Wear of Si or B doped amorphous carbon coatings

Druet, K.; Łubiński, J.; Neyman, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wear of Si or B doped amorphous carbon coatings

Autorzy

Druet K. , Łubiński J. , Neyman A.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Zużycie amorficznych powłok węglowych domieszkowanych Si lub B

Języki publikacji

Abstrakty

The paper describes a complex wear research on DLC (amorphous carbon) doped with boron (B) and silicone (Si). The tests were carried out in two different sliding systems: flat–on–flat (ring contact, unidirectional sliding) and ball–on–flat (reciprocating sliding). Water and medical saline solutions were used as lubricants. A comparative analysis of the results revealed differences in the initiation and progress of wear and the endurance with regard to coating’s composition, lubricant and contact geometry. The results obtained from the tests show the influence of the additive element on the wear resistance and the high dependency of coatings’ performance in the type of contact and of the lubricant used. In all cases analysed, the use of medical saline solution resulted in accelerated wear or an increased result scatter in comparison to pure water lubrication.

W artykule przedstawiono wyniki kompleksowych badań zużycia powłok DLC domieszkowanych borem (B) oraz krzemem (Si). Zadanie zrealizowano w dwóch konfiguracjach styku ślizgowego: płaszczyzna – płaszczyzna (styk o kształcie pierścieniowym, ruch jednokierunkowy) i kula – płaszczyzna (ruch prostoliniowy, zwrotny). Jako smary wykorzystano wodę destylowaną i sól fizjologiczną. Analiza porównawcza wyników wykazała różnice w przebiegu inicjacji zużycia oraz w trwałości powłok w zależności od składu chemicznego powłoki, substancji smarowej i geometrii styku. Wyniki wskazują na wpływ wszystkich uwzględnionych czynników na zużycie. We wszystkich przypadkach zastosowanie soli fizjologicznej jako smaru skutkowało przyspieszonym zużyciem.

Słowa kluczowe

DLC coatings wear testing biomedical tribology ball–on–flat distributed contact

powłoki DLC badania zużycia tribologia biomedyczna kula–płaszczyzna styk konforemny

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Tribologia

Rocznik

2016

Tom

nr 4

Strony

55--67

Opis fizyczny

Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Druet K.

Gdańsk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

autor

Łubiński J.

Gdańsk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

autor

Neyman A.

Gdańsk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

Bibliografia

1. Robertson J., Diamond-like amorphous carbon. Materials Science and Engineering R 37 (2002), pp. 129–281.
2. Ozimina D., Madej M., The evaluation of the properties of mono and multi layer DLC coatings, Tribologia 2(2010), pp. 119–135.
3. Madej M., Ozimina D., Zdravecka E., Świderski J., The use of DLC coatings in sliding contacts of hip joint endoprosthesis, materiały X seminarium Mechanika w medycynie, Rzeszów 2010, pp.179–189.
4. Donnet C., Recent progress on the tribology of doped diamond-like and carbon alloy coatings: a review. Surface & Coatings Technology 01/1998; 100–101, pp. 180–186.
5. Madej M., Ozimina D., Valuation of properties of DLC coatings applied in biotribological systems, Tribologia 3/2009 (225), pp. 105–113.
6. Czyżniewski A., Wytwarzanie i właściwości cienkich powłok węglowych modyfikowanych wolframem, Inżynieria Materiałowa 2008/6, ISSN 0208-6247, e-ISSN 2449-9889.
7. Fukuda H., Oshima K., Amanov A., Tsuboi R., Sasaki S., Study on Metal Doping Effect on Tribological Properties of DLC. Abs. 634. World Tribology Congress 2013, Torino, Italy, September 8–13, 2013.
8. Goto M., Fontaine J., Bec S., Ito K., Takeno T., Miki H., Load-dependent Friction Behavior of Metal Diamondlikecarbon Nano-composite Coatings. Abs. 853. World Tribology Congress 2013, Torino, Italy, September 8–13, 2013.
9. Chen C., Diao D., Graphene Nanocrystal Size Effect on Frictional Behavior of Carbon Film Fabricated by Electron Irradiation in Electron Cyclotron Resonance Plasma. Abs. 959. World Tribology Congress 2013, Torino, Italy, September 8–13, 2013.
10. Amanov A., Watabe T., Tsuboi R., Sasaki S., Tribological Behavior of Cr moped and Non-doped DLC Films Deposited on Ti-6Al-4V Alloy by Unbalanced Magnetron Sputtering. Abs. 204. World Tribology Congress 2013, Torino, Italy, September 8–13, 2013.
11. Ito K., Matsumoto K., Takeno T., Takaku J., Adachi K., The Effect of Pre-sliding in Air on the Tribological Properties of DLC/Cr-DLC Bi-gradient Coating against Stainless Steel in Vacuum. Abs. 1062. World Tribology Congress 2013, Torino, Italy, September 8–13, 2013.
12. Druet K., A method for testing of ceramic coatings under reciprocating sliding, Tribologia 2/2008 (218), pp.167–177.
13. CSM Instruments SA. equipment description http://www.csm-instruments.com
14. Vercammen K., Van Acker K., Vanhulsel A., Barriga J., Arnsek A., Kalin M., Meneve J., Tribological behaviour of DLC coatings in combination with biodegradable lubricants. Tribology International 37 (2004), pp. 983–989.
15. Kano M., Tanimoto I., Wear mechanisms of high wear-resistant materials for automotive valve trains. Wear 151 (1991), pp. 229–243.
16. Łubiński T., Problemy rozwoju eksperymentu tribologicznego (Issues in the development of the tribological experiment), Problemy Eksploatacji 1998, 2, pp. 167–206.
17. Łubiński J. I., Grymek S., Druet K., Olszewski H., Dynamics Conscious Approach to Tribometer Design and Tribo-testing. Key Engineering Materials [ISSN: 1662-9795] 490 (2012), pp. 90–96.
18. Neyman A. et al., A research on the tribological properties of modified DLC coatings lubricated with water or aqueous solution of NaCl, National research grant No4799/B/T02/2008/34). Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny 2010.
19. Łubiński J. I., Druet K., Grymek S.: Modes of friction induced vibrations Turing sliding friction as a manifestation of the dynamical properties of a tribometer. Tribologia, Vol. 4, 2003, s. 299–315.
20. Zasińska K., Seramak T., Łubiński J. I., Comparison of the abrasion resistance of the selected biomaterials for friction components in orthopedic endoprostheses, 6-2015 TRIBOLOGIA 187.
21. Holeczek H., Santos C. B., Haubold L., Metzner M., DLC-Coated CoCrMo Steel for Use in Medical Implants – Wear and Corrosion Resistance Influence of Different Surface Finishing Techniques, World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, September 7–12, 2009, Munich, Germany Volume 25/4 of the series IFMBE Proceedings pp. 1800–1803.
22. Anson T., Adding Value to Medical Implants by the use of Diamond Like Carbon Coating, HVM Graphene+ conference, Oxford, UK 15 May 2014.
23. Lubinski J. I., Druet K., Olszewski A., Neyman A., Sikora J., A Multi Rig Screening Test for Thin Ceramic Coatings in Bio-Tribological Applications, Journal of Biomechanics, Vol. 43, S52, June 2010.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-60688a61-b7b7-4943-8926-e7d293f50bfe