Charakteryzacja właściwości mechanicznych warstw węglowych na UHDPE

• Autorzy: Batory D. , Grabarczyk J. , Kaczorowski W.

Warianty tytułu

EN

Mechanical characterization of carbon-based layers onto UHDPE

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Polietylen dużej gęstości (UHDPE - Ultra High Density Polyethylene) jest jednym z najpopularniejszych polimerów stosowanych w medycynie. Z materiałem tym bardzo często możemy się spotkać w konstrukcjach stawów biodrowych czy kolanowych, gdzie nie bez znaczenia są ich odpowiednie właściwości mechaniczne. W zastosowaniach, gdzie wymagany jest niski współczynnik tarcia i wysoka odporność na zużycie, warstwy węglowe wydają się być najlepszym rozwiązaniem. Dodatkowo oprócz pozytywnego wpływu warstw węglowych na właściwości mechaniczne, powłoki te wpływają na poprawę biozgodności pokrywanych materiałów. Celem przeprowadzonych badań była charakteryzacja mechanicznych właściwości warstw węglowych wytworzonych na podłożu UHDPE z użyciem różnych metod CVD i PVD. Najistotniejszym zagadaniem było zbadanie zależności pomiędzy współczynnikiem tarcia i odpornością na zużycie a zastosowaną metodą i parametrami wytwarzania warstw. Badania trybologiczne zostały wykonane metodą pin-on-disc. Uzyskane wyniki wskazują na możliwości wykorzystania warstw węglowych na podłożu polimeru UHDPE jako powłok poprawiających odporność na zużycie oraz zmniejszających współczynnik tarcia.

EN

Ultra High Density Polyethylene (UHDPE) is one of the most popular polymer materials widely used in medicine. Very often UHDPE it utilised in hip joint and knee constructions, were its perfect mechanical properties are very important. Carbon-based layers seem to be very attractive material for many applications where low friction coefficient and high wear resistant are needed. Beside of positive mechanical properties these layers improve biocompatibility of covered surfaces. The aim of the study was the characterization of mechanical properties of different types of carbon-based layers manufactured with use of CVD and PVD methods on UHDPE. Precisely the purpose was to find the correlation between obtained friction and wear parameters and applied method and the deposition parameters. The friction coefficient and wear resistance were measured by the pin-on-disc method. As a result of the investigations it was noticed that hard carbon layers deposited on Ultra High Density Polyethylene’s surface noticeably improve its wear resistance and ensure very low friction coefficient.

Słowa kluczowe

PL

UHDPE; warstwy węglowe; MW; RF; MS

EN

UHDPE; carbon coating; MW; RF; MS

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 11, no. 76
• Strony: 24--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Batory D.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

autor

Grabarczyk J.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

autor

Kaczorowski W.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

Bibliografia

• [1] S. Mitura, E. Mitura, A. Mitura: “Manufacture of amorphous carbon layers by r.f. dense plasma CVD”, Diamond and Related Materials 4 (1995),pp 302-303.
• [2] S. Mitura, A. Mitura, P. Niedzielski, P. Couvrat : “Nanocrystalline diamond coating”, Nanotechnology in Materials Science, Pergamon Press, Elsevier 2000, pp. 2165-2176.
• [3] K. Bąkowicz, S. Mitura: “Biocompatibility of NCD”, Journal of Wide Bandgap Materials 9 (2002), pp 261-272.
• [4] Jakubowski W, Bartosz G, Niedzielski P, Szymański W, Walkowiak B, “Bacterial colonization of nanocrystalline diamond surface”, Diamond Related Materials 2004 13(10), pp 1761-1763.
• [5] Ohgoe Y., Hirakuri K. K., Tsuchimoto K., Friedbacher G.: “Uniform deposition of diamond-like carbon films on polymeric materials for biomedical applications”, Surface and Coatings Technology, Vol. 184, 2-3, (2004), pp. 263-269.
• [6] Trakhtenberg I.Sh., Bakunin O.M., Korneyev I.N., Plotnikov S.A., Rubshtein A.P., Lemura K.: “Substrate surface temperature as a decisive parameter for diamond-like carbon film adhesion to polyethylene substrates”, Diamond and Related Materials Vol. 9, 3-6, (2000), pp. 711-714.
• [7] M.R. Wertheimer, H.R. Thomas, M.J. Perri, J. Klemberg-Sapieha, L. Martinu: “Plasmas and polymers: From laboratory to large scale commercialisation”, Pure and Appl. Chem. 68 (1996), pp. 1047-1053.
• [8] L. Martinu, D. Poitras: “Plasma deposition of optical films and coatings: A review”, Journal of Vacuum Science and Technology A18 (2000), pp. 2619-2645.
• [9] R. Hauert: “A review of modified DLC coatings for biological applications”, Diamond and Related Materials 12 (2003), pp. 583-589.
• [10] Jan Burcan, Janusz Cwanek, Monika Gierzyńska-Dolna, Mieczysław Korzyński - ,,Bio-tribological aspects of lubrication of the basis of endoprosthesis of human hip joint – Trybology 4 (148), 1996, pp. 338-353.
• [11] M. Cłapa, D. Batory: „Improving adhesion and wear resistance of carbon coatings using Ti:C gradient layers”, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Vol. 20, 1 – 2 , 2007 pp. 415 – 418.
• [12] D. Batory, T. Blaszczyk, M. Clapa, S. Mitura: „Investigation of anti-corrosion properties of Ti:C gradient layers manufactured in hybrid deposition system“ Journal of Materials Science Vol. 43, 10, 2008, pp. 3385-3391.