Titanium-based alloys can be actively brazed onto bio-inert ceramics and potentially be used as biocompatible coatings. To further improve their bioactivity in vivo, introduction of calcium phosphate (CaP)-based granulates onto their surface layer is possible. For this, mechanically stable CaP-based granulates need to be able to withstand the demand of the brazing process. In this study, spherical granulates, made of a calcium phosphate composite composed primarily of β-tricalcium phosphate and hydroxyapatite, a bioactive glass, and a mixture of the previous two, were manufactured by spray drying. The influence of organic additives (Dolapix CE64, trisodium citrate) and solids content (30-80 wt%) in the slurry on the physical characteristics of granulates was investigated. X-ray diffraction, Brunauer, Emmett, Teller specific surface area standard method, scanning electron microscopy, granulate size analysis, and single granule strength were performed. Our results showed that trisodium citrate permitted the production of granulates with regular morphology, high density, and increased failure stress values. The strong granules also withstood the brazing process. These results show that CaP bioactive agents can be generated and be integrated during the demanding metallurgical processes, allowing for one-step bioactivation of metal brazes.
Der Bedarf an Prothesen und Implantaten aus Biomaterialien nimmt infolge des steigenden Menschenalters stetig zu. Bei Biomaterialien, z. B. bei Hüft‐ oder Gelenkprothesen, die im direkten Kontakt mit dem Organismus stehen, wird nicht nur die mechanische Belastbarkeit gefordert, sondern auch die Verträglichkeit der Substanzen im Körper sowie die Fähigkeit zum Knochenaufbau. Um dies zu ermöglichen, wurden in einem neuen Lösungsansatz dünnwandige, bioaktive Beschichtungen von oxidischen Hochleistungskeramiken (Al2O3) aus Ti–Co‐basierten Legierungen durch Auftraglöten hergestellt. Das Verfahren bietet in diesem Fall eine wirtschaftliche und gleichzeitig technologisch einfache Beschichtungsart von Bauteilen. Die biokompatible Beschichtung wurde mit bioaktiven Partikeln auf Bioglas‐ und Calciumphosphat‐Basis versetzt, um den Knochenaufbau anzuregen. Die Reaktionen zwischen den bioaktiven Additiven und den Lotlegierungen sowie das jeweilige Schmelzverhalten wurden thermoanalytisch untersucht. Die Ausprägung des mit bioaktiven Additiven angereicherten Lötgutes wurde metallographisch analysiert. Die Kombination aus drei bioaktiven Additiven und zwei Lotlegierungen wurden hinsichtlich des Schmelzverhaltens und der Porosität analysiert und die Lötprozessparameter schrittweise optimiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Kombination von z. B. Calciumphosphat und Ti–Co‐Legierungen erfolgreich die Anforderungen für eine definiert poröse, biokompatible Auftraglötschicht erfüllt.
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