Właściwości powierzchni warstw azotowanych wytworzonych w procesach azotowania jarzeniowego na potencjale plazmy i katody

• Autorzy: Sowińska A. , Borowski T. , Ossowski M. , Czarnowska E. , Wierzchoń T.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.1.6

Warianty tytułu

EN

Properties of the nitrided surface layers produced on the plasma and cathode potential under glow discharge conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Warstwy azotowane typu TiN + Ti2N + αTi(N) wytworzone w warunkach wyładowania jarzeniowego mają charakter dyfuzyjny, a ich właściwości fizykochemiczne mogą być kształtowane warunkami technologii procesu azotowania, tj. azotowania na potencjale katody albo z tzw. aktywnym ekranem (potencjał plazmy). W artykule przedstawiono wyniki badań warstw azotowanych wytworzonych w niskotemperaturowej plazmie na potencjale katody oraz z aktywnym ekranem. Omówiono wyniki badań topografii powierzchni, mikrostruktury (SEM), chropowatości powierzchni (AFM, profilometr optyczny), składu chemicznego (EDS, SIMS) oraz zwilżalności w kontekście właściwości biologicznych z płytkami krwi. W pracy wykazano, że warstwa azotowana wytworzona na potencjale katody charakteryzuje się mniejszą zawartością azotu, większą chropowatością i większą grubością niż wytworzona na potencjale plazmy, jednocześnie ma lepszą zwilżalność oraz charakteryzuje się mniejszą adhezją i aktywacją płytek krwi. Warstwa ta może znaleźć zastosowanie w wytwarzaniu implantów kardiologicznych.

EN

The nitrided surface layers TiN + Ti2N + αTi(N) type produced under glow discharge conditions have a diffusion character. Their surface physicochemical properties can be modified by processing conditions, such as the execution of the process on the potential of the cathode or in plasma region (active screen plasma nitriding). The paper presents the results of nitrided surface layers produced in low-temperature plasma applying the cathode potential or the active screen. Obtained data of surface topography, the microstructure (SEM), surface roughness (AFM, optical profilometer), chemical composition (EDS, SIMS) and wettability are discussed in context biological properties of platelets. Studies have shown a larger thickness with a lower nitrogen content and a greater roughness of the layer formed on the cathode potential as compared with the layer formed on the plasma potential. Simultaneously on the surface of the titanium nitride layer produced on the cathode potential were less platelets adhesion and they were less activated than on the second layer. Thus, the results show that the relevant properties of the surface can restrict blood clotting and titanium nitride layer produced on the cathode potential could be applied in the production of cardiological implants.

Słowa kluczowe

PL

warstwy azotowane; topografia powierzchni; chropowatość; zwilżalność; hemozgodność

EN

nitrided surface layer; surface topography; roughness; wettability; hemocompatibility

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 1
• Strony: 29--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sowińska A.

• Zakład Patologii, Instytut „Pomnik – Centrum Zdrowia Dziecka”, Warszawa

autor

Borowski T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Ossowski M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Czarnowska E.

• Zakład Patologii, Instytut „Pomnik – Centrum Zdrowia Dziecka”, Warszawa

autor

Wierzchoń T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Wierzchoń T., Czarnowska E., Krupa D.: Inżynieria powierzchni w wytwarzaniu biomateriałów tytanowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa (2004).
• [2] Wierzchoń T., Czarnowska E., Maranda-Niedbała A., Kurzydłowski K. J.: Kształtowanie właściwości stopu Ti-1Al-1Mn przez obróbki jarzeniowe w aspekcie zastosowań w medycynie. Acta Bioeng. Biomech. 3 (1) (2001) 291÷300.
• [3] Czarnowska E., Wierzchoń T., Maranda-Niedbała A.: Properties of the surface layers on titanium alloy and their biocompatibility in in vitro tests. J. Mat. Proc. Technol. 92-93 (1999) 190÷194.
• [4] Czarnowska E., Sowinska A., Cukrowska B., Sobiecki J. R., Wierzchoń T.: Response of human osteoblast-like cells and fibroblasts to titanium Allom nitride under glow discharge conditions. Mater. Sci. Forum 475-479 (2005) 2415÷2418.
• [5] Czyrska-Filemonowicz A., Buffat P. A., Lucki M., Moskalewicz T., Rakowski W., Lekki J., Wierzchoń T.: Transmission electron microscopy and atomic force microscopy characterisation of titanium-base alloys nitrided under glow discharge. Acta Materialia 53 (16) (2005) 4367÷4377.
• [6] Meletis E. I.: Intensified plasma-assisted processing – science and engineering. Surface & Coatings Technology 149 (2002) 95÷113.
• [7] Bogaerts A., Neyts E., Gijbels R., Mullen J.: Gas discharge plasmas and their applications. Spectrochimica Acta Part B 57 (2002) 609÷658.
• [8] Goodman S. L., Grasel T. G., Cooper S. L., Albrecht R. M.: Platelet shape and cytoskeletal reorganization of polyurethaneureas. J. Biomed. Mater. Res. 23 (1989) 105÷124.
• [9] Wu Y., Simonovsky F. I., Ratner B. D., Horbett T. A.: The role of adsorbed fibrinogen in platelet adhesion to polyurethane surfaces: A comparison of surface hydrophobicity, protein adsorbtion, monoclonal antibody binding, and platelet adhesion. J. Biomed. Mater. Res. 74 (2005) 722÷738.
• [10] Nonckreman C. J., Fleith S., Rouxhet P. G., Doupont-Gillain C. C.: Competitive adsorption of fibrinogen and albumin and blood platelet adhesion on surface modified with nanoparticles and/or PEO. Colloids Surf B Biointerfaces 77 (2010) 139÷149.
• [11] Sowińska A., Tarnowski M., Jakubowski W., Oleksiak J., Wierzchoń T., Czarnowska E.: Wpływ różnej nanotopografii warstw azotowanych na adhezję płytek krwi. Inż. Biomat. 16 (119) (2013) 27÷32.
• [12] Karagkiozaki V. C., Logothetidis S. D., Kassavetis S. N., Giannoglou G. D.: Nanomedicine for the reduction of the thrombogenicity of stent coatings. Int. J. Nanomed. 5 (2010) 239÷248.
• [13] Caves J. M., Chaikof E. L.: The evolving impact of microfabrication and nanotechnology on stent design. J. Vasc. Surg. 44 (6) (2006) 1363÷1368.