Защитный слой из насыщенного кислородом ниобия увеличит срок службы костных имплантатов

Исследователи из Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. (Саратов) предложили создавать такие покрытия с помощью напыления в вакууме. Такой подход уже используется для формирования тонких пленок из тугоплавких металлов, но не тестировался с ниобием и титаном.

Авторы поместили в вакуумную камеру тестовые диски из технического титана, а напротив них — ниобиевую мишень в виде кольца. С помощью индукционного тока мишень нагрели свыше 2000°С. При такой температуре ниобий постепенно испарялся и в виде мельчайших частиц тонким слоем оседал и внедрялся в приповерхностный слой титана.

Исследователи меняли силу тока, с помощью которого нагревали мишень, а также время эксперимента, чтоб понять, какие условия обработки оптимальны. Затем ученые сравнили элементный состав, структуру и твердость покрытий, полученных в разных режимах.

Чем более сильный ток использовали авторы и чем дольше распыляли ниобий, тем толще получались защитные слои. Так, ниобий проникал в титановые диски на глубину до 70 микрометров, и именно в этой зоне происходило основное упрочнение материала. Эксперименты показали: после нанесения покрытия твердость образцов увеличилась более чем в шесть раз по сравнению с чистым титаном.