Реконструктивные и замещающие хирургические вмешательства достигли уровня, при котором они рассматриваются как стандартная рутинная медицинская практика. В качестве иллюстрации можно привести Соединенные Штаты Америки, где ежегодный объем тотального протезирования коленного и тазобедренного суставов в настоящее время составляет сотни тысяч операций [1]. По прогностическим оценкам, опубликованным в 2022 году для Соединенного Королевства, количество таких вмешательств должно достичь отметки свыше 225 тысяч к концу 2030 года [2]. На территории Китайской Народной Республики подобные хирургические манипуляции уже преодолели порог в один миллион процедур в год, что было зафиксировано в 2019 году [3][4]. В области дентальной имплантации показатели установленных конструкций точно не определены, однако предполагается более значительный масштаб. Данные, поступающие из ежегодных отчетов медицинских учреждений различных государств, свидетельствуют о постоянном расширении рынка имплантационных материалов и устройств в ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и нейрохирургии. Следовательно, научная деятельность в данном направлении находит свое оправдание в стремлении повысить качество жизни населения в глобальном масштабе.

По данным статистического анализа, частота осложнений установки имплантатов, требующих повторного оперативного лечения, колеблется в диапазоне от 5 до 12 % [5][6]. Основной причиной этого является неорганическое происхождение материалов, из которых изготавливаются имплантаты (металлические и полимерные основы), что создает препятствия для надлежащего процесса остеоинтеграции и, как результат, препятствует полному восстановлению функциональных характеристик костно-суставного аппарата конечности. С целью улучшения свойств поверхности имплантатов применяются разнообразные технологические подходы, в том числе создание и нанесение биоактивных функциональных покрытий для повышения пористости поверхностного слоя имплантата, а также конструирование биомиметических модификаций поверхности.

Гидроксиапатит рассматривается в качестве одного из наиболее актуальных и перспективных материалов для указанных целей при разработке биосовместимых покрытий. Согласно научным данным [7], минеральный состав костной ткани включает гидроксиапатит в количестве 70–90 % от общей массы. Предполагается, что создание покрытия на основе этого материала обеспечит оптимальный уровень биосовместимости и позволит организму использовать его в качестве исходного материала для регенерации и роста костной ткани, что способствует повышению степени остеоинтеграции. Дополнительным преимуществом является наличие развитой пористой архитектуры материала, которая дает возможность включать в состав покрытия терапевтические препараты, включая противомикробные средства [8–10].

Используются много различных методов для нанесения покрытий HAP [11–13], таких как:

Каждая из предлагаемых альтернативных методик характеризуется собственным набором положительных и отрицательных характеристик, что обусловливает их использование в определенных и специализированных областях практического применения. Необходимо подчеркнуть, что методологии плазменного и термического нанесения покрытий получили наибольшее распространение как в области фундаментальных научных исследований, так и в промышленном производстве благодаря их способности обеспечивать гомогенное распределение слоя покрытия с достаточно высокими показателями адгезионной прочности. Однако значительным ограничением указанных методологий является возникновение экстремально высоких температурных режимов в области частиц порошкового материала, что провоцирует нарушение исходной структурной организации покрытия, деструкцию молекул гидроксиапатита с образованием легкорастворимых фосфатных соединений (таких как трикальцийфосфат), формирование различного рода дефектных структур, обусловленных процессами вторичной кристаллизации, и иные структурные аномалии [11][12][14].

Применяемые в настоящее время способы осаждения материалов из жидких сред (электрохимическое и электрофоретическое осаждение) предполагают прямое химическое воздействие на порошковую фазу материала, что может оказать неблагоприятное влияние на элементный и фазовый состав получаемого слоя покрытия, кроме того, они способствуют формированию относительно компактных слоев с пониженными показателями пористости [14], достигающих толщины порядка 100 мкм, геометрические параметры которых не являются благоприятными для процесса остеоинтеграции.

Среди описанных ранее методических подходов лишь две технологические системы функционируют при относительно умеренных температурных режимах: катодное распыление с использованием магнетронного источника и газодинамическое напыление в низкотемпературном режиме. Первая из этих методик позволяет синтезировать исключительно тонкие слои покрытия (в диапазоне 15–30 мкм) и предъявляет повышенные требования к использованию порошковых материалов с частицами нанометрового масштаба. Газодинамическое напыление в холодной конфигурации может быть реализовано в интервале температур от 100 до 500 °C, что представляет существенное снижение относительно температуры фазового перехода (1100 °C) и порога инициирования термической деструкции гидроксиапатита с прогрессирующим преобразованием в трикальцийфосфат (800 °C).

Методология холодного газодинамического напыления до настоящего времени не получила достаточного внимания в научном сообществе при изучении вопросов формирования покрытий на гидроксиапатитной основе в силу специфических физико-механических свойств данного материала, а также потому, что традиционное производство аналогичных поверхностных слоев исторически осуществляется преимущественно через применение плазменных технологий напыления. Вместе с тем сейчас наблюдается устойчивое увеличение как научного, так и промышленного интереса к технологии холодного газодинамического напыления, которое связано с усилением и повышением строгости критериев и стандартов, предъявляемых к фазовому и элементному составу поверхностных модификаций, а также к их способности и потенциалу по интеграции и сохранению биологической активности дополнительных фармацевтических препаратов и биологических активных веществ, которые проявляют выраженную чувствительность к температурному воздействию и тепловым нагрузкам. Если принять во внимание вышеперечисленные факторы и обстоятельства, то видно, что возникает необходимость проведения комплексного и систематического анализа научной информации, содержащейся в опубликованных исследованиях, касающихся процессов разработки и оптимизации поверхностных слоев, сформированных на основе гидроксиапатита, с последующей разработкой научно обоснованных и доказательных рекомендаций относительно выбора наиболее подходящих и эффективных технологических параметров для реализации данного технологического процесса.

Учитывая, что необходимость создания биосовместимых покрытий, включая композиции на основе гидроксиапатита, является актуальной на протяжении продолжительного времени, в научной литературе накоплено значительное количество публикаций экспериментального и теоретического характера. Вместе с тем в силу специфики практического внедрения подавляющее большинство этих работ сконцентрировано на исследовании процессов взаимодействия между создаваемым покрытием и компонентами биологической среды организма, включая жидкости и тканевые структуры, а также на оценке адгезии и пролиферации клеточных элементов как на поверхностном слое, так и внутри его объема, наряду с количественной характеристикой степени остеоинтеграционных процессов. Дополнительно следует подчеркнуть, что наиболее актуальные обзорные материалы были представлены научному сообществу в 2023 году [15–17]. Необходимо также акцентировать внимание на том факте, что исследовательские публикации, выпущенные в течение трехлетнего периода (2022–2024 годы) по направлению технологии изготовления гидроксиапатитных покрытий, были преимущественно ориентированы на анализ влияния характеристик материала подложки и состава порошковой композиции. Указанное направление исследований ранее не являлось предметом интенсивного научного анализа. Кроме того, выявлено, что определенная часть научных исследований была направлена на адаптацию и применение методологических основ процесса холодного газодинамического напыления для формирования гидроксиапатитных покрытий, что демонстрирует инновационный прогресс в данной научной области. В этой связи современная обзорная публикация может обеспечить значительную ценность для осмысления новейших научных результатов и установления их логической связи с ранее полученными исследовательскими данными.

Еще одной значимой отличительной характеристикой предлагаемой обзорной работы, которая, по мнению авторов, придает ей уникальный характер, является направленность внимания на технологические и процессные параметры методики холодного напыления при работе с материалами на основе гидроксиапатита и анализ их взаимосвязи с достигаемыми показателями качества синтезируемого гидроксиапатитного слоя. С учетом вышеизложенного была реализована попытка представить обзорный материал исходя из позиции производства, а не с позиции конечного потребителя, основной интерес которого сосредоточен на функциональном поведении и эксплуатационных характеристиках покрытия в условиях биологической среды организма. В представленной работе систематизированы и обобщены научные данные из многочисленных источников с целью формулирования комплексных рекомендаций относительно технологии производства высококачественных биосовместимых покрытий с использованием гидроксиапатита, что до настоящего времени не реализовывалось в подобной последовательной и систематизированной форме.

Для достижения покрытия с необходимыми эксплуатационными характеристиками требуется определить набор технологических параметров, что реализуется посредством серии экспериментов с использованием методологии планирования эксперимента (DOE). Важно отметить, что даже при применении такой системной методики критично обоснованно задавать диапазоны варьирования исследуемых факторов для получения достоверных результатов.

Целью настоящего исследования является выявление оптимальных параметров процесса холодного газодинамического напыления и состава порошковой смеси, обеспечивающих формирование покрытия с заданными свойствами, такими как толщина и адгезия. Кроме того, проводится оценка возможного применения данной аддитивной технологии в производстве строительных элементов из гидроксиапатита (ГАП). Анализ основан на корпусном обзоре научной литературы, опубликованной до конца 2025 года.

Согласно рекомендациям протокола PRISMA 2020 [18], в исследовании были задействованы три библиографических базы данных: PubMed, Scopus и Springer Link. Для автоматизированного сбора релевантной информации использовались API этих сервисов, а также специализированные пользовательские скрипты на языке Python, разработанные для обработки результатов поисковых запросов. Формулировка запроса включала ключевые слова и логические операторы: ((“Cold Gas Dynamic” AND (Spray OR Spraying)) OR “Cold Spray”) AND (hydroxyapatite OR “tricalcium phosphate”).

В выборку вошли оригинальные, не рецензируемые журнальные статьи на английском языке, подробно описывающие процесс напыления с применением гидроксиапатита и характеристики образованных покрытий. При этом работы, сосредоточенные на биосовместимости, коррозионной устойчивости или скорости резорбции покрытий, в анализ не включались, поскольку акцент исследования сосредоточен на технологических параметрах процесса напыления.

На этапе первоначального поиска по трем выбранным базам было найдено 552 публикации. После автоматического удаления дубликатов, а также исключения книг, глав книг и обзорных публикаций, которые дублируют результаты оригинальных исследований, а также больших сборников материалов конференций, не соответствующих критериям, объем выборки был значительно сокращен.

На втором этапе фильтрации были проанализированы заголовки и аннотации 289 оставшихся статей на предмет релевантности выбранной тематике. Записи, касающиеся иных технологий, кроме холодного газодинамического напыления, удалялись. Обзорные статьи, не выявленные автоматизированными системами на предыдущем этапе, также были исключены. По итогу данного этапа было исключено 254 публикации, и в выборку вошли 35 статей.

В финальном этапе была проведена детальная экспликация полного текста этих публикаций, в результате чего дополнительное исключение коснулось 13 статей по следующим причинам: 4 публикации отсутствовали для просмотра и анализа; 3 статьи описывали исключительно процесс осаждения частиц, что релевантно исследованиям механики ударных взаимодействий, но не применимо для изучения характеристик покрытия; 6 публикаций фокусировались на покрытии гидроксиапатитом, но не содержали подробной информации о параметрах технологического процесса. В определенных случаях подобные технологические детали были описаны в ранее изданных работах, тогда как рассматриваемые статьи преимущественно касались биосовместимости.

В итоге в итоговый исследовательский корпус был включен набор из 22 статей, которые удовлетворяли установленным критериям выбора.

Холодное газодинамическое напыление (ХГН) представляет собой технологию получения объемных изделий и покрытий с применением мелкодисперсных порошков, вводимых в поток рабочего газа, движущегося со сверхзвуковой скоростью [19]. Этот метод относят к современным видам аддитивных технологий [19–21]. Основное его достоинство заключается в том, что процесс протекает в твердой фазе при относительно низких температурах, что позволяет формировать изделия без дефектов, связанных с процессами плавления и последующей кристаллизации. При этом структура исходного материала покрытия практически не изменяется.

Во время напыления поток газа под высоким давлением захватывает частицы порошка и направляет их в специальную камеру (рис.), где обеспечивается их ускорение до высоких скоростей. Для формирования сверхзвукового потока используется сопло Де Лаваля, через которое проходит газ или газо-порошковая смесь. В редких случаях подача порошка осуществляется уже после критического сечения сопла, однако это усложняет конструкцию системы и может вызывать неравномерное распределение частиц. При движении в нагретом потоке частицы дополнительно разогреваются. Конечные параметры — температура и скорость частиц на момент удара о подложку — определяются расстоянием между распылителем и поверхностью осаждения (SoD — standoff distance). Таким образом, геометрия сопла, температура газа и расстояние до подложки являются ключевыми технологическими параметрами. Морфология и плотность получаемого покрытия зависят от характеристик порошка (размерного распределения, формы частиц, состава) и свойств материала подложки.

В таблице приведены обобщенные данные, отражающие параметры и результаты исследований по холодному газодинамическому напылению, представленные в ряде публикаций. Их детальный анализ рассматривается в следующих разделах.

Согласно сведениям из таблицы в ходе экспериментов в качестве рабочего газа при осаждении чистого гидроксиапатита применялся либо нагретый, либо комнатной температуры воздух. Для напыления композиций, включающих ГАП и более пластичные порошковые добавки, чаще использовался азот. Выбор рабочего газа, как правило, определяется конструктивными особенностями оборудования и не имеет строго регламентированных предпочтений. Оба газа могут быть использованы для напыления различных типов порошковых материалов. Однако наличие инертной атмосферы способствует снижению поверхностного окисления частиц, что особенно важно при работе с металлическими компонентами. В качестве подложек при производстве имплантатов применяются титан и его сплавы, магний и его сплавы, а также полимерный материал PEEK. В дальнейшем рассмотрено влияние каждого из указанных параметров, а также ряда дополнительных факторов.

В научном сообществе хорошо известно, что формирование защитного слоя из чистого ГАП с кристаллической структурой представляет собой нетривиальную проблему, обусловленную хрупкостью этого вещества. Как правило, толщина образующегося защитного слоя варьируется в диапазоне 30–500 мкм, при этом ключевым параметром, определяющим толщину, является дисперсность исходного порошка. В работе Paterlini с соавт. продемонстрировано [34], что снижение дисперсности порошка при неизменных условиях процесса позволяет повысить толщину слоя в три-пять раз. При исследовании относительно толстого слоя [32] применялась дисперсная система из нескольких фракций порошка с объемным средним диаметром 40 мкм. При таком подходе повышение степени уплотнения материала в слое было достигнуто благодаря оптимизации геометрического расположения и контакта частиц.

Для устранения проблемы недостаточной деформируемости гидроксиапатита огромное количество научных работ направлено на создание двухфазного покрытия, включающего гидроксиапатит в сочетании с пластически деформируемым компонентом. Иными словами, металлическая система или органический полимер, обладающие необходимой способностью к пластической деформации, соединялись с частицами ГАП. В большинстве случаев вещество пластической фазы совпадало по химическому составу с материалом основания.

Применение сферических частиц из технически чистого титана препятствует получению плотного многокомпонентного слоя значительной толщины, так как частицы титана характеризуются недостаточной деформируемостью при механическом воздействии. Сферическая морфология частиц не предоставляет необходимую контактную поверхность для размещения и фиксации частиц гидроксиапатита. Следовательно, частицы ГАП удаляются из области напыления [38]. Применение порошков с несферической геометрией частиц может способствовать двух-трехкратному увеличению толщины получаемого слоя. Поэтому в большинстве исследовательских работ предпочтение отдавалось пористому титану [38–42].

Дополнительно существует ограничение, накладываемое на соотношение между дисперсностью титановых и частиц ГАП, а также их долевой состав. Наиболее устойчивые многокомпонентные слои толщиной до 500 мкм получали при массовом соотношении 20 % ГАП и 80 % пористого титана [38] либо при соотношении 30 % ГАП и 70 % пористого титана [40][41].

Альтернативная методология предложена авторами исследования и предусматривает внедрение материала, характеризующегося высокими пластическими свойствами [35]. Введение металлических порошков меди и цинка в состав порошка ГАП в пропорции 80 % гидроксиапатита + 20 % Cu–Zn системы обеспечило значительное увеличение толщины покрытия с показателя 11 микрометров до величины 202 микрометра.

Значимым преимуществом многокомпонентного покрытия является улучшение показателей адгезионной прочности. Для однофазного гидроксиапатитового покрытия адгезионная прочность ограничена пределом 11 МПа, в то время как многокомпонентное покрытие демонстрирует показатели адгезионной прочности в диапазоне от 18 до 60 МПа в соответствии с характеристиками пластичного компонента и соотношением компонентного состава.

Параметры газового потока определяются величиной давления в камере, температурным режимом и промежуточным расстоянием между источником и целевой поверхностью. Эти факторы непосредственно влияют на скорость, с которой движутся газовая среда и частицы в момент столкновения.

Когда частицы гидроксиапатита имеют небольшие размеры в сочетании с интенсивным газовым потоком, они приобретают недостаточный импульс, что препятствует их удержанию в зоне напыления до момента соударения с подложкой. Аналогичные наблюдения были зафиксированы несколькими научными коллективами [24][32][36].

Увеличение размерности частиц в сочетании с пониженной скоростью газовой среды провоцирует упругое взаимодействие между частицами и основанием, что способствует выносу частиц за пределы зоны напыления [36].

Поднятие температуры газовой среды сопровождается снижением требуемого давления вследствие уменьшения пластичности материала. При нанесении гидроксиапатита на полиэфирэфиркетон экспериментально установлено, что при тепловом режиме 200 и 300 °C итоговое покрытие либо практически не содержит гидроксиапатита, либо полностью его лишено [24, 25]. Достижение температурного уровня 400 °C позволяет четко зафиксировать структурированные образования гидроксиапатита, интенсивность проявления которых растет синхронно с увеличением давления.

Совокупность этих исследований демонстрирует, что рост давления сопровождается значительным возрастанием кинетической энергии частиц, что оказывает выраженное отрицательное воздействие на покрытие ГАП [24][25][29][30]. В то же время слои смешанного состава с минимальной долей гидроксиапатита проявляют повышенные технические характеристики при повышенном давлении в интервале 30–35 бар [38][41].

Во время комплекса исследовательских мероприятий, осуществленных авторским коллективом Hasniyati и соавт. [26–28], была установлена определяющая роль расстояния между аппаратом напыления и подложкой на параметры качества создаваемого слоя. Выяснилось, что наиболее благоприятное расстояние сосредоточено в границах 20–30 мм. Анализ информации в таблице указывает, что подавляющее большинство результативных опытов как с чистыми гидроксиапатитными, так и с композитными покрытиями реализовывались в диапазоне расстояний 20–40 мм. Группой исследователей [29] выявлено, что увеличение расстояния вызывает размывание ширины напыляемого участка, так как площадь основания газовой струи также расширяется при росте дистанции между пистолетом и подложкой.

Параметры основы, включая ее тепловой режим и морфология поверхности, оказывают существенное воздействие на эффективность процесса напыления. В ряде работ Hasniyati и соавт. [26–28] разработали методику, основанную на факторных экспериментах, в которой оценивалось влияние температуры подложки, шероховатости подложки и расстояния от источника до подложки на результаты распыления. Носителем служил воздух при комнатной температуре, а подложкой — чистый магний.

Было показано, что расстояние между соплом и поверхностью оказывает наибольшее влияние, в то время как увеличение шероховатости поверхности положительно сказывается на толщине покрытия; это согласуется с результатами других исследований [32].

Повышение температуры подложки также проявляет положительное действие, однако оно ограничено определенным температурным порогом, обусловленным термозависимыми характеристиками используемого вещества. Указанный температурный диапазон обычно составляет от половины до трех четвертей от показателя плавления. При приближении к этому пороговому значению показателей плавления материала подложки [26–28] или температурно-критических границ его разложения [29] адгезионные свойства напыленного слоя претерпевают значительное снижение.

В исследовании, проведенном Judd с соавт. [42], был осуществлен анализ многокомпонентного покрытия (80 % Ti + 20 % ГАП), полученного посредством низкотемпературного напыления на различные металлические основания: сталь марки SS316L, алюминиевый сплав Al6061 и титановый сплав Ti6Al4V. Нанесение слоев выполнялось при значительных показателях давления в диапазоне 25–35 бар. При используемых условиях композиционное напыление было реализовано исключительно на алюминиевой основе Al6061, что объясняется меньшей твердостью алюминиевого сплава по сравнению с другими материалами, использованными в исследовании. При высоких показателях механической прочности частицы ГАП подвергаются упругому столкновению при контакте с поверхностью и не способны образовать прочное соединение. Ввиду того что в ряде других научных трудов [23][28][37] зафиксировано, что основания с низкой механической твердостью проявляют повышенную восприимчивость к адгезии ГАП, возможно заключить, что механическая твердость подложки представляет критически важный параметр, определяющий успешность проведения процесса.

При нанесении покрытия на обширные области необходимо осуществлять движение распылительного аппарата для полного охвата всей обрабатываемой поверхности. Формирование толстого слоя требует последовательного применения нескольких слоев порошкового материала.

Научные работы Judd с соавт. [42] и Paterlini с соавт. [34], наряду с информацией, представленной в таблице, демонстрируют, что повышение скорости движения аппарата приводит к снижению слоя покрытия и способствует повышению его пористости.

Вместе с тем имеющиеся материалы о воздействии числа наносимых слоев содержат противоречивые выводы. Исследования Hasniyati и соавт. [26–28] указывают, что расширение количества слоев с пяти до десяти оказывает минимальное действие на формирование покрытия, в то время как публикации [36][37][42] свидетельствуют, что повторное использование распылительного аппарата способствует постоянному нарастанию толщины слоя и сокращению пористости. Согласно таблице в первом исследовании было давление не ниже 10 бар, тогда как в альтернативном подходе давление газа варьировалось в пределах 3–8 бар. Причину расхождений в полученных итогах можно интерпретировать исходя из предположения, что при сниженных величинах давления энергетический потенциал частиц ГАП оказывается достаточным для облегчения процесса образования слоя, однако интенсивность газового потока недостаточна для эффективного удаления частиц и загрязнений из зоны обработки. В результате этого большая доля порошка остается в обрабатываемой области, где происходит его трансформация в слой. Данный механизм развития слоя был ранее описан посредством исследования энергетических характеристик частиц и их сопоставления с показателями энергии разрушения [36]. В указанном исследовании предложено, что интенсивность нарастания слоя составляет приблизительно 1,6 мкм за один проход при применяемых технологических условиях.

В публикации Vilardell и соавт. [32] показаны итоги исследований, в ходе которых осуществлялось многослойное нанесение гидроксиапатита на основание из поликристаллического титана. Анализ показывает, что удалось сформировать слой с максимальной толщиной порядка 10 мм. По данным исследования, процесс формирования слоя характеризуется отрицательной связью между скоростью роста и количеством слоев. Такая закономерность объясняется свойствами материала: при низких значениях давления сформированный слой приобретает значительную пористость. Вследствие этого определенная часть энергии, поступающей при осаждении дополнительных слоев, направляется на уплотнение уже сформированных слоев. Это обстоятельство становится причиной замедления увеличения толщины формируемого слоя. Следовательно, управление параметрами покрытия из гидроксиапатита, включая его толщину и структуру пор, возможно благодаря целенаправленному варьированию числа наносимых слоев и темпу перемещения сопла.

Проведенное изучение литературы позволяет констатировать перспективность применения метода холодного газодинамического напыления для производства высокоэффективных покрытий на основе гидроксиапатита, как монокомпонентных, так и в качестве гибридных композиционных систем. Данный технологический процесс обеспечивает возможность регулирования структурных и механических характеристик получаемых покрытий, в том числе уровня пористости, геометрических параметров толщины и показателей адгезионной надежности. Научные исследования демонстрируют, что качественные параметры сформированного покрытия находятся в прямой зависимости от применяемых режимных настроек технологического процесса. На основе систематизации результатов обширного комплекса экспериментальных исследований были сформулированы нижеследующие практические рекомендации.

Тепловой режим рабочей газовой среды при работе с монокомпонентным гидроксиапатитом и при создании композиционных слоистых структур должен находиться в интервале от 200 до 600 °C. При некоторых специфических условиях применения композиционного покрытия данный параметр может быть увеличен до 700 °C.

Величина давления газовой фазы при нанесении монолитного гидроксиапатитного слоя не должна превышать значения в 10 бар и, как правило, поддерживается в пределах 3–8 бар. В случае создания композиционного слоя с включением гидроксиапатита давление должно выбираться исходя из необходимости реализации пластической деформационной способности металлической составляющей. Для материалов с повышенной пластичностью допустимый диапазон составляет 5–15 бар, а для высокопрочных металлических сплавов (в частности, титановых) — 20–40 бар.

Оптимальное расстояние распыления для чистого гидроксиапатита должно находиться в диапазоне 20–40 миллиметров, тогда как для композиционного варианта покрытия можно использовать расширенный интервал — 15–50 миллиметров.

Для достижения улучшенных характеристик готовых изделий целесообразно применять порошковый материал, состоящий из двух различных фракционных компонентов. При использовании чистого гидроксиапатитного порошка требуется включение мелкодисперсной фракции с размером частиц, не превышающим 1 микрометра, и более крупной фракции со средним диаметром частиц приблизительно 45 микрометров. Такая комбинация обеспечит эффективное заполнение всех микропор и микротрещин поверхностного слоя и будет способствовать интенсивному нарастанию толщины покрытия. При формировании композиционных покрытий пластическая компонента должна обладать неправильной геометрией частиц, при этом размеры этих частиц должны быть больше размеров гидроксиапатитных частиц. Для высокотвердых материалов (в том числе титана и его сплавов) оптимальное соотношение компонентов должно составлять 20–30 % гидроксиапатита при содержании металлической фазы 80–70 %. Для материалов, характеризующихся значительной пластической деформируемостью и низкими показателями твердости (например, медь или цинк), универсальные нормативы по регулированию указанных пропорций отсутствуют.

Для получения плотного покрытия значительной толщины рекомендуется применять методику многократного напыления. Скорость перемещения напылительного инструмента оказывает неблагоприятное воздействие на толщину и уровень пористости финального покрытия.

В процессе проведения настоящего аналитического обзора было выявлено, что материалы, объединяющие в себе хорошие пластические свойства при одновременно низких показателях твердости, представляют собой оптимальный выбор для осуществления нанесения слоистых структур методом холодного газодинамического напыления с применением гидроксиапатита. Осуществление предварительного теплового воздействия на основной материал может способствовать повышению качественных параметров получаемого покрытия, в то время как последующая финишная обработка может привести к увеличению микрошероховатости поверхностного слоя основного материала.

Предполагается, что данный аналитический обзор и предложенная система рекомендаций, касающихся оптимизации параметров технологического процесса, будут содействовать специалистам в области материаловедения и инженерной практики при разработке и производстве биосовместимых и биоактивных покрытий на основе гидроксиапатита с улучшенными показателями качества и сокращением сроков их изготовления.