Функциональные свойства ортодонтических сверхэластичных дуг из никелида титана с защитными покрытиями нитрида титана

Today there are many manufacturers of orthodontic archwires composed of a nickel-titanium (TiNi) alloy with different elastic-force characteristics. A limited number of orthodontic archwires is available for initial tooth alignment, since reactive stresses do not always satisfy the condition 160 ≤ σc ≤ 200 MPa. The use of orthodontic archwires with polymer coatings having better aesthetics is increasing. However, they show excessive wear and color change during a long-term orthodontic treatment. The aim of this paper is to study and optimize the functional characteristics of superelastic archwires composed of Ti-50.8 аР % Ni alloy with TiN coatings deposited at varying deposition times. A three-point bending test was carried out to evaluate the functional properties. The distance between the supporters was 10 mm. The archwires were subjected to bending at a temperature of 23 ± 3 °C. Each test was continued until deformation of 1.5; 3; 4.5 and 6 % was reached. It has been found that titanium nitride coatings deposited on the Ti-50.8 at. % Ni surface alloy by the vacuum-plasma method act as the barrier layer to prevent the release of nickel ions into biological environment. Heat treatment (~400 °C) during deposition allows the required elastic-force characteristics and functional properties of the material to form. The optimal reactive stress (160-200 MPa) and the reverse martensitic transformation temperature occurred near room temperature can be obtained due to an appropriate selection of the deposition parameters. In the martensitic phase at room temperature, the archwire can be deformed. When the archwire sample is placed in oral cavity and heated to temperatures above 30 °C the material is in the superelastic state. Further research is needed in terms of coating stability during deformation when the material in superelastic state, as well as conducting corrosion testing, studying biocompatibility of archwire samples with titanium nitride coatings in order to successfully implement the proposed technology in dental practice. The prototypes of orthodontic TiNi archwires with protective and decorative TiN coatings will be obtained for medical application.Высокие коррозионная стойкость и биологическая совместимость наряду с другими уникальными свойствами сплавов на основе никелида титана (TiNi) обусловливают широкие возможности для их практического применения в медицине. Достаточно широко титан-никелевые сплавы используются в стоматологии, где из них изготавливают имплантаты (штифты, скобы и др.), эндодонтический инструментарий, а также ортодонтические устройства - сверхэластичные дуги для коррекции зубного ряда. Многообразие ортодонтических дуг из TiNi сплавов включает большое количество импортных торговых марок с широким диапазоном упруго-силовых характеристик. Однако далеко не все из них могут быть рекомендованы на начальных этапах коррекции из-за слишком высоких, потенциально травмоопасных, развиваемых усилий. Все большее применение находят ортодонтические дуги с полимерными покрытиями, имеющими эстетический внешний вид, однако для них характерны повышенный износ и потемнение цвета при длительной эксплуатации. Авторами разработан способ задания формы для ортодонтических дуг из TiNi сплава с одновременным нанесением биоинертного покрытия нитрида титана. В работе исследовались функциональные характеристики сверхэластичных дуг из сплава Ti-50,8 ат. % Ni с осажденными вакуумно-плазменным способом в течение различного времени TiN покрытиями. Установлено, что такие покрытия выступают в качестве барьерного слоя на поверхности изделий для предотвращения выхода никеля в окружающую среду, а термическое воздействие (~400 °С) при осаждении позволяет сформировать требуемый комплекс упруго-силовых характеристик и функциональных свойств в материале изделия. В частности, за счет подбора времени осаждения можно достичь оптимальных значений реактивных напряжений (160-200 МПа) и температуры окончания обратного мартенситного превращения, реализуемого вблизи комнатной температуры