Поверхностная обработка пористого сплава на основе титана для медицинского применения

В настоящее время не существует идеального материала для замены костной ткани. Наиболее широко для этих целей применяются металлические и керамические материалы. Первые обладают высокими механическими свойствами, пластичностью, поддаются обработке резанием, давление и т.д.; однако они в значительной степени подвергаются коррозии и износу в средах организма, продукты которых могут обладать выраженным токсическим действием. Керамические материалы лишены этого недостатка, в они являются биоактивными, однако ввиду их высокой жесткости и хрупкости велик риск повреждения костной ткани или разрушения имплантата.

Оптимальным решением этой проблемы представляется использование для замены костной ткани пористых металлических материалов с модифицированной поверхностью, которые по механическим свойствам и макроструктуре близки к характеристикам кортикальных костей, а также являются биоактивными, т.е. выполняют определенную функцию по отношению к организму человека.

Одной из основных проблем обработки пеноматериалов на основе титана является нарушение пористой структуры при механической обработке поверхности (шлифовке, резке и т.д.). Поэтому для предотвращения заполнения пор металлом и продуктами резки и/или шлифовки была предложена методика обработки пеноматериала с удаляемым заполнителем пор.

В данной работе использовали пеноматериалы на основе сплава Ti-22Nb-6Zr (ат.%) пористотью 40-50%, в качестве порозаполнителей - парафин, клей, пластмасса самотвердеющая и два типа ювелирного воска Freeman Red и Green. Первые три материала не отвечали задачам исследования, потому что либо недостаточно глубоко проникали внутрь пеноматериала, либо не удалялись в достаточной степени после механической обработки.

В ходе работы отработана технология заполнения и удаления красного воска. Технология, состоящая  в выдержке образца в расплаве воска для заполнения пор и кипячения пеноматериала в воде, а затем растворения остатков в универсальном обезжиривателе в ультразвуковой ванне для удаления порозаполнителя. Степень удаления воска была оценена методом гидростатического взвешивания и показала, что воск удаляется практически полностью и величина пористости пеноматерилов не влияет на качество заполнения и удаления воска.

В дальнейшем планируется оптимизация процесса заполнения пор воском под давлением и его удаления после различных вариантов механических обработок.

Научный руководитель - д. т.н., проф. Филонов М.Р.