Sauerstoffdiffusionshärtung funktioneller metallischer Schichten auf Titan für biomedizinische Anwendungen

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Gegenstand des Antrags sind funktionelle Gradientenschichten aus Titan/Silber bzw. metallischem Tantal auf Titan für die Anwendung in mechanisch belasteten orthopädischen Implantaten. Die Schichtsysteme werden durch physikalische Dampfphasenabscheidung (PVD) erzeugt; in einem zweiten Schritt erfolgt eine Aufhärtung der Oberfläche durch ein Sauerstoffdiffusionsverfahren.Da die Sauerstoffkonzentration mit zunehmender Tiefe abnimmt, wird ein gradientenartiges Profil der Härte über einen Tiefenbereich von ca. 10-20 μm erzeugt. Ziel ist es, einen abrupten Übergang der mechanischen Eigenschaften zwischen harter Schicht und relativ weichem Substrat zu vermeiden, um einer Delamination der Schichten bei Belastung vorzubeugen. Die erzeugten Druckeigenspannungen im Gitter sollen zu einer verbesserten Wechselfestigkeit des Grundwerkstoffs führen. Die Modifikationen werden auf ihre Biokompatibilität im Kontakt mit Osteoblasten untersucht und das antimikrobielle Potential der silberhaltigen Schichten an klinisch relevanten Keimen überprüft. Das tribologische Verhalten wird im Reibversuch ermittelt und die Abriebprodukte werden auf ihre Zytotoxizität hin untersucht.