Wpływ stereometrycznych parametrów powierzchni elementów ceramicznych na charakterystyki tribologiczne skojarzeń ceramiczno-polimerowych

• Autorzy: Kalbarczyk M.

Warianty tytułu

EN

The effect of 3d surface parameters of ceramic elements on tribological characteristics of ceramic-polymer couples

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy wpływu stereometrycznych parametrów powierzchni zmierzonych w nanoskali, na charakterystyki tribologiczne smarowanych skojarzeń polimerowo-ceramicznych. Tribologiczne badania skojarzeń materiałowych w ruchu posuwisto--zwrotnym przeprowadzono na stanowisku badawczym typu trzpień--płytka (tester T-17). Badaniom poddano płytki wykonane z ceramiki o różnej zawartości ZrO2 i AI2O3 i różnej chropowatości, skojarzone z przeciwpróbką wykonaną z wielkocząsteczkowego polietylenu (UHMWPE). Wykonano pomiary współczynnika tarcia oraz intensywności zużywania materiałów w środowisku płynu Ringera. Do pomiarów stereometrycznych parametrów chropowatości powierzchni próbek ceramicznych wykorzystano mikroskop sił atomowych (AFM). Przeprowadzone badania wskazały, że w skojarzeniach ceramika--polimer, pracujących w ruchu posuwisto-zwrotnym, dla elementów ceramicznych o bardzo małej chropowatości powierzchni, wraz z jej zmniejszaniem, rośnie współczynnik tarcia oraz wzrasta zużycie elementu polimerowego. Prawdopodobną tego przyczyną jest brak możliwości wytworzenia odpowiednio grubej warstwy polimerowego filmu smarującego.

EN

The influence of the roughness parameters measured in nanoscale on tribological characteristics of lubricated ceramic-polymer friction couple has been presented. The tribological investigation of materials in reciprocating motion were performed by means of the T-17 pin-on-flat tribotester developed in and produced by the Institute for Sustainable Technologies, Radom, Poland. The ceramic plates with various roughness parameters and containing different concentration of ZrO2 and AI2O3 rubbing against the commercial polymer specimen were tested. The friction and wear characteristics in presence of Ringer solution were measured. Atomic force microscope (AFM) was utilised for measuring of 3D surface parameters. It has been shown, that in the case of ceramic-polymer friction joints working under reciprocating motion, the correlation between friction coefficient as well as wear and roughness exists. The friction coefficient and wear rate were lower for higher values of roughness parameters of ceramic plate. The probable cause of such a correlation is decreasing of lubricating polymer layer thickness between ceramic and polymer material.

Słowa kluczowe

PL

endoproteza; materiały ceramiczne; mikroskop sił atomowych (AFM); tester tribologiczny; tester typu trzpień-płytka; stereometryczne parametry chropowatości powierzchni

EN

endoprosthesis; ceramics materials; atomic force microscope (AFM); pin-on-flat testing machine; 3D surface parameters

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2007
• Tom: nr 6
• Strony: 119--132
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kalbarczyk M.

• Instytut Technologii Eksploatacji - PIB, Zakład Tribologii, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom,

Bibliografia

• 1. Pytko S., Kowal A.: Implanty stawu biodrowego człowieka. Materiały Konferencji "Mechanika w Medycynie". Rzeszów. 1998, s. 197-209.
• 2. Banchet V., Fidrici V., Abry J. C., Kapsa Ph.: Wear and friction characterisation of materials for hip prosthesis. Wear, 263 (2007), s. 1066-1071.
• 3. Dowson D.: A comparative study of the performance of metallic and ceramic femoral head components in total replacement hip joint. Wear 190 (1995), s. 171-183.
• 4. Niemczewska M.: Kształtowanie powierzchni elementów endoprotez wykonanych z materiałów ceramicznych. Rozprawa Doktorska. Politechnika Krakowska, 2006.
• 5. www.emc-sa.pl, listopad 2007.
• 6. Schreiner U., Simmacher M., Scheller G., Scharf G. P.: The influence of different surface treatment on the primary stability of cementless acetabular cups: an in vitro study. Biomedizinishe Technik. Biomedical Engineering, 52 (2007), s. 243-247.
• 7. Liu X., Chu P. K., Ding C.: Surface modification of titanium, titanium alloys, and related materials for biomedical applications. Materials Science and Engineering, 47 (2004), s. 49-121.
• 8. Liu C., Bi Q., Matthews A.: Tribological and electrochemical performance of PVD TiN Coatings on femoral head of Ti-6A1-4V artificial hip joint. Surface and Coatings Technology, 163-164 (2003), s. 597-604.
• 9. Heinrich G., Grogler T., Rosiwal S. M., Singer R. F.: CVD diamond coated titanium alloys for biomedical and aerospace applications. Surface and Coatings Technology, 94-95 (1997), s. 514-520.
• 10. Traykova T., Aparicio C., Ginebra M. P., Planell J. A.: Bioceramics as nanomaterials. Nanomedicine, 1 (2006), s. 91-1006.
• 11. Gawlik J., Niemczewska-Wójcik M., Piekoszewski W., Rozenberg O. A.: Precise surface machining of ceramic biomaterials. Materiały konferencyjne ICPM, Sandomierz - Kielce 2007.
• 12. Piekoszewski W.: Identyfikacja warunków smarowania styku skoncentrowanego elementów chropowatych. Rozprawa doktorska. Politechnika Poznańska, 1996.
• 13. Piekoszewski W.: Badania smarowanego styku skoncentrowanego elementów chropowatych. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn. 34 (1999), s. 413-428.
• 14. Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M., Samborski T., Wasiak J.: Metoda i urządzenie do badań tribologicznych materiałów na endoprotezy. Tribologia, 5 (2002), s. 1491-1502.
• 15. Milosev I., Kosec T.: Metal ion release and surface composition of the Cu-18Ni-20Zn nickel-silver during 30 days immersion in artificial sweat. Applied Surface, 254 (2007), s. 644-652.
• 16. Kees M. G., Schlotterbeck H., Passemard R., Pottecher T., Diemunsch P.: Ringer solution: osmolarity and composition revisited. Annales Francaises d' Anesthesie et de Reanimation. 24 (2005), s. 653-655.