evaluation of physical vapor deposition coated beta titanium orthodontic archwires
JP4475458B2 (en) Dental article and method for producing the same
RO127022B1 (en) Material made of transition-metal oxynitrides for coating dental implants
CN101910451A (en) Method of making a coated medical bone implant and a medical bone implant made thereby
Kumar et al. Nano coatings on knee implants–A tribological review
RO127411A2 (en) Biocompatible thin films with compositional gradient for covering metal dental implants
EP3220969B1 (en) Antibacterial osseoconductive thin film for implant
RO137499A2 (en) Corrosion-resistant adherent thin layer with multi-layer architecture for coating vertebral disc implants
RO128758B1 (en) Bio-active coating material based on oxide thin layers
Soltanalipour et al. Influence of sputtering atmosphere on the structural, biological, and electrochemical properties of tantalum-containing coatings on the NiTi alloy
RO128641A2 (en) Biocompatible multi-layer coatings for orthopaedic implants
RO128478A0 (en) Biocompatible thin films for coating the metal intervertebral disk implants
Ripoll et al. Tribocorrosion of hard coatings and thin films
Mironov et al. Structure and properties of nitrides on the surface of collagen