Il titanio e le sue leghe sono i materiali metallici più comunemente utilizzati per gli impianti medici in applicazioni ortopediche e odontoiatriche a causa della loro bassa densità, elevata resistenza, non tossicità ed eccellente resistenza alla corrosione. Rispetto alle tradizionali leghe in acciaio inossidabile e a base di cobalto, le leghe di titanio hanno un modulo elastico inferiore, che ha dimostrato di ridurre l'effetto di schermatura dello stress e quindi di indurre e promuovere meglio l'osteointegrazione. Questi vantaggi lo rendono più adatto per applicazioni cliniche.

Tuttavia, il titanio e le sue leghe non possono soddisfare i requisiti clinici degli impianti biomedici. Studi clinici a lungo termine hanno osservato che gli impianti in titanio hanno una scarsa resistenza all'usura e i detriti di usura generati dall'attrito degli impianti in titanio possono causare problemi di infiammazione ed effetti tossici sul corpo umano.

Per migliorare le proprietà biologiche e tribologiche delle leghe di titanio, l'introduzione della tecnologia di modifica della superficie per migliorare l'attività biologica, la resistenza all'usura e le proprietà antimicrobiche del titanio e delle leghe di titanio è un modo più economico ed efficace per migliorare i biomateriali convenzionali esistenti per soddisfare le esigenze cliniche attuali e in evoluzione.

Attualmente, sono stati utilizzati diversi metodi fisici e chimici per migliorare le proprietà di usura e corrosione delle leghe di titanio. Un rivestimento ceramico con eccellente resistenza all'usura è stato depositato sulla superficie del titanio per migliorare le proprietà di usura e corrosione. I rivestimenti resistenti all'usura comunemente utilizzati includono il film di carbonio tipo diamante (DLC), il rivestimento in nitruro di titanio (TiN), ecc.

Film di carbonio tipo diamante (DLC)

Il film di carbonio tipo diamante è spesso utilizzato come rivestimento resistente all'usura per impianti metallici medici grazie alla sua elevata durezza, all'eccellente resistenza all'usura, al basso coefficiente di attrito e alla buona biocompatibilità. Parte della modifica della superficie del film di carbonio tipo diamante del dispositivo di impianto ha realizzato un'applicazione clinica, ha un'ampia prospettiva di applicazione nel migliorare la resistenza all'usura, la resistenza alla corrosione dei componenti metallici delle articolazioni artificiali.

Nitruro di titanio (TiN)

Il TiN, che ha una buona resistenza all'usura e alla corrosione, è stato utilizzato per la prima volta negli utensili da taglio per estenderne la durata utile. Successivamente, si scoprì che il nitruro di titanio era biocompatibile e si iniziò a utilizzarlo in impianti medici come la chirurgia ortopedica e le protesi dentarie. Attualmente, i principali metodi di preparazione del nitruro di titanio sono la deposizione fisica da vapore (PVD), la deposizione chimica da vapore (CVD) e la spruzzatura termica.