Yhdistelmäpinnoitteiden käyttö ja kulumiskestävyys hammaslääketieteen teräsinstrumenteissa

Jarmo Leppäniemi

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Hammaslääketiede on yksi harvoista aloista, joissa käsi-instrumenttien käyttö on yleistä. Näiden instrumenttien täytyy kestää mekaanista kulutusta ja päivittäistä autoklaavitusta. Instrumenteilta, joita käytetään hammaspaikkojen muovaukseen, vaaditaan myös tarttumatonta pintaa. Tässä työssä tutkittiin, kuinka hammaslääketieteen instrumenttien kulumiskestävyyttä, korroosiokestävyyttä ja tarttumattomuutta voitaisiin parantaa sopivalla teräsmateriaalin valinnalla sekä sopivalla yhdistelmällä ohutkalvopinnoitteita. Tutkimus keskittyi kyretteihin ja restoratiivisiin instrumentteihin. Ensimmäistä näistä käytetään hammaskiven poistoon, toista hammaspaikkauksen muovaamiseen.  Työn alussa teräsmateriaalin vaihto pikateräkseen osoitettiin parantavan kyrettien kulumiskestävyyttä enemmän kuin fysikaalinen kaasufaasipinnoitus (PVD) -pinnoitteiden käyttö. Tämän pikateräksen rajallinen korroosiokestävyys vaatii korroosiosuojausta. Kolmea erilaista korroosiosuojauspinnoitetta tutkittiiin tälle teräkselle: 1) kaupallinen PVD CrN -pinnoite, 2) ohut atomikerroskasvatus (ALD) -pinnoite, joka koostuu vaihtelevista Al2O3/TiO2 laminaateista sekä 3) PVD/ALD-yhdistelmäpinnoite. Plasmaesikäsittelyn osoitettiin olevan kriittinen korroosiosuojaukselle sekä ALD-kalvojen adheesiolle.  PVD/ALD-pinnoite antoi ylivoimaisen korroosiosuojauksen – korroosiovirrantiheys yhdistelmäpinnoitteella oli kaksi kertaluokkaa pienempi kuin pelkällä PVD-pinnoitteella. Yhdistelmäpinnoitteen korroosionsuojaus perustuu siihen, että ALD-kalvo sulkee PVD-pinnoitteen huokoset: näin ollen korroosiosuojaus säilyy, vaikka ALD-kalvo kulutettaisiin pois PVD-pinnoitteen pinnalta. Tässä työssä osoitettiin korroosionsuojauksen suurelta osin säilyvän, mutta osa suojauksesta menetetään, kun PVD-pinnoitteeseen aukeaa uusia halkeamia, joiden läpi korroosio voi hyökätä teräkseen.  ALD-kalvoja käytettiin myös superhylkivän pinnoitteen valmistuprosessissa. Tämä pinnoite valmistettiin kolmessa vaiheessa: 1) pinnan strukturointi etsaamalla HF:H2O2-liuoksessa, 2) pinnan stabilointi 7 nm paksulla ALD-kalvolla, ja 3) pinnan kemiallinen käsittely fluorinoodulla organopiiyhdisteellä. Tämä pinnoite vähensi paikka-aineen tarttuvuutta instrumenttiin, mikä osoitettiin kontaktikulmamittauksilla sekä itsekehitetylllä laboratoriomittauslaitteellla. Pinnankulutus ja autoklaavitus heikensivät jossain määrin tämän superhylkivän pinnoitteen ominaisuuksia: syynä tähän on luultavasti pintastruktuurin menetys ja kemiallisen käsittelyn heikkeneminen.
Julkaisun otsikon käännösYhdistelmäpinnoitteiden käyttö ja kulumiskestävyys hammaslääketieteen teräsinstrumenteissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Koskinen, Jari, Vastuuprofessori
  • Koskinen, Jari, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-8094-9
Sähköinen ISBN978-952-60-8095-6
TilaJulkaistu - 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • teräs
  • hammaslääketiede
  • ohutkalvopinnoite
  • ALD
  • PVD
  • korroosio
  • kuluminen
  • tarttumattomuus

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Yhdistelmäpinnoitteiden käyttö ja kulumiskestävyys hammaslääketieteen teräsinstrumenteissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä