kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-4(16)-41kaz44-1587Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ДЕТОНАЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ КАЛЬЦИЙ-ФОСФАТНЫХ СОЕДИНЕНИЙINVESTIGATION OF THE STRUCTURE OF DETONATION COATINGS BASED ON CALCIUM PHOSPHATE COMPOUNDShttps://orcid.org/0000-0001-6421-2000СагдолдинаЖ. Б.SagdoldinaZh. B.

Жулдыз Болаткызы Сагдолдина – PhD, ассоциированный профессор, старший научный сотрудник Научно-исследовательского центра «Инженерия поверхности и трибология»

070002, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, пр. Шакарима 148071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А 

Zhuldyz Bolatkizy Sagdoldina – PhD, Associate Professor, senior Researcher at the Research Center for «Surface Engineering and Tribology»

070002, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, st. Shakarima 148071412, Kazakhstan, Semey, Glinka Ave., 20 A 

sagdoldina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9105-3129БайжанД. Р.BaizhanD. R.

Дарын Рашитулы Байжан – старший научный сотрудник Научно-исследовательского центра«Инженерия поверхности и трибология»

070002, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, пр. Шакарима 148071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Daryn Rashituly Baizhan –senior Researcher at the Research Center for «Surface Engineering and Tribology» 

070002, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, st. Shakarima 148071412, Kazakhstan, Semey, Glinka Ave., 20 A 

daryn.baizhan@mail.ruВосточно-Казахстанский университет имени С. Аманжолова; Университет имени Шакарима города СемейКазахстанSarsen Amanzholov East Kazakhstan University; Shakarim UniversityKazakhstan20242712202414(16)319325Copyright © Сагдолдина Ж.Б., Байжан Д.Р., 20252025Сагдолдина Ж.Б., Байжан Д.Р.Sagdoldina Z.B., Baizhan D.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1587

Процесс остеоинтеграции в значительной степени зависит от шероховатости поверхности, структуры, химического состава и механических характеристик покрытия. В связи с этим важным направлением в развитии медицинских материалов является разработка новых технологий модификации поверхности и создания биоактивных керамических покрытий. Кальций-фосфатные материалы на основе гидроксиапатита предлагаются в качестве биоактивных керамических покрытий на титановых имплантатах для эффективного ускорения заживления костной ткани. В статье рассмотрены результаты исследования процесса формирования гидроксиапатитового покрытия на титановой подложке при детонационном напылении. Порошки для напыления и полученные покрытия из гидроксиапатита были исследованы методами рамановской спектроскопии и рентгеноструктурного анализа. Было определено, что появление фаз α-Ca3(PO4)2 характерно для покрытия из чистого гидроксиапатита, полученного детонационным напылением, но фаза гидроксиапатита сохраняется в составе покрытия. Результаты, полученные с помощью рамановской спектроскопии, указывают на то, что гидроксиапатит является основной фазой в покрытиях. Морфология напыленных покрытий была охарактеризована с помощью СЭМ, а также был проведен анализ элементного состава покрытий с помощью ЭДС. Анализ ЭДС показал, что элементный состав полученных покрытий аналогичен элементному составу исходного порошка, что очень важно для характеристик биосовместимости и сохранения срока службы покрытий.

The process of osseointegration largely depends on the surface roughness, structure, chemical composition and mechanical characteristics of the coating. In this regard, an important direction in the development of medical materials is the development of new technologies for surface modification and the creation of bioactive ceramic coatings. Calcium phosphate materials based on hydroxyapatite are offered as bioactive ceramic coatings on titanium implants to effectively accelerate bone healing. The article discusses the results of a study of the formation of a hydroxyapatite coating on a titanium substrate during detonation spraying. The powders for spraying and the resulting coatings from hydroxyapatite were studied by Raman spectroscopy and X-ray diffraction analysis. It was determined that the appearance of α-Ca3(PO4)2 phases is typical for a coating of pure hydroxyapatite obtained by detonation spraying, but the hydroxyapatite phase remains in the coating composition. The results obtained using Raman spectroscopy indicate that hydroxyapatite is the main phase in coatings. The morphology of the sprayed coatings was characterized using SEM, and the elemental composition of the coatings was analyzed using EDS. The EDS analysis showed that the elemental composition of the obtained coatings is similar to the elemental composition of the initial powder, which is very important for the characteristics of biocompatibility and preservation of the service life of coatings.

гидроксиапатитдетонационное напылениеструктурафазовый составшероховатостьмикротвердостьhydroxyapatitedetonation sputteringstructurephase compositionroughnessmicrohardnessReferencesProperties of gas detonation ceramic coatings and their effect on the osseointegration of titanium implants for bone defect replacement / N.I. Klyui et al // Ceramics International. – 2021. – Vol. 47(18). – P. 25425-25439. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.05.265.Properties of gas detonation ceramic coatings and their effect on the osseointegration of titanium implants for bone defect replacement / N.I. Klyui et al // Ceramics International. – 2021. – Vol. 47(18). – P. 25425-25439. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.05.265.In vitro and in vivo osteogenic activity of titanium implants coated by pulsed laser deposition with a thin film of fluoridated hydroxyapatite / L. Chen et al // International Journal of Molecular Sciences. – 2018. – Vol. 19(4). – P. 1127. https://doi.org/10.3390/ijms19041127.In vitro and in vivo osteogenic activity of titanium implants coated by pulsed laser deposition with a thin film of fluoridated hydroxyapatite / L. Chen et al // International Journal of Molecular Sciences. – 2018. – Vol. 19(4). – P. 1127. https://doi.org/10.3390/ijms19041127.Enhanced osseointegration of titanium implants in a rat model of osteoporosis using multilayer bone mesenchymal stem cell sheets / Y. Duan et al // Experimental and Therapeutic Medicine. – 2017. – Vol. 14. – P. 5717-5726. https://doi.org/10.3892/etm.2017.5303.Enhanced osseointegration of titanium implants in a rat model of osteoporosis using multilayer bone mesenchymal stem cell sheets / Y. Duan et al // Experimental and Therapeutic Medicine. – 2017. – Vol. 14. – P. 5717-5726. https://doi.org/10.3892/etm.2017.5303.Effect of milling conditions on the properties of HA/Ti feedstock powders and plasma-sprayed coatings / G. Zhao et al // Surface and Coatings Technology. – 2014. – Vol. 251. – P. 38-47. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.02.028.Effect of milling conditions on the properties of HA/Ti feedstock powders and plasma-sprayed coatings / G. Zhao et al // Surface and Coatings Technology. – 2014. – Vol. 251. – P. 38-47. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.02.028.Porous titanium-hydroxyapatite composite coating obtained on titanium by cold gas spray with high bond strength for biomedical applications / J. Guillem-Marti et al // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. – 2019. – Vol. 180. – P. 245-253. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2019.04.048.Porous titanium-hydroxyapatite composite coating obtained on titanium by cold gas spray with high bond strength for biomedical applications / J. Guillem-Marti et al // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. – 2019. – Vol. 180. – P. 245-253. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2019.04.048.Review of functionally graded thermal sprayed coatings / L. Łatka et al // Applied Sciences. – 2020. – Vol. 10. – P. 5153. https://doi.org/10.3390/app10155153.Review of functionally graded thermal sprayed coatings / L. Łatka et al // Applied Sciences. – 2020. – Vol. 10. – P. 5153. https://doi.org/10.3390/app10155153.Mohseni E. Comparative investigation on the adhesion of hydroxyapatite coating on Ti-6Al-4V implant: a review paper / E. Mohseni, E. Zalnezhad, A.R. Bushroa // International Journal of Adhesion and Adhesives, – 2014. – Vol. 48. – P. 238-257. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2013.09.030.Mohseni E. Comparative investigation on the adhesion of hydroxyapatite coating on Ti-6Al-4V implant: a review paper / E. Mohseni, E. Zalnezhad, A.R. Bushroa // International Journal of Adhesion and Adhesives, – 2014. – Vol. 48. – P. 238-257. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2013.09.030.Dorozhkin S.V. Calcium orthophosphates as bioceramics: state of the art / S.V. Dorozhkin // Journal of Functional Biomaterials. – 2010, – Vol. 1. – P. 22-107. https://doi.org/10.3390/jfb1010022.Dorozhkin S.V. Calcium orthophosphates as bioceramics: state of the art / S.V. Dorozhkin // Journal of Functional Biomaterials. – 2010, – Vol. 1. – P. 22-107. https://doi.org/10.3390/jfb1010022.Moore B. Deposition methods for microstructured and nanostructured coatings on metallic bone implants: a review / B. Moore, E. Asadi, G. Lewis // Advances in Materials Science and Engineering. – 2017. – P. 1-9. https://doi.org/10.1155/2017/5812907.Moore B. Deposition methods for microstructured and nanostructured coatings on metallic bone implants: a review / B. Moore, E. Asadi, G. Lewis // Advances in Materials Science and Engineering. – 2017. – P. 1-9. https://doi.org/10.1155/2017/5812907.Gan J.A. Nanocomposite coatings: thermal spray processing, microstructure and performance / J.A. Gan, C.C. Berndt // International Materials Reviews. – 2015. – Vol. 60. – P. 195-244.Gan J.A. Nanocomposite coatings: thermal spray processing, microstructure and performance / J.A. Gan, C.C. Berndt // International Materials Reviews. – 2015. – Vol. 60. – P. 195-244.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.