Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Biomateriały tytanowe wytwarzane metodą hybrydową łączącą proces IBSD z obróbką w warunkach wyładowania jarzeniowego

Sobiecki J. R., Rajchel B., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

248--251

PL

W artykule przedstawiono badania mikrostruktury, odporności korozyjnej, odporności na zużycie przez tarcie powłok węglowych wytworzonych metodą IBSD na stopie tytanu Ti-6Al-4V poddanym uprzednio obróbce węgloazotowania w warunkach wyładowania jarzeniowego. Wytworzone warstwy typu Ti(CN) + Ti 2N + αTi(N) charakteryzują się dobrą odpornością na korozję i wysoką odpornością na zużycie przez tarcie, a także dobrą biozgodnością. Wykazano, że metodą IBSD można wytworzyć powłokę węglową na węgloazotowanym stopie tytanu charakteryzującą się drobnokrystaliczną budową, o dobrej przyczepności do podłoża, polepszającą odporność korozyjną i zwiększającą odporność na zużycie przez tarcie stopu Ti-6Al-4V powszechnie stosowanego w medycynie. W skład powłoki wchodzi zarówno faza diamentowa, jak i grafitowa, przy czym ilość tej pierwszej oszacowano na około 40%. Jest to warstwa perspektywiczna do zastosowań medycznych z uwagi na właściwości powłok NCD i warstwy Ti(C, N) + Ti2N + αTi(N).

EN

The paper contains the research of the microstructure, corrosion resistance, wear resistance of carbon coatings produced by IBSD method on the Ti-6Al-4V titanium alloy subjected to the carbonitriding process using the glow discharge conditions. The produced layers Ti(C, N) + Ti 2N + Ti(N) type have good corrosion resistance, high wear resistance and good biocompability. It was revealed that using the IBSD method there is a possibility to obtain carbon coating of nanocrystalline structure on carbonitrided titanium alloy which has good adhesion to the substrate. The coating improves the corrosion resistance and wear resistance of the Ti-6Al-4V titanium alloy commonly used in medicine. The investigation of carbon coating showed that there are two phases: diamond phase (about 40%) and graphite phase (about 60%). Taking into the consider the layer properties of this is a perspective layer for medical applications.

2

Modyfikacja powierzchni tytanu metodami plazmochemicznymi

Januś M., Konefał-Góral J., Małek A., Kluska S., Jonas S.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.

82--85

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją powierzchni tytanu Ti Grade 2 warstwami a-C: H i a-C:N:H oraz warstwami węgloazotku krzemu SiCxNy(H) przy zastosowaniu metody chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmowym MWCVD (2kW, 2.45GHz) oraz RFCVD (400W, 13.45MHz). W roli prekursorów gazowych zastosowano NH3, N2, CH4, H2, SiH4 oraz Ar. Określono zachowanie korozyjne w roztworze sztucznej śliny otrzymanych układów warstwa-podłoże metaliczne w porównaniu z niemodyfikowanymi metalami.

EN

The paper presents results of research on titanium Ti Grade 2 surface modification with a-C:H, a-C:N:H and silicon carbonitride SiCxNy(H) layers synthesis by plasma assisted chemical vapour deposition method MWCVD (2kW, 2.45GHz) and RFCVD (400 W, 13.45MHz). As a gas precursors NH3, N2, CH4, H2, SiH4 and Ar were used. Corrosion behaviour of obtained systems in the solution of artificial saliva determined in comparison with the unmodified metal.

3

Kształtowanie właściwości biologicznych implantowanej jonami wapnia dyfuzyjnej warstwy fosforku tytanu wytworzonej na stopie Ti6Al4V

Truszkowski J., Rajchel B., Czarnowska E., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1265-1269

PL

Tytan i jego stopy cechują się unikalną kombinacją właściwości fizykochemicznych oraz dobrą biozgodnością w środowisku tkankowym, dzięki czemu znajdują coraz szersze zastosowanie w medycynie. Główne problemy uniemożliwiające szersze wykorzystanie stopów tytanu w aplikacjach medycznych, to niska odporność na zużycie przez tarcie oraz przechodzenie składników stopowych do otaczających implant tkanek. Prace dążące do wyeliminowania tych problemów są prowadzone m.in. w kierunku wykorzystania metod inżynierii powierzchni, w tym szeroko rozwijanych w ostatnich latach technik hybrydowych. W pracy zaprezentowano wyniki badań próbek uzyskanych w wyniku procesu implantacji jonów wapnia Ca2+ w wytworzoną metodą hybrydową warstwę fosforku tytanu Ti3P na stopie tytanu Ti6Al4V. Analizowano zmiany mikrostruktury i składu chemicznego oraz wpływ procesu implantacji na topografię i właściwości warstwy fosforku tytanu. Przeprowadzono również badania biologiczne w celu ustalenia wpływu tego procesu na biozgodność i bioaktywność wytworzonego materiału. Uzyskane warstwy cechują się lepszymi właściwościami mechanicznymi niż stop tytanu, a proces implantacji wapnia zwiększa biozgodność oraz sprzyja zjawisku osseointegracji.

EN

Titanium and its alloys are characterized by a unique combination of physicochemical properties and good biocompatibility in the tissue environment, as a result they are becoming more widely used in medicine. The main problems preventing wider use of titanium alloys in medical applications are low frictional wear resistance and the migration of alloying elements into the tissues surrounding the implant. Among others, research works aimed to eliminate the above problems are employing surface engineering methods, including widely developed in recent years, hybrid techniques. The paper presents the results of research of materials obtained in the process of calcium Ca2+ ion implantation into the titanium phosphide Ti3P layer produced by hybrid method on the titanium alloy Ti6Al4V. Changes in the microstructure (Fig. 1, Fig. 2), chemical composition (Tab. 1, Fig. 3) and the impact on the topography of the implantation process (Tab. 2, Tab. 3, Fig 4, Fig. 5), as well as the mechanical properties (Tab. 4, Fig. 6) of titanium phosphide layer were analyzed. The biological tests were carried out to determine the impact of implantation process on the biocompatibility and bioactivity of the produced material (Fig. 7, Fig. 8). The obtained layers are characterized by better mechanical properties than titanium alloy, and calcium ion implantation increases the biocompatibility and promotes osseointegration.

4

Wpływ parametrów procesu PACVD na budowę i właściwości synergicznych układów SiCxNy(H)/Ti

Konefał J., Małek A., Kluska S., Jonas S., Zimowski S.

Engineering of Biomaterials

|

2010

|

Vol. 13, no. 99-101

93--97

PL

Modyfikacja powierzchni tytanu i jego stopów, poprzez nanoszenie warstw technikami plazmowymi, uważana jest za jeden z najbardziej efektywnych i skutecznych sposobów poprawy ich parametrów użytkowych. W tej pracy przedstawiamy wyniki badań nad otrzymywaniem warstw węgloazotku krzemu SiCxNy(H) na podłożu Ti Grade 2 metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmy generowanej mikrofalami (MWCVD, 2,45 GHz, 2 kW). Warstwy o różnej zawartości Si, C i N osadzano przy użyciu reaktywnych mieszanin gazowych o odpowiednio dobranym stężeniu składników: SiH4, CH4, NH3. Otrzymane materiały poddano analizie składu i budowy atomowej z zastosowaniem technik SEM/EDS i FTIR. Oceny użytkowych właściwości synergicznych układów „warstwa – podłoże” dokonano w badaniach właściwości tribologicznych.

EN

Operational parameters of titanium biomaterials may be effectively improved by application of layers of given chemical composition deposited with application of plasma techniques. This work reports the results concerning formation of SiCxNy(H) layers on Ti Grade 2 substrate. The layers were formed in plasma assisted chemical vapor deposition (PACVD system) with application of microwave (MW) plasma (MWCVD technique, 2,45 GHz, 2 kW). The layers of various Si, C and contents were obtained from reactive gas mixture of SiH4, CH4, NH3 at various ratios. The samples were subjected to chemical composition studies with SEM-EDS technique. FTIR spectra were used in the description of atomic structure of the layers. Operational properties of synergic layer-substrate systems were evaluated in the measurements of tribological parameters.

5

Odpowiedź biologiczna osteoblastów linii Soas-2 inkubowanych na warstwie Ti3P+(Ti-Ni) implantowanej jonami wapnia

Zajączkowska A., Borowski T., Rajchel B., Wierzchoń T., Czarnowska E.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 77-80

99--101

6

Bioceramiczne warstwy kompozytowe wytwarzane metodą hybrydową na stopie Ti6Al4V

Surowska B., Bieniaś J., Wierzchoń T., Ossowski M., Rokita M.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 73

15-17

7

Analytical TEM and AFM studies of nitrided multilayer titanium-base biomaterials

Czyrska-Filemonowicz A., Buffat P.A., Łucki M., Moskalewicz T., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 3

335-338

EN

The micro/nanostructure of the Ti-base alloys (Ti-1Al-1Mn and Ti-6Al-4V) nitrided under glow discharge was characterised using light microscopy, scanning- and analytical transmission electron microscopy (TEM). TEM investigations revealed a very complex multilayered microstructure produced by diffusion at 850°C and 900°C. The delta-TiN, Ti2N and alpha (N) solid solution containing up to 19 at% nitrogen were identified in the nitrided multilayer formed on Ti-1Al-1Mn alloy. The layers formed on the Ti-6Al-4V alloy contain, besides the phases mentioned above, also the Ti2AlN and other minor phases. The topography of the nitrided alloys was investigated by means of atomic force microscopy (AFM). The investigation shows that the nitrided layers present a high degree of surface development. A relationship between the microstructure of the investigated alloys, their micro-mechanical and tribological properties is established. It is shown that the improved properties are related to the presence of nanocrystalline TiN in the outmost sublayer on the top of Ti2N layers that is produced by nitriding under glow discharge on both investigated alloys.

PL

Materiałem do badań były stopy tytanu (Ti-1Al-1Mn i Ti-6Al-4V) azotowane w warunkach wyładowania jarzeniowego. Za pomocą mikroskopu świetlnego, skaningowego- i analitycznego transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM) przeprowadzono szczegółową charakterystykę mikro/nanostruktury. Badania wykonane przy użyciu TEM ujawniły złożoną mikrostrukturę warstw azotowanych wytworzonych w temperaturach 850 i 900°C. W warstwie azotowanej wytworzonej na stopie Ti-1Al-1Mn zidentifikowano następujące fazy delta-TiN, Ti2N i roztwór stały alfa (N) zawierający do 19% at azotu. Warstwa wytworzona na stopie Ti-6Al-4V oprócz w/w faz zawierała również Ti2AlN oraz inne fazy. Pomiary topografii powierzchni wykonane za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM) wykazały, że warstwy azotowane mają duży stopień rozwinięcia powierzchni. Stwierdzono występowanie wyraźnej korelacji pomiędzy mikrostrukturą azotowanych stopów tytanu, a ich właściwościami mikro-mechanicznymi i tribologicznymi. Wykazano, że poprawa tych właściwości w obu badanych stopach wynika z obecności zewnętrznej nanokrystalicznej podwarstwy TiN wytworzonej przez azotowanie w warunkach wyładowania jarzeniowego.

8

Mikrostruktura i właściwości mikromechaniczne biomateriałów tytanowych

Moskalewicz T., Rakowski W., Czyrska-Filemonowicz A.

Inżynieria Biomateriałów

|

2002

|

R. 5, nr 23-25

33-38

PL

W pracy przeprowadzono szczegółową charakterystykę mikrostruktury warstw azotowanych wytworzonych w warunkach wyładowania jarzeniowego na stopach tytanu: Ti-1Al-1Mn i Ti-6Al-7Nb. Badania cienkich folii wykonanych z przekrojów poprzecznych próbek przy użyciu transmisyjnego mikroskopu elektronowego ujawniły nanokrystaliczną strukturę zewnętrznej warstwy azotowanej. Wykorzystując metodę dyfrakcji elektronów wykonano analizę faz występujących w warstwach azotowanych. Pomiary właściwości mikromechanicznych (mikrotwardość, moduł Younga) warstw azotowanych wykazały występowanie wyraźnej korelacji pomiędzy mikrostrukturą warstw, a ich właściwościami mikromechanicznymi. Na podstawie przeprowadzonych prób "scratch-test" stwierdzono, że warstwy azotowane mają dobrą przyczepność do badanych stopów tytanów.

EN

The aim of the present work detailed characterization of the microstructure of nitrided layers produced under glow discharge conditions on two titanium-alloys: Ti-1Al-1Mn and Ti-6Al-7Nb. Transmission electron microscopy investigations of cross-sectional thin foils, showed that the external nitrided sublayer exhibits nanocrystalline structure. Phase identification within the layers, was carried out by electron diffraction. The measurements of micromechanical properties (microhardness, Young modulus) of nitrided layers showed the correlation between the microstructure of surface layers and theirs micromechanical properties. The results of "scratch-tests" experiment showed that nitrided layers exhibits a good adhesion to the surface of titanium alloys investigated.