PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Coatings with advanced microstructure for biomedical applications

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Powłoki o złożonej architekturze do zastosowań biomedycznych
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The paper presents the effect of the complex architecture of Cr/CrN+a-C:H coatings on their mechanical and tribological properties. These advanced coatings were compared with CrN single coatings and Cr/CrN multilayers. All of them were deposited by the magnetron sputtering technique. The conducted tests allowed nanohardness, elasticity modulus, fracture toughness, and adhesion of coatings to steel substrates to be determined. Tribological tests were carried out under dry friction and in the presence of phosphate-buffered saline PBS and foetal bovine serum FBS. For all test conditions, the friction coefficient and the wear index of the produced coatings were determined. The lowest wear and the lowest coefficient of friction are exhibited by coatings with complex Cr/CrN+a-C:H architecture. Furthermore, they are also resistant to the highly corrosive PBS environment.
PL
W pracy analizowano wpływ złożonej architektury powłok Cr/CrN+a-C:H na ich właściwości mechaniczne i tribologiczne. Porównywano je z powłokami pojedynczymi CrN i wielowarstwowymi Cr/CrN, które wytwarzano techniką magnetronowego rozpylania. Przeprowadzone badania umożliwiły określenie twardości, modułu sprężystości, odporności na pękanie i adhezji do podłoża. Testy tribologiczne przeprowadzono w warunkach tarcia suchego oraz w obecności roztworu soli fizjologicznej PBS i surowicy cielęcej FBS. Dla wszystkich warunków tarcia określono współczynnik tarcia oraz odporność na zużycie wytworzonych powłok. Najmniejszym zużyciem oraz najmniejszymi wartościami współczynnika tarcia charakteryzowały się złożone powłoki Cr/CrN+a-C:H. Przy tym są one także odporne na oddziaływanie korozyjne roztworu PBS.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
77--84
Opis fizyczny
Bibliogr. 23 poz., rys., tab.
Twórcy
autor
  • AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland
autor
  • Polish Academy of Sciences, Institute of Metallurgy and Materials Sciences, Reymonta 25, PL-30059 Krakow, Poland
autor
  • Polish Academy of Sciences, Institute of Metallurgy and Materials Sciences, Reymonta 25, PL-30059 Krakow, Poland
autor
  • Joanneum Research Forschungsges.M.B.H., Institute for Surface Technologies and Photonics, Functional Surfaces, Leobner Straße 94, A-8712 Niklasdorf, Austria
autor
  • ICAM Paris-Sénart. Site de Paris-Sénart: Carré – Sénart 34, Points de vue, 77127 Lieusaint
Bibliografia
  • 1. Hauert R., An overview on the tribological behavior of diamond-like carbon in technical and medical applications, Tribology International, 37 (2004) 991–1003.
  • 2. Erdemir A., Genesis of superlow friction and wear in diamond like carbon films, Tribology International, 37 (2004) 1005–1012.
  • 3. Voevodin A.A., Zabinski J.S., Muratore C., Recent advances in hard, tough, and low friction nanocomposite coatings, Tsinghua Science Technology, 10 (2005) 665–679.
  • 4. Vanhulsel A., Velasco F., Jacobs R., Eersels L., Havermans D., Roberts E.W., Sherrington I., Anderson M.J., Gaillard L., “DLC solid lubricant coatings on ball bearings for space applications”, Tribology International, 40 (2007) 1186–1194.
  • 5. Vandevelde T.C.S., Vandierendonck K., Van Stappen M., Mong W.D., Perremans P., “Cutting applications of DLC, hard carbon and diamond films”, Surface and Coatings Technology, 113 (1999) 80–85.
  • 6. Swiatek L., Olejnik A., Grabarczyk J., Jedrzejczak A., Sobczyk-Guzenda A., Kaminska M., Jakubowski W., Szymanski W., Bociaga D.: Multi-doped diamond like-carbon coatings (DLC-Si/Ag) for biomedical applications fabricated using the modified chemical vapour deposition method. Diamond and Related Materials, 67 (2016) 54–62.
  • 7. Dearnaley G., Arps J.H., Biomedical applications of diamond-like carbon (DLC) coatings: A review. Surface and Coatings Technology 200 (2005) 2518–2524.
  • 8. Liao T.T., Zhang T.F., Li S.S., Deng Q.Y., Wu B.J., Zhang Y.Z., Zhou Y.J., Guo Y.B., Leng Y.X., Huang N., Biological responses of diamond-like carbon (DLC) films with different structures in biomedical application. Materials science and engineering C. 69 (2016) 751–759.
  • 9. Bayon R., Igartua A., González J.J., Ruiz de Gopegui U., Influence of the carbon content on the corrosion and tribocorrosion performance of Ti-DLC coatings for biomedical alloys. Tribology international, 88 (2015) 115–125.
  • 10. https://www.wpiinc.com, McPherson-Vannas Micro Scissors, Diamond Coated Blades.
  • 11. Secker T.J., Hervé R., Zhao Q., Borisenko K.B., Abel E.W., Keevil C.W., Doped diamond-like carbon coatings for surgical instruments reduce protein and prion-amyloid biofouling and improve subsequent cleaning. The Journal of Bioadhesion and Biofilm Research, 28 (2012) 563–569.
  • 12. Li X., Bhushan B., Measurement of fracture toughness of ultra-thin amorphous carbon films. Thin Solid Films, 315 (1998) 214–221.
  • 13. Xie Z.-H., Singh R., Bendavid A., Martin P.J., Munroe P.R., Hoffman M., Contact damage evolution in a diamond-like carbon (DLC) coating on a stainless steel substrate. Thin Solid Films, 515 (2007) 3196–3201.
  • 14. Kot M., Major Ł., Lackner J.M., Chronowska-Przywara K., Janusz M., Rakowski W., Mechanical and tribological properties of carbon based graded coatings. Journal of Nanomaterials, 2016, open access.
  • 15. Xie Z., Luo Z., Yang Q., Chen T., Tan S., Wang Y., Luo Y., Improving anti-wear and anticorrosion properties of AM60 magnesium alloy by ion implantation and Al/AlN/CrAlN/CrN/MoS2 gradient duplex coating. Vacuum, 101 (2014) 171–176.
  • 16. Kot M., Major Ł., Lackner J., Rakowski W., Enhancement of mechanical and tribological properties of Ti/TiN multilayers over TiN single layer. Journal of Balkan Tribological Association, 18 (2012) 92–105.
  • 17. Kot M.,Contact mechanics of coating-substrate systems: single and multilayer coatings. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 12 (2012) 464–470.
  • 18. ISO 14577-1. Metallic materials – instrumented indentation test for hardness and material parameters – Part 1: Test method.
  • 19. Oliver W.C., Pharr G.M., An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. Journal of Materials Research, 7 (1992) 1564–1683.
  • 20. Kot M., Lackner J.M., Major Ł., Rakowski W., Analysis of spherical indentations of coating-substrate systems - experiments and FEM modeling. Materials and Design, 43 (2013) 99–111.
  • 21. ISO 20502, Fine ceramics (advanced ceramics – advanced technical ceramics) – Determination of adhesion of ceramic coatings by scratch testing.
  • 22. Kot M., Major Ł., Lackner J., Rakowski W., Multilayered tribological coatings (in Polish). Tribologia, 254 (2014) 89–99.
  • 23. Lackner J.M., Major Ł., Kot M., Microscale interpretation of tribological phenomena in Ti-TiN soft-hard multilayer coatings on soft austenite steel substrates, Biulletin of Polish Academy of Sciences. Technical Sciences, 59/3 (2011) 343–355.
Uwagi
Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-49cfb194-4600-433c-a577-d281f6065da0
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.