ASTM F1978-22 Standardowa metoda testowa do pomiaru odporności na zużycie metalicznych powłok natryskiwanych termicznie przy użyciu materiału ściernego Tabera

Norma „ASTM F1978-22 Standardowa metoda testowa do pomiaru odporności na zużycie metalicznych powłok natryskiwanych cieplnie przy użyciu ścierniwa Tabera” opublikowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opisuje metodę testową służącą do określania odporności na zużycie powłok metalicznych wytwarzanych przez procesy natryskiwania cieplnego na płaskich powierzchniach metalowych. Niniejsza metoda badawcza ma na celu scharakteryzowanie powłok stosowanych na implantach chirurgicznych.

W metodzie tej wykorzystuje się urządzenie ścierne Tabera, które wytwarza kombinację toczenia i tarcia, powodując zużycie powierzchni chodnika. Zużycie mierzy się jako skumulowaną utratę wagi. Ta metoda badania ogranicza się do płaskich, twardych próbek, które nie reagują znacząco z wodą i nie ulegają przemianie fazowej ani reakcjom chemicznym w zakresie od temperatury pokojowej do 100 stopni w powietrzu.

Na potrzeby niniejszego standardu stosuje się następujące definicje:

• Termin „ścierny” odnosi się do przyrządu przeznaczonego do określania odporności powierzchni na działanie toczenia i tarcia kompozytu.
• Złuszczanie cząstek odnosi się do utraty cząstek powierzchniowych i fragmentów powłoki.
• Powłoka natryskowa termiczna odnosi się do powłoki wytwarzanej przez natryskiwanie stopionego lub zmiękczonego proszku lub drutu przez gazy palne, plazmę lub łuk dwuprzewodowy.
• Utrata masy odnosi się do ilości masy usuniętej przez aparaturę badającą podczas badania.

W tej metodzie badawczej wykorzystuje się urządzenie ścierne Tabera z kołami kalibru H-22 (znak towarowy) i głowicą ścierną o masie 250 g bez dodatkowych obciążników. Próbka jest ścierana za pomocą działania obrotowego i tarcia w warunkach kontrolowanego ciśnienia i działania ściernego. Zamontowana na platformie obrotowej próbka badawcza obraca się wokół osi pionowej wbrew ślizgowemu obrotowi dwóch tarcz ściernych. Koła należy zamontować tak, aby w kontakcie z obracającą się próbką obracały się w przeciwnych kierunkach. Jedna tarcza ścierna pociera próbkę na zewnątrz w kierunku obrzeża, a druga do wewnątrz, w kierunku środka, podczas gdy system próżniowy usuwa pozostałości zużycia podczas testu. Powstałe ślady zużycia tworzą wzór łuków poprzecznych na powierzchni około 30 cm2. Próbki są ścierane, czyszczone ultradźwiękowo, suszone, chłodzone i ważone przez określoną liczbę (2, 5, 10 i 100) skumulowanych cykli wirowania. Próbki są ważone po każdym powtórzeniu, a utrata masy jest miarą zużycia próbki.

Niniejsza metoda badawcza umożliwia ocenę odporności powłoki natryskiwanej termicznie na uwalnianie cząstek. Takie wydalanie cząstek może nastąpić podczas chirurgicznego umieszczania implantu lub w wyniku mikroruchu implantu po umieszczeniu.

Ta metoda badania zużycia może być przydatna do analizy kontroli jakości powłoki i może być stosowana do oceny wpływu zmiennych procesowych, takich jak przygotowanie podłoża przed powlekaniem, tekstura powierzchni, zmienne dotyczące techniki powlekania lub obróbki po powlekaniu.

Niniejsza metoda badania ścierania przeznaczona jest dla próbek w kształcie płaskich płytek o takich rozmiarach, aby koła materiału ściernego nie oddzielały się od powierzchni próbki. Niezalecane dla urządzeń o innych kształtach i rozmiarach.

Wykorzystany w tych testach ścierniwo Tabera ma masę 250 g i głowicę ścierną bez dodatkowego obciążenia i składa się z następujących części:

• Przykładowa platforma gramofonowa z wyjmowaną, gumową podkładką oraz centralnie umieszczonym gwintowanym słupkiem i nakrętką.
• Silnik, który może obracać platformę gramofonu z prędkością 72 obr./min plus/minus 2 obr./min lub 60 obr./min plus/minus 2 obr./min.
• Para głowic ściernych zawierająca ramię obrotowe i uchwyt kołnierzowy, w którym zamontowana jest tarcza ścierna.
• Podciśnieniowy układ ssący i głowica zbierająca próżnię do usuwania zanieczyszczeń i cząstek ściernych z powierzchni próbki podczas badania. Stosowany jest poziom ssania próżni 100, a siła ssania próżni wynosi 13,7 kPa lub więcej, mierzona za pomocą wakuometru na porcie dyszy zbierającej próżnię. Wysokość dyszy zbierającej próżnię musi być regulowana.
• Licznik rejestrujący liczbę cykli zużycia (obrotów) wykonanych przez platformę obrotnicy.

Próbki do badania ścierania powinny mieć kształt kwadratów lub okręgów o wielkości około 10 cm i średnicy 10 cm, grubości co najmniej 1,6 mm, ale nie więcej niż 6,5 mm, z 6,5 mm pośrodku, aby umożliwić zamocowanie próbki w uchwycie próbki ścierniwa Tabera. Powinien być otwór o średnicy. W przypadku podłoży innych niż tytan uwzględnia się masę badanej próbki zgodnie z pojemnością wagi analitycznej.

Powłokę nakłada się w sposób reprezentatywny dla powłoki stosowanej w gotowym implancie chirurgicznym.

Przygotowuje się co najmniej siedem próbek. Jeśli ocenia się więcej niż jedną powłokę, należy przygotować co najmniej sześć próbek dla każdej powłoki, a co najmniej jeden zestaw powinien zawierać siedem próbek. Z zestawu siedmiu próbek wybiera się jedną, aby określić czas potrzebny na czyszczenie ultradźwiękowe. Z każdej grupy sześciu próbek losowo wybiera się jedną próbkę, aby zmierzyć utratę masy spowodowaną czyszczeniem ultradźwiękowym. Tę próbkę (próbkę ślepą) waży się, poddaje czyszczeniu ultradźwiękowemu, suszy, schładza i ponownie waży.

Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen przeprowadzonych dla przedsiębiorstw z różnych sektorów, nasza organizacja, dzięki przeszkolonemu i fachowemu personelowi oraz zaawansowanemu sprzętowi technologicznemu, jest zgodna z normą „ASTM F1978-22 Standardowa metoda testowa do pomiaru odporności na zużycie metalicznych powłok natryskowych termicznie przy użyciu ścierniwa Tabera”. Zapewnia również określone usługi certyfikacyjne i testowe.