การปรับปรุงพื้นผิวไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียมด้วยการแอโนไดเซชัน: ทบทวนวรรณกรรม

Improvement Properties of Titanium and Titanium Alloy Surface with Anodization: Literature review

Authors

  • สุภัทชา ปาคำมา หลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาทันตแพทยศาสตร์ คณะทันตแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ถ.สุเทพ ต.สุเทพ อ.เมือง จ.เชียงใหม่ 50200
  • ทัชชกร กุลติยะรัตนะ ศูนย์ทันตกรรมชลบุรี จังหวัดชลบุรี 20000
  • อภิชัย ยาวิราช คณะทันตแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ถ.สุเทพ ต.สุเทพ อ.เมือง จ.เชียงใหม่ 50200
  • พิมพ์เดือน รังสิยากูล คณะทันตแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ถ.สุเทพ ต.สุเทพ อ.เมือง จ.เชียงใหม่ 50200
  • พิสัยศิษฏ์ ชัยจรีนนท์ คณะทันตแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ถ.สุเทพ ต.สุเทพ อ.เมือง จ.เชียงใหม่ 50200

Keywords:

แอโนไดเซชัน, แอโนไดเซชันไทเทเนียม, ไทเทเนียม, anodization, anodization titanium, titanium

Abstract

บทความปริทัศน์นี้ ทบทวนวรรณกรรมที่เกี่ยวกับผลของปัจจัยตัวแปรเสริมของการแอโนไดเซชันต่อลักษณะสัณฐานพื้นผิวของไทเทเนียม โดยศึกษาสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ความต่างศักย์ อุณหภูมิ และระยะเวลา จากการทบทวนวรรณกรรม พบว่า การใช้ค่าความต่างศักย์ต่ำกว่า 40 โวลต์ ที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่มีความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า 20 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ที่ระยะเวลามากกว่า 20 นาที ทำให้อัตราการเกิดชั้นออกไซด์ได้ดีที่สุด เกิดรูพรุนขนาดเล็กกระจายตัวอยู่บนชั้นฟิล์มของไทเทเนียม ทำให้ต้านทานการกัดกร่อนได้ดี เมื่อส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดจากด้านบนมีลักษณะพื้นผิวที่เรียบเป็นเนื้อเดียวกัน และมีความเสถียรภาพ ส่งผลให้เกิดการเชื่อมประสานระหว่างกระดูกและรากฟันเทียมดีขึ้น นอกจากนี้การหักเหของแสงที่ความหนาของชั้นออกไซด์แตกต่างกันทำให้เกิดสีของไทเทเนียมออกไซด์ที่ต่างกัน ในงานทันตกรรมรากฟันเทียมแอโนไดซ์ไทเทเนียมสีเหลืองและสีชมพูนิยมใช้ในบริเวณที่ต้องการความสวยงาม อย่างไรก็ตามการแอโนไดเซชันในทางทันตกรรมยังมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ได้คุณสมบัติด้านความสวยงามและการยึดติดที่มีประสิทธิภาพต่อไป The purpose of this article was to conduct a literature review regarding the effect of anodization parameters on the surface characteristics of titanium including electrolyte solution, potential difference, temperature and duration. From the review of the literature, it was found that applying a potential difference of less than 40 V at a temperature of 40 °C in an electrolyte solution with an electric current density of 20 mA/cm2 for more than 20 minutes caused the best oxide formation rate. Small pores were distributed on the titanium film, making it resistant to corrosion well. When viewed from above in scanning electron microscopy, the surface was smooth, homogeneous and stable, resulting in better interface between the bone and the implant. In addition, the light refraction at different thicknesses of the oxide layer caused different colors of titanium oxide. Thus, in dental implants, yellow and pink anodized titanium are commonly used for beauty produces area. However, anodization in dentistry continues to evolve in order to achieve effective aesthetic and bonding properties.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biography

พิสัยศิษฏ์ ชัยจรีนนท์, คณะทันตแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ถ.สุเทพ ต.สุเทพ อ.เมือง จ.เชียงใหม่ 50200

Corresponding author

References

Kahar S, Singh A, Patel V, Kanetkar U. Anodizing of Ti and Ti alloys for different applications: a review. Int J Sci Res Develop. 2020;8(5):272-6.

Mohebbi S, Sheikhzadeh S, Bayanzadeh M, Batebizadeh A. Oral impact on daily performance (OIDP) index in patients attending patients clinic at dentistry school of Tehran university of medical sciences. J Dent Med. 2012;25(2):135-41.

Misch CE. ARABIC-Contemporary Implant Dentistry. 3rd ed. St.Louis: Els Health Sci; 2007:590-5.

Fillion M, Aubazac D, Bessadet M, Allègre M, Nicolas E. The impact of implant treatment on oral health related quality of life in a private dental practice: a prospective cohort study. Health Qual Life Out. 2013;11(1):1-7.

Sittig C, Textor M, Spencer ND, Wieland M, Vallotton PH. Surface characterization of implant materials c.p. Ti, Ti-6Al-7Nb and Ti-6Al-4V with different pretreatments. J Mater Sci Mater Med. 1999;10(1):35-46.

Chiesa R, Giavaresi G, Fini M, Sandrini E, Giordano C, Bianchi A, et al. In vitro and in vivo performance of a novel surface treatment to enhance osseointegration of endosseous implants. Oral Surg Oral Med O. 2007;103(6):745-56.

Prando D, Brenna A, Diamanti MV, Beretta S, Bolzoni F, Ormellese M, et al. Corrosion of titanium: Part 2: Effects of surface treatments. J Appl Biomater Funct Mater. 2017;16(1):3-13.

Elias CN, Lima JHC, Valiev R, Meyers MA. Biomedical applications of titanium and its alloys. JOM-J Min Met Mat S. 2008;60(3):46-9.

Sidambe AT. Biocompatibility of Advanced Manufactured Titanium Implants-A Review. Materials (Basel, Switzerland). 2014;7(12):8168-88.

Van Drunen J, Zhao B, Jerkiewicz G. Corrosion behavior of surface-modified titanium in a simulated body fluid. J Mater Sci. 2011;46(18):5931-9.

Meyer U, Büchter A, Wiesmann HP, Joos U, Jones DB. Basic reactions of osteoblasts on structured material surfaces. Eur Cell Mater. 2005;9:39-49.

Wennerberg A, Albrektsson T. Effects of titanium surface topography on bone integration: a systematic review. Clin Oral Implan Res. 2009:20(Suppl 4):172-84.

Beutner R, Michael J, Schwenzer B, Scharnweber D. Biological nano-functionalization of titanium-based biomaterial surfaces: a flexible toolbox. J R Soc interface. 2010;7(1):93-105.

Lutz R, Srour S, Nonhoff J, Weisel T, Damien C, Schlegel K. Biofunctionalization of titanium implants with a biomimetic active peptide (P-15) promotes early osseointegration. Clin Oral Implan Res. 2010;21(7):726-34.

Buser D, Schenk R, Steinemann S, Fiorellini J, Fox C, Stich H. Influence of surface characteristics on bone integration of titanium implants. A histomorphometric study in miniature pigs. J Biomed Mater Res. 1991;25(7):889-902.

Kim MH, Park K, Choi KH, Kim SH, Kim SE, Jeong CM, et al. Cell adhesion and in vivo osseointegration of sandblasted/acid etched/anodized dental implants. Int J Mol Sci. 2015;16(5):10324-36.

Macak JM, Schmuki P. Anodic growth of self-organized anodic TiO2 nanotubes in viscous electrolytes. Electrochim Acta. 2006;52(3):1258-64.

Michalska-Domańska M, Łazińska M, Łukasiewicz J, Mol JMC, Durejko T. Self-Organized Anodic Oxides on Titanium Alloys Prepared from Glycol- and Glycerol-Based Electrolytes. Materials (Basel). 2020;13(21):4743-54.

Sharma AK. Anodizing titanium for space applications. Thin Solid Films. 1992;208(1):48-54.

Karambakhsh A, Afshar A, Ghahramani S, Malekinejad P. Pure Commercial Titanium Color Anodizing and Corrosion Resistance. J Mater Eng Perform. 2011;20(9):1690-6.

Prando D, Brenna A, Bolzoni FM, Diamanti MV, Pedeferri M, Ormellese M. Electrochemical anodizing treatment to enhance localized corrosion resistance of pure titanium. J Appl Biomater Funct Mater. 2017;15(1):19-24.

Wu L, Liu J, Yu M, Li S, Liang H, Zhu M. Effect of anodization time on morphology and electrochemical impedance of andic oxide films on titanium alloy in tartrate solution. Int J Electrochem Sci. 2014;9(9):5012-24.

Wadhwani C, Brindis M, Kattadiyil MT, O’Brien R, Chung KH. Colorizing titanium-6aluminum-4vanadium alloy using electrochemical anodization: Developing a color chart. J Prosthet Dent. 2018;119(1):26-8.

Liu Z, Liu X, Donatus U, Thompson GE, Skeldon P. Corrosion behaviour of the anodic oxide film on commercially pure titanium in NaCl environment. Int J Electrochem Sci. 2014;9(7):3558-73.

Laurindo CA, Torres RD, Mali SA, Gilbert JL, Soares P. Incorporation of Ca and P on anodized titanium surface: Effect of high current density. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2014;37:223-31.

Yeo I-SL. Modifications of Dental Implant Surfaces at the Micro- and Nano-Level for Enhanced Osseointegration. Materials (Basel, Switzerland). 2019;13(1):89-104.

Park J, Bauer S, Schlegel KA, Neukam FW, von der Mark K, Schmuki P. TiO2 nanotube surfaces: 15 nm—an optimal length scale of surface topography for cell adhesion and differentiation. Small. 2009;5(6):666-71.

Oh S, Brammer KS, Li YJ, Teng D, Engler AJ, Chien S, et al. Stem cell fate dictated solely by altered nanotube dimension. P Natl Acad Sci. 2009;106(7):2130-5.

Susin C, Finger Stadler A, Fiorini T, de Sousa Rabelo M, Ramos UD, Schüpbach P. Safety and efficacy of a novel anodized abutment on soft tissue healing in Yucatan mini-pigs. Clin

Implant Dent Relat Res. 2019;21(S1):34-43.

Gómez-Florit M, Ramis JM, Xing R, Taxt-Lamolle S, Haugen HJ, Lyngstadaas SP, et al. Differential response of human gingival fibroblasts to titanium- and titanium-zirconiummodified surfaces. J Periodontal Res. 2014;49(4):425-36.

Welander M, Abrahamsson I, Berglundh T. The mucosal barrier at implant abutments of different materials. Clin Oral Implan Res.2008;19(7):635-41.

Mustafa K, Odén A, Wennerberg A, Hultenby K, Arvidson K. The influence of surface topography of ceramic abutments on the attachment and proliferation of human oral fibroblasts. Biomaterials. 2005;26(4):373-81.

Palaiologou AA, Yukna RA, Moses R, Lallier TE. Gingival, dermal, and periodontal ligament fibroblasts express different extracellular matrix receptors. J Periodontol. 2001;72(6):798-807.

Rutkunas V, Bukelskiene V, Sabaliauskas V, Balciunas E, Malinauskas M, Baltriukiene D. Assessment of human gingival fibroblast interaction with dental implant abutment materials. J Mater Sci Mater Med. 2015;26(4):169-77.

Wang T, Wang L, Lu Q, Fan Z. Changes in the esthetic, physical, and biological properties of a titanium alloy abutment treated by anodic oxidation. J Prosthet Dent. 2019;121(1):156-65.

Cosgarea R, Gasparik C, Dudea D, Culic B, Dannewitz B, Sculean A. Peri-implant soft tissue colour around titanium and zirconia abutments: a prospective randomized controlled clinical study. Clin Oral Implan Res. 2015;26(5):537-44.

Bressan E, Paniz G, Lops D, Corazza B, Romeo E, Favero G. Influence of abutment material on the gingival color of implant-supported all-ceramic restorations: a prospective multicenter study. Clin Oral Implan Res. 2011;22(6):631-7.

Martínez-Rus F, Prieto M, Salido MP, Madrigal C, Özcan M, Pradíes G. A Clinical Study Assessing the Influence of Anodized Titanium and Zirconium Dioxide Abutments and Peri-implant Soft Tissue Thickness on the Optical Outcome of Implant-Supported Lithium Disilicate Single Crowns. Int J oral Maxillofac Implan. 2017;32(1):156-63.

Radovic I, Monticelli F, Goracci C, Vulicevic ZR, Ferrari M. Self-adhesive resin cements: a literature review. J Adhes Dent. 2008;10(4):251-8.

International Organization for Standardization. Dentistry-polymer-based crown and bridge materials. ISO 10477.

Matsumura H, Yanagida H, Tanoue N, Atsuta M, Shimoe S. Shear bond strength of resin composite veneering material to gold alloy with varying metal surface preparations. J Prosthet Dent. 2001;86(3):315-9.

Taira Y, Yoshida K, Matsumura H, Atsuta M. Phosphate and thiophosphate primers for bonding prosthodontic luting materials to titanium. J Prosthet Dent. 1998;79(4):384-8.

Tsuchimoto Y, Yoshida Y, Mine A, Nakamura M, Nishiyama N, Van Meerbeek B, et al. Effect of 4-MET- and 10-MDP-based primers on resin bonding to titanium. Dent Mater J. 2006;25(1):120-4.

Serichetaphongse P, Chitsutheesiri S, Chengprapakorn W. Comparison of the shear bond strength of composite resins with zirconia and titanium using different resin cements. J Prosthodont Res. 2022;66(1):109-16.

Nakamura K, Kawaguchi T, Ikeda H, Karntiang P, Kakura K, Taniguchi Y, et al. Bond durability and surface states of titanium, Ti-6Al-4V alloy, and zirconia for implant materials. J Prosthodont Res. 2021;2(66):296-302.

Downloads

Published

2024-02-22

How to Cite

1.
ปาคำมา ส, กุลติยะรัตนะ ท, ยาวิราช อ, รังสิยากูล พ, ชัยจรีนนท์ พ. การปรับปรุงพื้นผิวไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียมด้วยการแอโนไดเซชัน: ทบทวนวรรณกรรม: Improvement Properties of Titanium and Titanium Alloy Surface with Anodization: Literature review. SWU Dent J. [Internet]. 2024 Feb. 22 [cited 2024 May 28];17(1):151-67. Available from: https://ejournals.swu.ac.th/index.php/swudentj/article/view/16000

Issue

Section

บทความปริทัศน์ (Review articles)