Abrasion Resistance Test of the Modified Ti13Nb13Zr Alloy Surface

The research describes an atomic layer deposition (ALD) coating method and its application on a new generation of titanium alloy (Ti13Nb13Zr) for biomedical applications. The study aimed to assess the physicochemical properties and mechanics of a titanium alloy coated with titanium oxide (TiO2) or aluminium oxide (Al2O3) using the ALD method. The physicochemical properties of the surface coatings were evaluated through microscopic observations, potentiodynamic tests, surface wettability tests, optical profilometry scratch tests, and abrasion tests. Based on the data obtained, different physicochemical properties of the alloy with titanium nitride and titanium oxide coatings were found. Such differences were dependent on the number of cycles used and the temperature of the manufacturing process. The coatings have reduced the abrasion coefficient, thus improving the abrasion resistance of the Ti13Nb13Zr alloy, which enables their use within the skeletal system. These findings are of practical importance for applying this type of surface modification to various types of miniaturised implants used in the skeletal system.

Badania polegają na opisaniu metody osadzania powłok atomowych i możliwości jej zastosowania na stopie tytanu nowej generacji do zastosowań biomedycznych. Celem pracy jest ocena wpływu właściwości fizyko chemicznych i mechanicznych zmodyfikowanego stopu Ti13Nb13Zr powłoką tlenku tytanu (TiO2) oraz tlenku glinu (Al2O3) przy użyciu metody ALD. W ramach oceny własności fizykochemicznych tak powstałych powłok powierzchniowych przeprowadzono obserwacje mikroskopowe (SEM), badania potencjodynamiczne, badania zwilżalności powierzchni, profilometrię optyczną, scratch test oraz badania ścieralności powłok. Na podstawie uzyskanych danych stwierdzono zróżnicowane własności fizykochemiczne stopu z powłokami tlenku glinu oraz tlenku tytanu w zależności od zastosowanej ilości cykli oraz temperatury procesu wytwarzania. Powłoki mają obniżony współczynnik ścieralności, poprawiając tym samym odporność na ścieranie stopu Ti13Nb13Zr, co umożliwia ich zastosowanie w układzie kostnym. Uzyskana na tej podstawie wiedza ma znaczenie praktyczne dla zastosowania tego typu modyfikacji powierzchni dla różnych rodzajów zminiaturyzowanych implantów znajdujących swoje zastosowanie w układzie kostnym.