Analiza struktury warstw azotowanych wytworzonych na stopie tytanu w różnych obszarach wyładowania jarzeniowego

• Autorzy: Ossowski M. , Borowski T. , Wierzchoń T.

Warianty tytułu

EN

Structure and properties of glow discharge oxynitrided layers produced on Ti6Al4V titanium alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Proces azotowania jarzeniowego znajduje coraz szersze zastosowanie w kształtowaniu właściwości tytanu i jego stopów w aspekcie zwiększenia odporności na zużycie przez tarcie, wytrzymałości zmęczeniowej, a także w medycynie do eliminacji zjawiska metalozy, tj. przechodzenia składników stopu do otaczających tkanek. W artykule przedstawiono struktury warstw azotowanych wytworzonych w tych samych procesach technologicznych na potencjale katody (klasyczna obróbka jarzeniowa) i w obszarze plazmy (tj. na podłożu odizolowanym od katody i anody). Przeprowadzone badania wykazały możliwości. obróbki na potencjale plazmy detali o złożonych kształtach, z zachowaniem ich niskiej klasy chropowatości i z eliminacją tzw. efektu krawędziowego.

EN

Glow discharge assisted nitriding process is increasingly used for modifying the properties of titanium and its alloys, with the aim to increase their frictional wear resistance, fatigue strength, and, in the case of medical applications, to eliminate the metalosis effect (i.e. the migration of the alloy constituents into the surrounding tissues). In the paper the structures of the nitrided layers produced on a titanium alloy using the same technological process, with the samples placed alternatively at the cathode potential (classical glow discharge assisted treatment) and in the plasma region (i.e. when the substrate is insulated from the cathode and anode) have been described. The experiments have shown that the treatment conducted at the plasma potential can be applied to parts with complicated shapes, with their low-class roughness being preserved and the so-called edge effect being eliminated.

Słowa kluczowe

PL

stop tytanu; proces azotowania jarzeniowego; struktury warstw azotowych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 30, nr 5
• Strony: 294--297
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ossowski M.

autor

Borowski T.

autor

Wierzchoń T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska,

Bibliografia

• [1] Lütjering G., Williams J. C.: Titanium. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (2003).
• [2] Brunette D. M., Tengrall P. et al.: Titanium in Medicine. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (2001).
• [3] Sennerby L., Thompson P., Ericson L. E.: Early Tissue Response to Titanium Implants Inserted in Rabbit Cortical Bone. G. Mater. Sci. Med. 4 (1993) 494-502.
• [4] Bordji, K., Jouzeau J. Y., Mainard D.: Cytocompability of Ti6Al4V and Ti5Al2.5Fe alloys to three surface treatments using human fibroblasts and osteoblasts. Biomaterials 17 (1996) 92-98.
• [5] Wierzchoń T., Czarnowska E., Krupa D.: Inżynieria powierzchni w wytwarzaniu biomateriałów tytanowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa (2004).
• [6] Park K. H., Heo S. J., Koak J. Y. et al.: Osseointegration of anodized titanium implants under different current voltages: a rabbit study. J. of Oral Rehabilitation 34 (2007) 517-527.
• [7] Garcia-Alonso M. C., Saldana L. et al.: In vitro corrosion behaviour and osteoblast response of thermally oxidised Ti6Al4V alloy. Biomaterials 24 (2003) 19-26.
• [8] Czarnowska E., Wierzchon T., Maranda-Niedbała A., Karczmarewicz E.: Improvement of titanium alloy for biomedical applications by nitriding and carbonitriding processes under glow discharge conditions. Journal of Materials Science, Materials in Medicine 11 (2000) 73-81.
• [9] Czyrska-Filemonowicz A., Buffet P.A. et al.: Microstructure, properties and biocompatibility of the nitrided Ti6Al4V alloy for medical application. Materials Science Forum 513 (2006) 15-24.
• [10] Sovak G., Weiss A., Gotman J.: Osseointegration of Ti6Al4V alloy implants coated with titanium nitride by a new method. Journal of Bone and Joint Surgery 82-B 2 (2000) 290-295.
• [11] Wierzchoń T.: Surface engineering of titanium alloys: new prospective applications. Materials Science Forum 426-432 (2003) 2563-2568.
• [12] Raveh A., Bussiba A., Bettelheim A.: Plasma nitrided α+β Ti alloy: layer characterization and mechanical properties modification. Surface and Coatings Technology 57 (1993) 19-29.
• [13] Muraleedharan T. M., Meletis E. I.: Surface modification of pure titanium and Ti-6Al-4V by intensified plasma ion nitriding. Thin Solid Films 221 (1992) 104-113.
• [14] Meletis E. I.: Intensified plasma-assisted processing – science and engineering. Surface & Coatings Technology 149 (2002) 95-113.
• [15] Bogaerts A., Neyts E., Gijbels R., Mullen J.: Gas discharge plasmas and their applications. Spectrochimica Acta Part B 57 (2002) 609-658.
• [16] Roliński E., Arner J., Sharp G.: Negative Effects of Reactive Sputtering in an Industrial Plasma Nitriding. Journal of Materials Engineering and Performance 14 (2005) 343-350.
• [17] Alves Jr. C., Silva E. F., Martinelli A. E.: Effect of workpiece geometry on the uniformity of nitrided layers. Surface and Coatings Technology 139 (2001) 1-5.
• [18] Zhao C., Li C. X., Dong H., Bell T.: Study on the active screen plasma nitriding and its nitriding mechanism. Surface and Coatings Technology 201 (2006) 2320-2325.
• [19] Li C. X., Bell T.: Corrosion properties of active screen plasma nitrided 316 austenitic stainless steel. Corrosion Science 46 (2004) 1527-1547.
• [20] Sousa R. R. M., Araujo F. O., Ribeiro K. J. B. et al.: Cathodic cage nitriding of samples with different dimensions. Materials Science and Engineering A 465 (2007) 223-227.
• [21] Wang L., Li Y., Wu X.: Plasma nitriding of low alloy steels at floating and cathodic potentials. Applied Surface Science 254 (2008) 6595-6600.