Published May 28, 2018 | Version v1
Publication Open

Surface, microstructural, and adhesion strength investigations of a bioactive hydroxyapatite-titanium oxide ceramic coating applied to Ti-6Al-4V alloys by plasma thermal spraying

Creators

  • 1. Instituto Federal do Espírito Santo
  • 2. Federal Center for Technological Education of Minas Gerais

Description

Ti-6Al-4V alloy is employed in implants because of its good mechanical strength, excellent biocompatibility, and good resistance to corrosion in biological environments. Herein, a composite (HAp-TiO2, 50% by volume of both components) coating surface employing Ti-6Al-4V was characterized. Samples were analyzed post fabrication and post heat treatment to analyze the coating recrystallization, phases, crystallinity, porosity, and roughness. The coating showed rutile crystalline and amorphous Hap phases with crystallinity, porosity, and roughness of 55.6%, 13.6 ± 1.0%, and 4.2 ± 0.6 µm; whereas, after heat treatment, it showed a rutile hydroxyapatite phase and β-TCP with values 75.6%, 13.9 ± 1.9%, and 3.8 ± 0.2 µm, respectively. The composite exhibited 874 ± 26 HV100 hardness and 30 ± 2 MPa adhesion strength after heat treatment, which agree with previously reported data on other bioactive coatings. Therefore, this composite becomes much more crystalline after heating at 750 °C for 1 h.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تُستخدم سبيكة Ti -6Al -4V في عمليات الزرع بسبب قوتها الميكانيكية الجيدة وتوافقها الحيوي الممتاز ومقاومتها الجيدة للتآكل في البيئات البيولوجية. هنا، تم تمييز سطح طلاء مركب (HAp - TiO2، 50 ٪ بالحجم من كلا المكونين) يستخدم Ti -6Al -4V. تم تحليل العينات بعد التصنيع وبعد المعالجة الحرارية لتحليل إعادة بلورة الطلاء والمراحل والبلورة والمسامية والخشونة. أظهر الطلاء مراحل البلورة الروتيلية و HAP غير المتبلورة مع التبلور والمسامية والخشونة بنسبة 55.6 ٪ و 13.6 ± 1.0 ٪ و 4.2 ± 0.6 ميكرومتر ؛ بينما، بعد المعالجة الحرارية، أظهر مرحلة هيدروكسيباتيت الروتيل و β - TCP بقيم 75.6 ٪ و 13.9 ± 1.9 ٪ و 3.8 ± 0.2 ميكرومتر، على التوالي. أظهر المركب صلابة 874 ± 26 HV100 وقوة التصاق 30 ± 2 ميجا باسكال بعد المعالجة الحرارية، والتي تتفق مع البيانات المبلغ عنها سابقًا حول الطلاءات النشطة بيولوجيًا الأخرى. لذلك، يصبح هذا المركب أكثر بلورية بعد التسخين عند 750 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة.

Translated Description (French)

L'alliage Ti-6Al-4V est utilisé dans les implants en raison de sa bonne résistance mécanique, de son excellente biocompatibilité et de sa bonne résistance à la corrosion dans les environnements biologiques. Ici, une surface de revêtement composite (HAp-TiO2, 50% en volume des deux composants) utilisant Ti-6Al-4V a été caractérisée. Les échantillons ont été analysés après la fabrication et après le traitement thermique pour analyser la recristallisation du revêtement, les phases, la cristallinité, la porosité et la rugosité. Le revêtement présentait des phases HAP cristallines et amorphes rutile avec une cristallinité, une porosité et une rugosité de 55,6 %, 13,6 ± 1,0 % et 4,2 ± 0,6 µm ; alors que, après traitement thermique, il présentait une phase hydroxyapatite rutile et β-TCP avec des valeurs de 75,6 %, 13,9 ± 1,9 % et 3,8 ± 0,2 µm, respectivement. Le composite présentait une dureté de 874 ± 26 HV100 et une force d'adhésion de 30 ± 2 MPa après traitement thermique, ce qui correspond aux données précédemment rapportées sur d'autres revêtements bioactifs. Par conséquent, ce composite devient beaucoup plus cristallin après un chauffage à 750 °C pendant 1 h.

Translated Description (Spanish)

La aleación Ti-6Al-4V se emplea en implantes debido a su buena resistencia mecánica, excelente biocompatibilidad y buena resistencia a la corrosión en entornos biológicos. En la presente, se caracterizó una superficie de recubrimiento compuesta (HAp-TiO2, 50% en volumen de ambos componentes) que emplea Ti-6Al-4V. Las muestras se analizaron después de la fabricación y después del tratamiento térmico para analizar la recristalización del recubrimiento, las fases, la cristalinidad, la porosidad y la rugosidad. El recubrimiento mostró fases de HAP cristalinas y amorfas de rutilo con cristalinidad, porosidad y rugosidad de 55.6%, 13.6 ± 1.0% y 4.2 ± 0.6 µm; mientras que, después del tratamiento térmico, mostró una fase de hidroxiapatita de rutilo y β-TCP con valores de 75.6%, 13.9 ± 1.9% y 3.8 ± 0.2 µm, respectivamente. El compuesto exhibió una dureza de 874 ± 26 HV100 y una fuerza de adhesión de 30 ± 2 MPa después del tratamiento térmico, lo que concuerda con los datos informados anteriormente sobre otros recubrimientos bioactivos. Por lo tanto, este compuesto se vuelve mucho más cristalino después de calentar a 750 °C durante 1 h.

Files

1516-1439-mr-21-04-e20171144.pdf.pdf

Files (2.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:e2ab2935eab4290c2e4040f18a65e1cb
2.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
فحوصات السطح والبنية الدقيقة وقوة الالتصاق لطلاء سيراميك هيدروكسيباتيت- أكسيد التيتانيوم النشط بيولوجيًا المطبق على سبائك Ti -6Al -4V عن طريق الرش الحراري بالبلازما
Translated title (French)
Études de la surface, de la microstructure et de la force d'adhésion d'un revêtement céramique d'hydroxyapatite-oxyde de titane bioactif appliqué aux alliages Ti-6Al-4V par pulvérisation thermique au plasma
Translated title (Spanish)
Investigaciones de resistencia superficial, microestructural y de adhesión de un recubrimiento cerámico bioactivo de hidroxiapatita-óxido de titanio aplicado a aleaciones de Ti-6Al-4V mediante pulverización térmica de plasma

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2805382129
DOI
10.1590/1980-5373-mr-2017-1144

Is supplement to
https://openalex.org/W4311318556 (Other)
https://openalex.org/W4239046702 (Other)
https://openalex.org/W2359607386 (Other)
https://openalex.org/W2259847155 (Other)
https://openalex.org/W2172275402 (Other)
https://openalex.org/W2083222146 (Other)
https://openalex.org/W2067965616 (Other)
https://openalex.org/W2052247542 (Other)
https://openalex.org/W2028707226 (Other)
https://openalex.org/W1968649165 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1252369717
  • https://openalex.org/W1680575488
  • https://openalex.org/W1973465102
  • https://openalex.org/W1973938109
  • https://openalex.org/W1977509547
  • https://openalex.org/W1978088162
  • https://openalex.org/W1979284372
  • https://openalex.org/W2007365039
  • https://openalex.org/W2007532546
  • https://openalex.org/W2009969290
  • https://openalex.org/W2010643522
  • https://openalex.org/W2023333601
  • https://openalex.org/W2028277170
  • https://openalex.org/W2038999010
  • https://openalex.org/W2042083303
  • https://openalex.org/W2042519583
  • https://openalex.org/W2043258997
  • https://openalex.org/W2048860884
  • https://openalex.org/W2066654047
  • https://openalex.org/W2069622762
  • https://openalex.org/W2076431545
  • https://openalex.org/W2085924305
  • https://openalex.org/W2087412099
  • https://openalex.org/W2087572481
  • https://openalex.org/W2092293106
  • https://openalex.org/W2092387246
  • https://openalex.org/W2094869946
  • https://openalex.org/W2113237460
  • https://openalex.org/W2135886551
  • https://openalex.org/W2195145798
  • https://openalex.org/W2765707237
  • https://openalex.org/W2791247557
  • https://openalex.org/W2792634779
  • https://openalex.org/W4285719527