ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БИОПОКРЫТИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ДЕТОНАЦИОННОГО НАПЫЛЕНИЯ

В работе получены биоактивные покрытия гидроксиапатита на подложках из химически чистого титана Grade 2 методом детонационного напыления при различных соотношениях O₂/C₂H₂ в диапазоне 2.6-3.7. Рентгенофазовый анализ подтвердил преобладание фазы гидроксиапатита с частичным образованием α-трикальцийфосфата, что обусловлено воздействием высоких температур и интенсивных динамических процессов в детонационной струе. Сформированные покрытия характеризуются выраженной гидрофобностью, высокой структурной неоднородностью и развитой микрорельефной поверхностной топографией, способствующей улучшенному взаимодействию с костной тканью и ускорению процессов остеоинтеграции. Результаты трибологических испытаний в сухих условиях и в растворе Рингера показали существенное повышение износостойкости по сравнению с исходным титаном Grade 2. Наилучшие значения коэффициента трения и минимальный объём износа продемонстрировали покрытия, полученные при соотношениях O₂/C₂H₂ = 3.0 и 3.3, что связано с оптимальным сочетанием степени кристалличности, фазового состава и трибологических своиств. Покрытия, сформированные при данных режимах, обеспечивают стабильное трибологическое поведение в физиологических условиях. Полученные результаты подтверждают перспективность использования детонационно нанесённого гидроксиапатита для повышения долговечности, биосовместимости и эксплуатационной надёжности титановых имплантатов.

1. 3D printing technologies in metallic implants: a thematic review on the techniques and procedures / S. Attarilar et al // International Journal of Bioprinting. – 2020. – Vol.7, № 1. – P. 306.

2. Chen Q. Metallic implant biomaterials / Q. Chen, G.A. Thouas // Materials Science and Engineering: R: Reports. – 2015. – Vol.87. – P. 1-57.

3. Latest trends in surface modification for dental implantology: Innovative developments and analytical applications / F. Accioni et al // Pharmaceutics. – 2022. – Vol.14, № 2. – P. 455.

4. Titanium and zirconium release from titanium-and zirconia implants in mini pig maxillae and their toxicity in vitro / X. He et al // Dental Materials. – 2020. – Vol.36, №. 3. – P. 402-412.

5. Nicholson, J. Titanium alloys for dental implants: A review / J. Nicholson // Prosthesis. – 2020. – Vol. 2. – № 2. – P. 11.

6. Biomimetic coatings in implant dentistry: A quick update / M.A. Abdulghafor et al // Journal of Functional Biomaterials. – 2023. – Vol. 15, № 1. – P. 15.

7. Nano-structure designing promotion osseointegration of hydroxyapatite coated Ti–6Al–4V alloy implants in diabetic model / Z. Hu et al //Journal of biomedical nanotechnology. – 2019. – Vol. 15. – №. 8. – P. 1701-1713.

8. Study of the Structural-Phase State of Hydroxyapatite Coatings Obtained by Detonation Spraying at Different O2/C2H2 Ratios / D. Baizhan et al // Crystals. – 2023. – Vol. 13, № 11. – P. 1564.

9. A review on the wettability of dental implant surfaces I: theoretical and experimental aspects / F. Rupp et al // Acta biomaterialia. – 2014. – Vol. 10, № 7. – P. 2894-2906.

10. The effect of the electrolyte composition on the microstructure and properties of coatings formed on a titanium substrate by microarc oxidation / B. Rakhadilov et al // AIMS Materials Science. – 2024. – Т. 11, № 3. – P. 547-564.

11. Jadidi M. A Comprehensive Review on Fluid Dynamics and Transport of Suspension/Liquid Droplets and Particles in High-Velocity Oxygen-Fuel (HVOF) Thermal Spray / M. Jadidi, S. Moghtadernejad, A. Dolatabadi // Coatings. – 2015. – Vol. 5. – P. 576-645.

12. Obtaining of hydroxyapatite coatings on a titanium substrate by detonation-gas spraying / B. Rakhadilov et al // Eurasian Physical Technical Journal. – 2021. – 18(37). – P. 30-36.

13. Phase Evolution of Hydroxapatite Coatings Suspension Plasma Sprayed Using Variable Parameters in Simulated Body Fluid / R. d’Haese et al // Surface and Coatings Technology. – 2010. – 204. – P. 1236-1246.

14. Effects of Micro-Arc Oxidation Process Parameters on Characteristics of Calcium-Phosphate Containing Oxide Layers on the Selective Laser Melted Ti13Zr13Nb Alloy / M. Dziaduszewska et al // Coatings. – 2020. – № 10. – Р. 745.

15. 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. – № 47. – P. 25425-25439.

16. Influence of Detonation Spraying Parameters on the Microstructure and Mechanical Properties of Hydroxyapatite Coatings / Z. Sagdoldina et al // Materials. – 2024. – № 17(21). – Р. 5390. https://doi.org/10.3390/ma17215390.