Kształtowanie właściwości warstw NCD z zastosowaniem trawienia jonowego jako obróbki wstępnej w metodzie RF PACVD

• Autorzy: Grabarczyk J.

Warianty tytułu

EN

The NCD layer properties designed through ion etching pre-treatment in the RF PACVD method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wpływ obróbki wstępnej, polegającej na trawieniu jonowym powierzchni, na aktywną zmianę struktury warstw węglowych syntetyzowanych w metodzie plazmy wysokiej częstotliwości (RF PACVD). W badaniach warstwa węglowa osadzana była na powierzchni stali medycznej (AISI 316L) w plazmie metanowej. Podczas obróbki wstępnej, trawienia jonowego, zmieniano negatywny potencjał polaryzacji elektrody w granicach od 1000 V do 1600 V. Te zmiany prowadziły do obserwowanych różnic w strukturze, chropowatości, grubości i właściwościach tribologicznych warstw węglowych. Wykazano, iż wyższe parametry trawienia jonowego, poprzez zwiększenie energii bombardowania jonowego prowadzącego do intensywniejszego nagrzewania podłoża, powodują silne zmiany w strukturze powstającej warstwy. Ma to istotny wpływ na właściwości warstwy, a zwłaszcza jej odporność korozyjną i twardość.

EN

Here is presented evidence of how ion etching pre-treatment in the radio frequency plasma-assisted chemical vapour deposition (RF PACVD) method produces an active change in the substrate's surface and forms an interlayer between the surface and the carbon coating, thus creating the best conditions to deposit the coating onto the substrate. In this method, a film is deposited onto the surface of a medical steel (AISI 316L) sample in methane plasma. During the ion etching pre-treatment, the negative bias voltage parameters are changed from 1000 V to 1600 V. These changes lead to observed differences in the structure, roughness, thickness, and tribological properties of the carbon films. High ion etching causes an increase in the temperature of the surface and can compromise the surface and interlayer integrity, causing changes in the corrosion resistance and hardness of the carbon coating.

Słowa kluczowe

PL

NCD; warstwy węglowe; trawienie jonowe; zastosowania biomedyczne; metoda RF PACVD

EN

NCD; carbon coatings; ion etching; biomedical application; RF PECVD method

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 15, no. 112
• Strony: 36--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Grabarczyk J.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

Bibliografia

• [1] Voerodin A. A., Zabinski J. S.: Superhard, functionally gradient, nanolayered and nanocomposite diamond-like carbon for wear protection. Diamond Relat. Mater. 7 (1998) 463-467.
• [2] Ma Y. P., Sun F. H., Xue H. G., Zhang Z. M, Chen M.: Deposition and characterization of nanocrystalline diamond films on Co-cemented tungsten carbide inserts. Diamond Relat. Mater. 16 (2007) 481-485.
• [3] Smietana M., Korwin-Pawlowski M. L., Grabarczyk J., Szmidt J.: Correlation between thickness and optical properties of thin diamond-like carbon films deposited with RF PACVD method. Materials Science and Engineering B 165 (2009) 132-134.
• [4] Mitura S., Mitura A., Niedzielski P., Couvrat P.: Chaos Solitons & Fractals. 10 (1999) 2165-2176.
• [5] Hauert R.: A review of modified DLC coatings for biological applications. Diamond Relat. Mater. 12 (2003) 583-589.
• [6] Martinu L., Poitras D.: Plasma Deposition of Optical Films and Coatings: A Review, J Vac Sci Technol 18 (2000) 2619-2645.
• [7] Zhang W., Tanaka A.: Tribological properties of DLC films deposited under various conditions using a plasma-enhanced CVD. Tribology International 37 (2004) 975-982.
• [8] Gruen D. M.: Ultrananocrystalline diamond in the laboratory and the cosmos. MRS Bull, 26(10) (2001) 771-776.
• [9] Allen M., Law F., Rushton N.: The effects of diamond-like carbon coatings on macrophages, fibroblasts and osteoblast-like cells in vitro. Clin. Mater. 17(1) (1994) 1-10.
• [10] Mitura K., Niedzielski P., Bartosz G., Moll J., Walkowiak B., Pawlowska Z., Louda P., Kiec-Swierczynska M., Mitura S.: Interactions between carbon coatings and tissue. Surf. Coat. Technol. 201 (2006) 2117-2123.
• [11] Chu P. K., Li L.: Characterization of amorphous and nanocrystalline carbon films, Materials Chemistry and Physics 96 (2006) 253-277.
• [12] Ferrari A. C, Robertson J.: Resonant Raman spectroscopy of disordered, amorphous, and diamondlike carbon. Physical Review B, Vol. 64, 075414.
• [13] Grabarczyk J., Kotela I.: Plasma modification of medical implants by carbon coatings depositions. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 37 (2009) 277-281.