Плазменное напыление в производстве имплантатов

       Рис.5- Установка плазменного напыления порошковых материалов типа УПУ: 1- рабочая камера; 2- система вытяжной вентиляции; 3- механизм позиционирования изделий; 4- устройство перемещения плазмотрона; 5- питатель; 6- плазмотрон; 7- шкаф управления; 8- газовые баллоны; 9- источник питания

       Перед напылением производится предварительная  откачка камеры форвакуумным насосом  до давления (1,33…6,6)*10³ Па, после чего включается подача водорода до его давления (1,33…66,6)*10² Па и подается высокое напряжение на изделие-катод и специальный анод, чем создается тлеющий разряд для ионно-плазменной очистки поверхности изделия. Для напыления в контролируемой среде затем производится откачка водорода до давления 13,3 Па и включается подача инертного либо активного газа до давления 1,3*10⁴ Па, в котором выполняется напыление. Для напыления в вакууме после очистки поверхности изделия проводится откачка водорода до давления (6,6…13)*10³ Па, при котором надежно зажигается дуга плазмотрона, затем при стабильном горении дуги начинается напыление и создается динамический вакуум на уровне 133…5*10⁴ Па за счет постоянной откачки поступающих в камеру плазмообразующего и транспортирующего газов.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       4 РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ, НАНОСИМЫХ НА ОБРАБАТЫВАЕМОЕ ВЕЩЕСТВО В ПРОЦЕССЕ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ

       Необходимо  найти взаимосвязь размеров исходных титановых частиц и технологических режимов их нанесения на поверхность имплантата. Очевидно, что размер исходной «сфероидной» частицы может быть найден из равенства ее объема и суммы объемов твердого ядра и расплавленной оболочки [4]:

       где D – размер исходной частицы, м.

       Объем ядра может быть найден из выражения:

                                                         V_я = 1/6 (πd³),                                          (2)

       где d – диаметр ядра частицы, приравненный размеру элемента шероховатости костного ложа, м.

       Объем расплавленной оболочки частицы  равен:

                                                          V_распл = m_ч/ρ_ч ,                                        (3)

       где m_ч – масса расплавленного материала частицы, кг;

             ρ_ч – плотность материала частицы, кг/м³.

       Из  этих выражений следует 

                                             1/6πD³ = (m_ч/ρ_ч) + 1/6 (πd³).                                     (4)

       Масса расплавленной оболочки частицы  может быть найдена из известных  выражений:

                                                         Q = CT_пл m_ч;                                            (5)

                                                           Q = UIη,                                                 (6)

       где I – ток дуги, А;

            U – напряжение, В;

            Η – КПД плазменной струи.

       Приравняв выражения (5) и (6), получим выражение  для m_ч:

                                                        m_ч = UIη / CT_пл                                        (7)

       Подставив выражение (7) в уравнение (4) и применив ее к шероховатости контактирующей поверхности, получим зависимость для нахождения размеров наносимых частиц:

       В случае, если необходимый размер частицы D не может быть получен предварительным рассевом, или для формирования пористой структуры покрытия необходим другой размер частиц, получить требуемую величину элементов шероховатости покрытия можно подбором тока дуги, который относительно просто определить из выражения (8):

       Исходные  данные:

       R_z = 18 мкм;

       U = 20 В;

       I = 338 A;

       η = 0,075;

       ρ_ч = 4520 кг/м³;

       С = 1962 Дж/(м.с.К);

       Т_пл = 1833 К.

       Таким образом, подставив исходные данные в выражение (8),получим

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

       Как свидетельствуют клиническая практика и многочисленные литературные данные, внутрикостные имплантаты с биокерамическим  покрытием находят все большее  применение в ортопедической стоматологии при восполнении дефектов зубных рядов. Благодаря этому в значительной степени удается решить проблему реабилитации пациентов со стоматологическими заболеваниями.

       По  мере разработки новых концепций  в технологии, производстве и применении имплантатов в стоматологии значительно  возросли требования к функциональным, просностным и эстетическим параметрам ортопедических конструкций. Совершенствование их достигается комплексным решением конструкторско-технологических и материаловедческих продлем с непосредственным поиском и оптимизацией средств, а также методов прведения операций и последующего лечения с учетом индивидуальных особенностей пациента.

       Центральной проблемой научных исследований и успешного использования внутрикостных  имплантатов является биологическая  совместимость, а также взаимодействие живой ткани и имплантата. В этой связи особое значение придается исследованиям в области создания биологически активных материалов. Тщательно разрабатываются современные методы нанесения системы покрытий на ту часть имплантата, которая непосредственно взаимодействует с живой тканью.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1. Применение плазменного напыления в производстве имплантатов для стоматологии / В.Н. Лясников, В.В. Петров, В.Р. Атоян, Ю.В. Чеботаревский; Под общ. ред. В.Н. Лясникова.- Саратов: СГТУ, 1993.-40с.
2. Напыленные покрытия, технология и оборудование: Учеб. пособие / К.Г. Бутовский, В.Н. Лясников, Саратов. СГТУ,1999. 120с.
3. Борисов Ю.С., Борисова А.Л. Плазменные порошковые покрытия.- К.: Техника, 1986.- 223с., ил.- Библиогр.: с. 208-221.
4. Журнал «Технология металлов» №6,  Издательство ООО «Наука и технологии», 2008