Publicado

2017-10-01

Mejoramiento de la adherencia en recubrimientos de Hidroxiapatita elaborados mediante proyección térmica oxiacetilénica, a partir de resultados de simulación numérica

Improvement of the adhesion on Hydroxyapatite coatings produced by oxyfuel thermal spray from results of numerical simulation

DOI:

https://doi.org/10.15446/dyna.v84n203.59201

Palabras clave:

Hidroxiapatita, Proyección térmica, Simulación, Sommerfeld, Adherencia (es)
Hydroxyapatite, Flame Spray, Simulation, Sommerfeld, Adhesion (en)

Descargas

Autores/as

Los resultados de la simulación numérica realizada con el software Jets et Poudres fueron utilizados para depositar recubrimientos de hidroxiapatita mediante proyección térmica oxiacetilénica, con el fin de aumentar su cohesión y adhesión sobre sustratos de Ti6Al4V. Se determinó el efecto de una llama neutra, una oxidante y una súper-oxidante, así como de la distancia de proyección (7, 9,5 y 12 cm) entre el sustrato y la antorcha, sobre el número adimensional de K-Sommerfeld (K). Dicho número adimensional es influenciado por la distancia de proyección y no por las llamas evaluadas. Para recubrimientos fabricados a una distancia de 12 cm el número de Sommerfeld varía entre 34 y 37, lo que les confiere una estructura más homogénea que la de aquellos depositados a 7 y 9,5 cm en los que existe un alto contenido de partículas parcialmente fundidas (K=0), o con salpicaduras (K>75), que reducen la adhesión de los recubrimientos.
Numerical simulations were carried out by Jets et Poudres software, and the results obtained were used to deposit hydroxyapatite coatings through oxyfuel flame spraying process, in order to improve its adhesion onto Ti6Al4V substrates. The effect of a neutral, an oxidizing and a super-oxidizing flames, as well as the spray distance between the substrate and the torch (7, 9.5 and 12 cm), on dimensionless K-Sommerfeld (K) number was determined. The dimensionless number is highly influenced by the spraying distance, while an effect of the flame type was not evident. The Sommerfeld number in coatings manufactured at 12 cm is between 34 and 37 and the homogeneity in their structure is higher than in those sprayed at 7 and 9.5 cm, in which unmelted particles (K=0) or splashing (K˃75) were observed, decreasing the adhesion of coatings.

Referencias

Heimann. R.B., Structure, properties, and biomedical performance of osteoconductive bioceramic coatings. Surf Coatings Technol (233), pp. 27-38, 2013. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.11.013.

Arcos, D., Calcium phosphate bioceramics. In: Vallet-Regi M, editor. Bioceram. with Clin. Appl., JohnWiley & Sons; 2014.

ASM International. Handbook of thermal spray technology. ASM International; 2004.

Pawlowski, L., The science and engineering of thermal spray coatings. Second Ed. 2008.

Fauchais, P.L, Heberlein, J.V.R. and Boulos, M.I., Thermal spray fundamentals. New York: Springer; 2014. DOI: 10.1007/978-0-387-68991-3.

Demnati, I., Grossin, D., Combes, C. and Rey, C., Plasma-Sprayed apatite coatings: Review of physical-chemical characteristics and their biological consequences. J Med Biol Eng., 34, pp. 1-7, 2014. DOI: 10.5405/jmbe.1459.

Levingstone, T.J., Ardhaoui, M., Benyounis, K., Looney, L. and Stokes, J.T., Plasma sprayed hydroxyapatite coatings: Understanding process relationships using design of experiment analysis. Surf Coatings Technol 283, pp. 29-36, 2015. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2015.10.044.

Heimann, R.B., Tracking the thermal decomposition of plasma-sprayed hydroxylapatite. Am Mineral, 100, pp. 2419-2425, 2015. DOI: 10.2138/am-2015-5413.

Ben-Nissan, B., Advances in Calcium Phosphate Biomaterials. Vol. 2., Springer Heidelberg; 2014. DOI: 10.1007/978-3-642-53980-0.

Dorozhkin, S.V., Calcium orthophosphate coatings, films and layers. Prog Biomater. [online]. 1, 2012. DOI: 10.1186/2194-0517-1-1.

Pawłowski, L., The Science and Engineering of Thermal Spray Coatings. Firts Edit. 1995.

Mohseni, E., Zalnezhad, E. and Bushroa, A.R., Comparative Investigation on the Adhesion of Hydroxyapatite coating on Ti-6Al-4V Implant: A Review Paper. Int J Adhes Adhes. 48, pp. 238-257, 2013. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2013.09.030.

Jiang, Y., Liu, M., Wang, H.Y. and Mu, X.J., Recent development of experimental and numerical analysis of adhesion strength of thermal spray coatings. Mater Res Innov. 19, pp. S5-168-S5-172, 2015. DOI: 10.1179/1432891715Z.0000000001356.

Berndt, C.C. and Lugscheider, E.F., Thermal Spray 2001, New Surfaces for a New Millennium. Int. Therm. Spray Conf., Singapore: 2001.

Yang, K., Liu, M., Zhou, K. and Deng, C., Recent developments in the research of splat formation process in thermal spraying. J. Mater., 2013, pp. 1-14, 2013. DOI: 10.1155/2013/260758.

Escure, C., Vardelle, M., Fauchais, P., Experimental and theoretical study of the impact of alumina droplets on cold and hot substrates. Plasma Chem Plasma Process, 23, pp. 185-221, 2003. DOI: 10.1023/A:1022976914185.

Yang, Y.C., Influence of residual stress on bonding strength of the plasma-sprayed hydroxyapatite coating after the vacuum heat treatment. Surf Coatings Technol. 201, pp. 7187-7193, 2007. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2007.01.027.

Mohammadi, Z., Ziaei-moayyed, A.A. and Mesgar, A.S., Grit blasting of Ti – 6Al – 4V alloy : Optimization and its effect on adhesion strength of plasma-sprayed hydroxyapatite coatings. J. Mater Process Technol., 194, pp. 15-23 2007. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2007.03.119.

Flame solutions. BOC. 2010, pp. 1-13.

Copete, H., López, M.E., Vargas, F., Echavarria, A. and Rios, T., In vitro evaluation of oxy-fuel thermal sprayed hydroxyapatite coatings onto Ti6Al4V substrates. DYNA, 80(177), pp. 101-107, 2013.

ASTM F1147. Standard Test Method for Tension Testing of Calcium Phosphate and Metallic Coatings. ASTM, [online]. 5 (2011), 2011. DOI:10.1520/F1147-05R11.2.

Soto-Martínez, D., Parra-Velásquez, C., López-Gómez, M.E., Vásquez-Jiménez, C.F. y Vargas-Galvis, F., Elaboración de recubrimientos base cobre sobre un sustrato de porcelana mediante proyección térmica con llama oxiacetilénica. Tecno Lógicas, 18, pp. 83-91, 2015.

Sampath, S., Jiang, X.Y., Matejicek, J., Prchlik, L., Kulkarni, A. and Vaidya, A., Role of thermal spray processing method on the microstructure, residual stress and properties of coatings: An integrated study of Ni-5 wt. % Al bond coats. Mater Sci Eng A., 364, pp. 216-231, 2004. DOI: 10.1016/j.msea.2003.08.023.

Kuroda, S. and Clyne, T.W., The quenching stress in thermally sprayed coatings. Thin Solid Films. 200, pp. 49-66, 1991. DOI: 10.1016/0040-6090(91)90029-W.

ISO. ISO 13779-2. Implants for surgery — Hydroxyapatite. Switzerland, 2008.

Dimensions

PlumX

Visitas a la página del resumen del artículo

591

Descargas

Los datos de descarga aún no están disponibles.

Cómo citar

[1]
“Mejoramiento de la adherencia en recubrimientos de Hidroxiapatita elaborados mediante proyección térmica oxiacetilénica, a partir de resultados de simulación numérica”, DYNA, vol. 84, no. 203, pp. 170–176, Oct. 2017, doi: 10.15446/dyna.v84n203.59201.

Licencia

Derechos de autor 2017 DYNA

Creative Commons License

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.

El autor o autores de un artículo aceptado para publicación en cualquiera de las revistas editadas por la facultad de Minas cederán la totalidad de los derechos patrimoniales a la Universidad Nacional de Colombia de manera gratuita, dentro de los cuáles se incluyen: el derecho a editar, publicar, reproducir y distribuir tanto en medios impresos como digitales, además de incluir en artículo en índices internacionales y/o bases de datos, de igual manera, se faculta a la editorial para utilizar las imágenes, tablas y/o cualquier material gráfico presentado en el artículo para el diseño de carátulas o posters de la misma revista.