Fogorvosi szemle, 1994 (87. évfolyam, 1-12. szám)

1994-07-01 / 7. szám

fedett titánimplantátumok viselkedését tanulmányozta in vitro és in vivo módszerekkel. A plazmaszórás hátránya, hogy (főleg a gyors hűtés miatt) az implantátum felületén a bevonó réteg egyenetlen, rajta repedések, törések keletkezhetnek. További hátrány a réteg aránylag rossz tapadása, bár ezen az utóbbi években valamit javítottak [1, 11].

Gázfázisú fizikai és kémiai eljárások

Főleg az elmúlt egy-két évtizedben — a vákuumtechnika ugrásszerű fejlődésével — egyre újabb és újabb eljárásokat kezdtek alkalmazni, elsősorban a kemény, ill. kopásálló bevonatok előállítására. Ezek közül két olyan eljárásmód ismeretes az iparban, amelyet az implantátumokat előállító cégek is használnak. Az egyik az ún. PVD-eljárás (physical vapor deposition), amely gázfázisból történő fizikai leválasztást, rétegépítést jelent, a másik a CVD-eljárás (chemical vapor deposition), ahol a leválasztás gázfázisból, de kémiai úton történik.

A nitridálás a legismertebb PVD-eljárás. Nitridáláskor az implantátum felületébe diffundáló atomos nitrogén az alapfém (titán, titánötvözet, acél) ötvözőivei nitrideket képez. (Általában azonban a nitrogénnel egyidejűleg bediffundáló szén hatására a szubsztrátum felületén a nitrideken kívül karbonitridek is keletkezhetnek.) A képződő réteg igen kemény, kopás- és korrózióálló, a kifáradással szemben is ellenáll.

Kémiailag a képződött réteg — a sztöchiometriai összetétel szempontjából — alapvetően legalább kétféle titán-nitrid-szerkezetű lehet: TiN és Ti2N. Létezik azonban olyan kémiai-technológiai állapot, és ez a leggyakoribb, amikor a rétegbe nitrogénfölösleg épül be, vagy amikor a rétegben elreagálatlan titán marad vissza. A két szélső állapot — N2-fölösleg vagy Ti-fölösleg — között kémiai-technológiai szempontból sokféle összetétel alakulhat ki, rendkívüli módon befolyásolva ezzel a keletkezett réteg minőségét [12].

A nitridálást általában vákuumban, megfelelő és állandó parciális nyomású ammónia- vagy nitrogéngázáramban végzik, 350. . .600 °C közötti hőmérsékleten. A képződő nitridréteg vastagsága, színe, keménysége, fáradási tulajdonságai az alapfém, esetünkben az implantátum, előzetes hőkezelésétől, a darab felületének kikészítési állapotától (sorjaképződés, felületi érdesség, kémiai és mechanikai szennyeződések) és a nitridálási folyamat jellemzőitől függ. A nitridálandó implantátum felületének természetes fémtisztának kell lennie.

Az ammónia-, ill. nitrogéngázáramban előállított nitridréteg finomszerkezete nem egységes. Megállapították, hogy a szubsztrátum hőmérséklete és az alkalmazott argongáz parciális nyomásának a függvényében különböző kristályszerkezetű titán-nitrid-rétegek alakulnak ki. Ilyen módon kúp alakú kristályokból álló porózus kristályszerkezet, hosszúkás kristályokból álló ún. átmeneti szerkezet, oszlopos szerkezet vagy újrakristályosodott szövetszerkezet jöhet létre, ahol az egyes rétegek más-más tulajdonságúak.

A nitridálás plazmaállapotban is elvégezhető. A vákuumberendezés falát ilyenkor anódként, a benne elhelyezett implantátumdarabokat katódként kapcsolják. (A két pólus közötti feszültség 300. . . 1500 V, az áramerősség 100. . .500 A). A reakciótérbe vezetett nitrogéntar194