Otrzymywanie, budowa i właściwości warstw węglowych na stopie Ti6Al4V

• Autorzy: Jonas S. , Konefał J. , Małek A. , Kluska S. , Tkacz-Śmiech K. , Zimowski S. , Kot M.

Warianty tytułu

EN

Synthesis, structure and properties of carbon layers deposited on Ti6AL4V alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Modyfikacja powierzchni warstwami o określonym składzie chemicznym stanowi skuteczna metodę kształtowania właściwości użytkowych surowych podłoży. W pracy zamieszczono wyniki badań dotyczące modyfikacji powierzchni stopu tytanu Ti6Al4V ELI węglowymi warstwami a-C:H, a-C:N:H oraz warstwami zawierającymi obok węgla krzem, azot oraz wodór. Warstwy osadzono metodami plazmo-chemicznymi RFCVD (13,56 MHz, 400 W) i MWCVD (2,45 GHz, 2 kW), stosując reaktywne mieszaniny gazowe (CH4, N2, NH3, SiH4, H2, Ar) wprowadzane do reaktora w różnych proporcjach. Skład chemiczny i mikrostrukturę otrzymanych materiałów badano za pomocą odpowiednio technik SEM/EDS i FTIR. Ocenę synergizmu układów warstwa-podłoże metaliczne dokonano na podstawie pomiarów chropowatości oraz pomiarów współczynników tarcia i zużycia.

EN

Operational parameters of pure substrates may be effectively improved by application of layers of given chemical composition deposited on their surfaces. The work reports the results of research on Ti6Al4V ELI surface modification by diamond-like carbon a-C:H, nitrogenated diamond-like carbon a-C:N:H and layers containing carbon, silicon, nitrogen and hydrogen. Layers were deposited in plasma assisted chemical vapour deposition system: RFCVD (13.56 MHz, 400 W) and MWCVD (2.45 GHz, 2 kW) using reactive gas mixtures (CH4, N2, NH3, SiH4, H2, Ar) introduced into the reactor in different proportions. Chemical composition and microstructure of achieved materials were examined using SEM/ EDS and FTIR techniques. Operational properties of synergic layer-substrate systems were evaluated in the measurements of roughness profile and tribological parameters.

Słowa kluczowe

PL

warstwy a-C:H; a-C:N:H; SiCxNy(H); metoda RF-MWCVD; stop Ti6Al4V

EN

a-C:H; a-C:N:H; SiCxNy(H) layers; RF-MWCVD method; Ti6Al4V alloy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 4
• Strony: 457--460
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jonas S.

autor

Konefał J.

autor

Małek A.

autor

Kluska S.

autor

Tkacz-Śmiech K.

autor

Zimowski S.

autor

Kot M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków,

Bibliografia

• [1] Hainsworth S. V., Uhure N. J.: Diamond like carbon coatings for tribology: production techniques, characterization methods and applications. International Materials Reviews 52 (3) (2007) 153÷174.
• [2] Ronkainen H.: Tribological properties of hydrogenated and hydrogen- -free diamond-like carbon coatings. Technical Research Centre of Finland, ESPOO (2001).
• [3] Dearnaley G., Arps J. H.: Biomedical applications of diamond-like carbon (DLC) coatings: A review. Surface & Coatings Technology 200 (2005) 2518÷2524.
• [4] Jones B. J., Mahendran A., Anson A. W., Reynolds A. J., Bulpett R., Franks J.: Diamond-like carbon coatings of alternative metal alloys for medical and surgical applications. Diamond & Realted Materials 19 (2010) 685÷689.
• [5] Kyzioł K., Jonas S., Tkacz-Śmiech K., Marszałek K.: A role of parameters in RF PA CVD technology of a-C:N:H layers. Vacuum 82 (2008) 998.
• [6] Peng Y., Zhou J., Zhao B., Tan X.: Influence of radiofrequency power on compositional, structural and optical properties of amorphous silicon carbonitride films. Applied Surface Science 256 (2010) 2189÷2192.
• [7] Li D., Guruvenket S., Azzi M., Szpunar J. A., Klemberg-Sapieha J. E., Martinu L.: Corrosion and tribo-corrosion behavior of a-SiCx:H, a- SiNx:H and SiCxNy:H coatings on SS301 substrate. Surface & Coatings Technology 204 (2010) 1616÷1622.
• [8] Vassallo E., Cremona A., Ghezzi F., Dellera F., Lagurdia L., Ambrosone G., Coscia U.: Structural and optical properties of amorphous hydrogenated silicon carbonitride films produced by PACVD. Applied Surface Science 252 (2006) 79993-8000.
• [9] Dischler B., Bubenzer A., Koidl P.: Hard carbon coatings with low optical absorption. Applied Physics Letters 42 (1983) 636.
• [10] Anguita J., Silva S. R. P., Burden A. P., Sealy B. J., Haq S., Hebbron M., Sturland I., Pritchard A.: Thermal stability of plasma deposited thin films of hydrogenated carbon-nitrogen alloys. Journal of Applied Physics 86 (1999) 6276÷6281.
• [11] He X., Shu L., Li W., Li H.: Structure and properties of carbon nitride films synthesized by low energy ion bombardment. Journal Materials Results 12 (1997) 1595÷1602.
• [12] Gonzalez-Luna R., Rodrigo M. T., Jimenez C., Martinez- Duart J. M.: Deposition of silicon oxinitride films from hexamethyldisilizane (HMDS) by PECVD. Thin Solid Films 317 (1998) 347÷350.
• [13] Kafrouni W., Rouessac V., Julbe A., Durand J.: Synthesis of PECVD a-SiCxNy:H membranes as molecular serves for small gas separation. Journal of Membrane Science 329 (2009) 130÷137.
• [14] Kim M. T., Lee J.: Characterization of amorphous SiC:H films deposited from hexamethyldisilazane. Thin Solid Films 303 (1997) 173÷179.