Characterization of titanium nitride layer on titanium alloy

• Autorzy: Surowska B. , Bieniaś J.

Warianty tytułu

EN

Charakteryzacja warstwy azotku tytanu na stopie tytanu

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stopy tytanu stosowane są w technice i medycynie głownie ze względu na właściwości mechaniczne oraz wysoką odporność na korozję. Niestety nie zawsze jakość i trwałość warstwy wierzchniej stopów jest wystarczająca. Dlatego szeroko stosowane są rożnego typu modyfikacje powierzchni prowadzące do wytworzenia warstw ceramicznych. W pracy scharakteryzowano warstwę TiN/Ti2N/#Ti(N) na stopie Ti6Al4V. Warstwa hybrydowa wytworzona została metodą azotowania jarzeniowego. Wykonano badania mikrostruktury z zastosowaniem mikroskopii świetlnej i elektronowej skaningowej, analizę topografii powierzchni i chropowatości metodami profilometryczną, mikroskopii sił atomowych (AFM) i mikroskopii konfokalnej, odporności na ścieranie w środowisku powietrza oraz w płynie fizjologicznym (SBF) metodą pin-on-disc oraz wytrzymałość adhezyjną próbą na odrywanie. Stwierdzono, że w środowisku SBF zdecydowanie obniża się współczynnik tarcia i wzrasta odporność na zużycie ścierne stopu z azotkową warstwą wierzchnią.

EN

Titanium alloys are used for some technical and medical applications because of their mechanical and corrosion resistance properties. However, not always the quality and durability of surface layer are sufficient. Therefore the modification of surface by the deposition of the ceramic thin layers is more widely used. In this paper the TiN/Ti2N/#Ti(N) layer on the Ti6Al4V alloy is characterized. This hybrid layer was deposited by glow-discharge nitriding. Microstructural characterization of multilayered systems by SEM, the profile of surface roughness by profilometer, atomic force microscope (AFM) and confocal microscopy, wear resistance in air and in simulated body fluid (SBF) by pin-on-disc method and adhesive properties were analyzed. It was found that the SBF environment has an advantageous influence on the decrease of the friction coefficient and on the increase of wear resistance of titanium alloy with nitride thin layer.

Słowa kluczowe

PL

stop tytanu; azotowanie jarzeniowe; warstwa azotowana; chropowatość; zużycie ścierne

EN

titanium alloy; glow-discharge nitriding; nitride layer; roughness; wear

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 332--335
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Surowska B.

autor

Bieniaś J.

• Wydział Mechniczny Politechnika Lubelska

Bibliografia

• [1] Peters M., Kumpfert J., Ward C. H., Leyens C.: Titanium alloys for aerospace applications, in: Leyens C., Peters M. (Eds.), Titanium and titanium alloys: fundamentals and applications. Wiley-VCH (2003) 333-350.
• [2] Brunette D. M., Tengvall P.: Titanium in medicine. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York (2001).
• [3] Breme J., Eisenbarth E., Biehl V., Titanium and its alloys for medical applications, in: Leyens C., Peters M. (Eds.), Titanium and titanium alloys: fundamentals and applications. Wiley-VCH (2003) 423-451.
• [4] Liu X., Chu P. K., Ding C.: Surface modification of titanium, titanium alloys, and related materials for biomedical applications. Mater. Sci. Eng. R 47 (2004) 49-121.
• [5] Ceschini L., Lanzoni E., Martini C., Prandstraller D., Sambogna G.: Comparison of dry sliding friction and wear of Ti6Al4V alloy treated by plasma electrolytic oxidation and PVD coating. Wear 264 (2008) 86-95.
• [6] Gurleryuz H., Cimenoglu H.: Effect of thermal oxidation on corrosion and corrosion-wear behaviour of a Ti-6Al-4V alloy. Biomaterials 25 (2004) 3325-3333.
• [7] Wierzchoń T., Structure and properties of multicomponent and composite layers produced by combined surface engineering methods. Surface and Coatings Technology 180-181(2004) 458-464.
• [8] Surowska B., Bieniaś J., Wierzchoń T., Ossowski M., Rokita M.: Bioceramic composite layers on Ti6Al4V alloy produced by hybrid method. Biomaterials Engineering (Polish) 73 (2008) 15-17.
• [9] Zhecheva A., Sha W., Malinov S., Long A.: Enhancing the microstructure and properties of titanium alloys through nitriding and other surface engineering methods. Surface & Coatings Technology 200 (2005) 2192-2207.
• [10] Molitor P., Barron V., Young T.: Surface treatment of titanium for adhesive bonding to polymer composites: a review. International Journal of Adhesion and Adhesives 21 (2001) 129-136.
• [11] Pegueroles M., Gil F. J., Planell J. A., Aparicio C.: The influence of blasting and sterilization on static and time-related wettability and surfaceenergy properties of titanium surfaces. Surface & Coatings Technology 202 (2008) 3470-3479.
• [12] Fu Y., Du H., Gu Y.: Improvement of erosion resistance of titanium with different surface treatments. Journal of Materials Engineering and Performance 9 (2000) 571-579.
• [13] Long M., Rack H. J.: Friction and surface behavior of selected titanium alloys during reciprocating-sliding motion. Wear 249 (2001) 158-169.
• [14] Jiang X. P., Wang X. Y., Li J. X., Li D. Y., Man C.-S., Shepard M. J., Zhai T.: Enhancement of fatigue and corrosion properties of pure Ti by sandblasting. Materials Science & Engineering A 429 (2006) 30-35.