Badanie niskotemperaturowo azotowanych stopów NiTi

• Autorzy: Lelątko J. , Goryczka T. , Wierzchoń T. , Łosiewicz B. , Ossowski M. , Rówiński E. , Morawiec H.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań warstw wierzchnich utworzonych na powierzchni stopu NiTi w wyniku niskotemperaturowego azotowania. Warstwy otrzymywano w temperaturze: 573, 623 i 673 K metodą jarzeniową. Strukturę warstw badano, stosując dyfrakcję rentgenowską przy stałym kącie padania wiązki pierwotnej (SKP). Grubość, chropowatość oraz gę-stość warstw obliczono z rentgenowskich krzywych reflektometrycznych. Odporność korozyjną określano metodą potencjodynamiczną w roztworze Tyrroda. Przeprowadzone badania wykazały, że w wyniku niskotemperaturowego azotowania w temperaturze 573 i 625 K na powierzchni stopu tworzy się warstwa o nanokrystalicznej strukturze złożonej z azotku tytanu TiN. W zewnętrznej części warstwy identyfikowano również niewielką ilość tlenku tytanu. Badania składu chemicznego nie wykazały obecności atomów niklu w górnej części warstwy oraz obecności warstwy pośredniej złożonej z mię-dzymetalicznej fazy Ni3Ti pomiędzy osnową a warstwą azotowaną. Zarówno grubość, jak i struktura oraz wysoka odporność korozyjna otrzymanych warstw dają podstawę do poprawy biokompatybilności stopów NiTi, szczególnie w zastosowaniu na implanty medyczne wykorzystujące efekt pamięci kształtu.

EN

In presented work the structure of surface layers obtained on the NiTi alloy after nitriding was reported. The layers were formed using glow discharge technique at low temperature: 573, 623 and 673 K. Thickness, surface ro-ughness, interface roughness and density were calculated using reflectivity measurement. The X-ray grazing diffraction was applied for phase analysis. The chemical composition was determined from XPS method. Corrosion resistance was studied applying the potentiodynamical method. Electroche-mical characteristics of the samples were carried out at the room temperature in Tyrrod's solution. Obtained results have shown that low temperature nitriding produced the layers, which consisted from the nanocrystalline TiN phase. Low amount of the titanium oxide was also identified on the top of the TiN layer. Obtained layer ensure absence of the nickel atoms, on the top of the layer, as well as the intermediate Ni3Ti phase. Obtained layers, with their structure and high corrosion resistance, are promising as coatings, which are expected to improve biocompatibility of the NiTi alloys. Especially, it is important in application as implants, which reveal shape memory effect.

Słowa kluczowe

PL

stopy NiTi; niskotemperaturowe azotowanie; metoda jarzeniowa; struktura warstw; dyfrakcja rentgenowska; odporność korozyjna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 30, nr 5
• Strony: 429--432
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lelątko J.

autor

Goryczka T.

autor

Wierzchoń T.

autor

Łosiewicz B.

autor

Ossowski M.

autor

Rówiński E.

autor

Morawiec H.

• Instytut Nauki o Materiałach, Uniwersytet Śląski,

Bibliografia

• [1] Duerig T., Pelton A., Stöckel D.: An overview of nitinol medical applications. Mater. Sci. Eng. A 273-275 (1999) 149-160.
• [2] Trigwell S., Selvaduary G.: Effects of surface finish on the corrosion of NiTi alloy for biomedical applications. Proc. Sec. Int. Conf. Shap. Mem. and Super. Techn., ed. A. Pelton, D.Hodgson, S. Russell, T. Duerig Procedings, Pacific Grove CA (1997) 383-388.
• [3] Shablovskaya S., Ryhänen J., Yahia L.: Bioperformance of Nitinol: Surface Tendencies. Materials Science Forum 394-395 (2002) 131-138.
• [4] Morawiec H., Lelątko J., Stergioudis G., Goryczka T., Winiarski A., Paczkowski P.: Surface characterisation of NiTi shape memory alloy after passivation. Eng. of Biomaterials 37 (2004) 32-35.
• [5] Starosvetsky D., Gotman I.: TiN coating improves the corrosion behaviour of superelastic NiTi surgical alloy. Surf. Coat. Technol. 148 (2001) 268-276.
• [6] Lelatko J., Paczkowski P., Wierzchoń T., Morawiec H.: TEM studies of the nitrided NiTi surface. J. Microscopy 223 (2006) 234-236.
• [7] Fyta M. G., Mathioudakis C., Kopidakis G., Kelires P. C.: Structure, stability and stress properties of amorphous and nanostructured carbon films. Thin Solid Films 473 (2005) 56-62.
• [8] Goryczka T., Paczkowski P., Lelatko J., Wierzchoń T., Morawiec H.: Characterization of Nitrided-Oxidized Layers Covering Ni-Ti Shape memory Alloy. Solid State Phenomena 130 (2007)151-154.
• [9] Lausmaa J., Mattsson, L., Rolander, U., Kasemo, B..: Chemical composition and morphology of titanium surface oxides. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 55 (1986) 351-359.
• [10] Barrett R. D., Bishara S., Quinn J.: Biodegradation of orthodontic appliances: part I, biodegradation of nickel and chromium in vitro. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 103 (1993) 8-14.
• [11] Starosvetsky D., Gotman I.: Corrosion behaviour of titanium nitride coated NiTi shape memory surgical alloy. Biomaterials 22 (2001) 1853-1859.
• [12] Wu S. K., Lin H. C., Chu C. L.: Ion nitriding of equiatomic TiNi shape memory alloys II. Corrosion properties and wear characteristics. Surf. Coat. Technol. 2 (1997) 206-211.