Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Carbon-based coatings on titanium substrate, laser modifed to control endothelium cell growth

Trembecka-Wójciga Klaudia, Major Roman, Ostrowski Roman, Surmiak Marcin, Lackner Jurgen

Engineering of Biomaterials

|

2020

|

Vol. 23, no. 158 spec. iss.

61

2

The Effect of MeC Nanoparticles on the Micromechanical and Tribological Properties of Carbon Composite Coatings

Zimowski S., Kot M., Moskalewicz T.

Tribologia

|

2018

|

nr 4

157--163

EN

Nanocomposite carbon coatings composed of a nanocrystalline phase and an amorphous carbon matrix (a-C or a-C:H) are an important group of coatings for tribological applications, especially if low friction is desired. Strong adhesion between the coating and the substrate as well as the ability to carry load are particularly important in ensuring the durability of the system. In this paper, the impact of a reinforcing phase in the form of hard carbides of chromium, titanium and tungsten (MeC) on the micromechanical and tribological properties of MeC/a-C coatings were analysed. The microhardness and modulus of elasticity using the indentation method and adhesion of these coatings to the substrate in scratch tests were determined. On the basis of tribological tests, the friction coefficient and wear rate of the coatings were determined during nonlubricated sliding contact with an alumina ball. The tested nanocomposite coatings showed very good sliding properties and wear resistance. The nc-WC/a-C and nc-TiC/a-C coatings exhibit the smallest coefficient of friction (below 0.1) and the highest wear resistance. The presence of nanocrystalline carbides in the amorphous carbon matrix limits the propagation of cracks in the coatings and allows the higher load carrying capacity.

PL

Nanokompozytowe powłoki węglowe złożone z nanokrystalicznej fazy i amorficznej osnowy węglowej (a-C lub a-C:H) stanowią ważną grupę powłok do zastosowań tribologicznych, zwłaszcza jeżeli pożądane jest niskie tarcie. Silna adhezja pomiędzy powłoką i podłożem oraz zdolność do przenoszenia obciążeń stykowych są szczególnie ważne w zapewnieniu trwałości systemu. W pracy dokonano analizy wpływu fazy wzmacniającej w postaci twardych węglików chromu, tytanu i wolframu (MeC) na właściwości mikromechaniczne i tribologiczne powłok MeC/a-C. Wyznaczono mikrotwardość i moduł sprężystości tych powłok metodą indentacyjną oraz ich adhezję do podłoża w teście zarysowania. Na podstawie badań tribologicznych w niesmarowanym styku ślizgowym typu kula/tarcza wyznaczono współczynnik tarcia oraz wskaźnik zużycia objętościowego powłok. Badane powłoki nanokompozytowe wykazały bardzo dobre właściwości ślizgowe oraz odporność na zużycie. Powłoki nc-WC/a-C i nc-TiC/a-C mają najmniejszy współczynnik tarcia poniżej wartości 0,1 i największą odporność na zużycie. Obecność w amorficznej osnowie węglowej nanokrystalicznych węglików ogranicza pękanie tych powłok i umożliwia przenoszenie większych obciążeń.

3

Coatings with advanced microstructure for biomedical applications

Kot M., Major Ł., Major R., Lackner J., Pontié M.

Tribologia

|

2017

|

nr 2

77--84

EN

The paper presents the effect of the complex architecture of Cr/CrN+a-C:H coatings on their mechanical and tribological properties. These advanced coatings were compared with CrN single coatings and Cr/CrN multilayers. All of them were deposited by the magnetron sputtering technique. The conducted tests allowed nanohardness, elasticity modulus, fracture toughness, and adhesion of coatings to steel substrates to be determined. Tribological tests were carried out under dry friction and in the presence of phosphate-buffered saline PBS and foetal bovine serum FBS. For all test conditions, the friction coefficient and the wear index of the produced coatings were determined. The lowest wear and the lowest coefficient of friction are exhibited by coatings with complex Cr/CrN+a-C:H architecture. Furthermore, they are also resistant to the highly corrosive PBS environment.

PL

W pracy analizowano wpływ złożonej architektury powłok Cr/CrN+a-C:H na ich właściwości mechaniczne i tribologiczne. Porównywano je z powłokami pojedynczymi CrN i wielowarstwowymi Cr/CrN, które wytwarzano techniką magnetronowego rozpylania. Przeprowadzone badania umożliwiły określenie twardości, modułu sprężystości, odporności na pękanie i adhezji do podłoża. Testy tribologiczne przeprowadzono w warunkach tarcia suchego oraz w obecności roztworu soli fizjologicznej PBS i surowicy cielęcej FBS. Dla wszystkich warunków tarcia określono współczynnik tarcia oraz odporność na zużycie wytworzonych powłok. Najmniejszym zużyciem oraz najmniejszymi wartościami współczynnika tarcia charakteryzowały się złożone powłoki Cr/CrN+a-C:H. Przy tym są one także odporne na oddziaływanie korozyjne roztworu PBS.

4

Li-ion electrode nanocomposites with self-assembled conductive carbon layers

Molenda M., Świder J., Świętosławski M., Kochanowski A.

Polimery

|

2017

|

T. 62, nr 7-8

532--538

EN

Basing on the developed and patented technology the nanocomposite cathodes were successfully prepared in a simple and inexpensive process of wet impregnation of polymer carbon precursor followed by controlled pyrolysis. Conductive carbon layers (CCLs) derived from hydrophilic polymers in solvent-free water mediated process, significantly enhances electrical conductivity of the material and improves its thermal properties, moreover the unique pore structure of CCLs assures easy lithium ions diffusion. Proposed solution allows to explore the potential of active material and improves overall performance of Li-ion batteries.

PL

Na podstawie opracowanej i opatentowanej technologii otrzymano nanokompozyty elektrodowe Li-ion. Nieskomplikowany i niedrogi proces wytwarzania przewodzących warstw węglowych (CCL) polegał na depozycji w środowisku wodnym prekursora węglowego na powierzchni ziaren materiału aktywnego, a następnie na kontrolowanej jego pirolizie. Otrzymane powłoki węglowe z hydrofilowych polimerów w istotnym stopniu polepszają właściwości elektryczne i termiczne kompozytów elektrodowych, a jednocześnie zapewniają kanały transportu (dyfuzji) jonów litu przez powłokę węglową. Zaproponowane rozwiązanie umożliwia pełne wykorzystanie korzystnych właściwości materiału aktywnego i poprawia ogólne parametry pracy ogniw litowo-jonowych.

5

Tribologiczne powłoki węglowe o zaawansowanej mikrostrukturze

Kot M., Major Ł., Wiązania G., Lackner J.

Hydraulika i Pneumatyka

|

2017

|

nr 1-6

18--21

6

Tribological properties of Ti/A-C:H nanocomposite carbon based coatings

Kot M., Major Ł., Lackner J., Chronowska-Przywara K.

Tribologia

|

2016

|

nr 3

109--117

EN

The paper presents the results of mechanical and tribological tests of Ti/a-C:H nanocomposite carbon coatings and a-C:H hydrogenated carbon coating. All coatings were deposited by magnetron sputtering technique at various acetylene gas flows in a vacuum chamber, resulting in different coatings properties. The conducted study determines hardness, elasticity modulus, fracture resistance, and tribological properties – wear and friction coefficient of deposited coatings. The lowest wear and coefficient of friction were exhibited coatings deposited at higher acetylene flows, 15-20 sccm. However, they are atch testing is several times smaller than in a case of softer coatings deposited at lower acetylene flow up to 10 sccm.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mechanicznych i tribologicznych nanokompozytowych powłok węglowych Ti/a-C:H, które porównywano z właściwościami powłok węglowych a-C:H. Powłoki wytwarzano techniką magnetronowego rozpylania przy różnym przepływie acetylenu od 1 do 20 sccm przez komorę próżniową, co skutkowało różnymi właściwościami powłok. Przeprowadzone badania umożliwiły określenie twardości, modułu sprężystości, odporności na pękanie oraz właściwości tribologicznych – wskaźnika zużycia i współczynnika tarcia wytworzonych powłok. Najmniejszym zużyciem oraz najmniejszymi wartościami współczynnika tarcia charakteryzowały się powłoki wytworzone przy największych przepływach acetylenu 15–20 sccm. Natomiast są one kruche, a obciążenie krytyczne określone w teście zarysowania jest kilkukrotnie mniejsze niż dla miększych powłok osadzanych przy przepływie acetylenu do 10 sccm.

7

Tribologia powłok węglowych w podwyższonej temperaturze

Kot M., Zimowski S., Major Ł., Chronowska-Przywara K., Rakowski W.

Tribologia

|

2015

|

nr 3

55--64

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mechanicznych i tribologicznych powłok węglowych a-C, a-C:H i a-C:N. Właściwości tribologiczne takich powłok wciąż nie są dostatecznie rozpoznane, zwłaszcza w przypadku analiz prowadzonych w podwyższonych temperaturach. W ramach pracy analizowano właściwości mechaniczne – twardość i moduł sprężystości oraz właściwości tribologiczne – wskaźnik zużycia i współczynnik tarcia w temperaturze 20ºC i 300ºC. Najtwardszą z powłok okazała się powłoka a-C – 17 GPa, a najmiększą a-C:H – 7GPa. Testy tribologiczne w temperaturze pokojowej wykazały, że współczynnik tarcia jest najmniejszy dla powłoki a-C, a najwyższy dla a-C:N – odpowiednio m = 0,05 i 0,24. Najniższe wartość wskaźnika zużycia zmierzono także dla powłoki a-C. Natomiast w temperaturze 300ºC najlepszą okazała się powłoka uwodorniona a-C:H, dla której zużycie było tylko nieznacznie wyższe niż w temperaturze pokojowej, a współczynnik tarcia wynosił 0,04. Zużycie powłoki a-C:N jest 20-krotnie większe niż powłoki a-C:H, chociaż współczynnik tarcia w całym zakresie 20 000 cykli testu tribologicznego wynosił tylko 0,05. Natomiast powłoka a-C w warunkach przeprowadzanego testu została całkowicie zniszczona już po 7000 cykli.

EN

The paper presents the results of the mechanical and tribological coatings of carbon a-C, a-C:H and a-C:N coatings. The hardest coatings H = 17 GPa is a non-hydrogenated a-C coating, while the softest one is a-C:H - 7 GPa. Tribological tests performed at 20°C exhibited the lowest coefficient of friction 0.05 for the a-C coating. In a case of this coating, the lowest value of wear index was also measured. The hydrogenated and nitrogenated coatings have higher friction m = 0.14 and 0.24 respectively. However, the wear of these coatings was higher than for a-C, but it was still at low level comparing to typical ceramic coatings. In contrast, the hydrogenated a-C:H coating exhibited the best wear resistance at 300°C. The wear index was only 50% higher than at room temperature and the friction coefficient varied within the range of 0.03-0.05. The nitrogenated coating a-C:N has 20 times higher wear than the a-C:H coating, although the friction coefficient was only 0.05 over the whole test duration – 20000 cycles. The best coating (a-C) at in room temperature was the worst at elevated temperatures. This coating was completely destroyed after 7000 cycles.

8

Opracowanie procedury otrzymywania kompozytów LiFePO4-C o wysokiej aktywności elektrochemicznej w ogniwach typu Li-ion

Baster D., Zając W., Molenda J.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 1

76--80

PL

W pracy przedstawiono opis syntezy nanometrycznego LiFePO4 oraz przygotowania na jego bazie kompozytu z dodatkiem węgla do zastosowania jako materiał katodowy w ogniwach Li-ion. Badano trzy metody wprowadzania dodatku węglowego: rozcieranie w moździerzu, mielenie w młynie oraz pirolizę żywicy nowolakowej. Na bazie otrzymanych kompozytów przygotowano ogniwa elektrochemiczne typu Li|Li+|LixFePO4. Dla tak skonstruowanych ogniw wyznaczono charakterystyki woltamperometryczne, pojemność właściwą materiału katodowego, odwracalność pracy ogniwa oraz stabilność podczas cyklicznego ładowania i rozładowania. W przypadku zastosowania materiału uzyskanego przez rozcieranie w moździerzu uzyskano ogniwa o napięciu ładowania i rozładowania odpowiednio 3,46 V i 3,50 V, pojemności rozładowania 166 mAh•g-1, odwracalności około 98% i stabilnej pracy w ciągu pierwszych dziesięciu cykli ładowania-rozładowania.

EN

This work presents procedures of the nano-sized LiFePO4 synthesis and preparation of LiFePO4-based composite cathode material with carbon addition for Li-ion batteries. Three methods of preparing the LiFePO4-C composite materials were investigated: grinding in an agate mortar, mechanical milling and pyrolysis of novolac resin. The obtained powders were applied as cathode materials in Li|Li+|LixFePO4-type cells. Cyclic voltammetry, specific capacity of the cathode material, reversibility and stability during charge-discharge cycles measurements were carried out to characterize electrochemical properties of the cells. The LiFePO4-C cathode material prepared by grinding in the mortar showed stable voltage of 3.46–3.50 V during charge and discharge cycling. The discharge capacity was about 166 mAh•g-1 with reversibility around 98% and high stability of capacity within the first ten cycles.

9

Właściwości przeciwzużyciowe powłok węglowych wytwarzanych na podłożu PEEK

Kaczorowski W.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

472--476

PL

Powłoki węglowe (DLC - diamentopodobne, NCD - nanokrystalicznego diamentu) to materiał o dobrze poznanych właściwościach biologicznych, dzięki którym odnajduje zastosowanie w wielu dziedzinach medycyny m.in. W ortopedii, neurochirurgii czy kardiochirurgii. Wykorzystuje się je z powodzeniem w modyﬁkacjach powierzchni metalicznych i polimerowych. Praca jest poświęcona badaniom nad powłokami węglowymi wytworzonymi na podłożu polimerowym PEEK (polieteroeteroketon), który jest wykorzystyany do budowy dysku zastawki sztucznego serca. Powłoki węglowe wytwarzano w plazmie metanowej z wykorzystaniem etapu wstępnej obróbki plazmowej polimerów w atmosferze wodoru, tlenu, argonu, azotu oraz metanu. Analizę rozwinięcia zmodyﬁkowanej powierzchni pod wpływem zastosowanych parametrów procesów wykonano z wykorzystaniem mikroskopu sił atomowych AFM. Najmniejszymi parametrami chropowatości zbliżonymi do podłoża bez modyﬁkacji charakteryzowały się próbki modyfikowane początkowo w plazmie metanowej, azotowej i argonowej. Pokazano, jak wpływają różne gazy doprowadzane do wstępnego procesu obróbki plazmochemicznej na właściwości tribologiczne uzyskiwanych powłok węglowych z wykorzystaniem dwóch rodzajów plazmy: radiowej RF i dwuczęstotliwościowej (mikrofalowo-radiowej) MW/RF. Do badań tribologicznych zastosowano tester T-11M pracujący w skojarzeniu kulka ceramiczna ZrO2-tarcza ze zmodyﬁkowanym lub nie podłożem PEEK. Uzyskane wyniki tribologiczne pokazują wpływ wstępnego przygotowania podłoży i rodzaju zastosowanej plazmy na wartości współczynnika tarcia oraz wskaźnik zużycia. Zastosowane modyﬁkacje pozwoliły na ograniczenie wartości współczynnika tarcia od wartości 0,4 (charakterystycznej dla podłoża PEEK bez modyﬁkacji) do wartości 0,3 (dla powłok wytworzonych w plazmie MW/RF) albo nawet 0,26 (dla powłoki węglowej wytworzonej w plazmie RF Z wykorzystaniem azotu do wstępnego procesu obróbki). W pracy dokonano porównania wskaźnika zużycia dla podłoży bez modyﬁkacji i po zmodyﬁkowaniu powłokami węglowymi. Najlepszą odpornością na zużycie charakteryzowały się powłoki wytworzone w plazmie częstotliwości RF. W ich przypadku obserwowano nawet ponad 35-krotne zmniejszenie wartości wskaźnika zużycia (w odniesieniu do niemodyﬁkowanego PEEK-u). W pracy dokonano także analizy charakteru zużycia powłok i podłoża polimerowego.

EN

Due to its well-studied biological properties, carbon coating (DLC - diamond like-carbon, NCD - nanocrystalline diamond) is used in many areas ofmedicine such as: orthopedics, neurosurgery and cardiosurgery. Recently, this ﬁlm can be successfully applied to the modiﬁcation of metallic or polymeric surface. In this work, we report the properties ofcarbon coating deposited on the polymer substrate PEEK (Polyetheretherketone), which is applied to the artiﬁcial heart valve disc. During the research the modiﬁcation of PEEK's surface using the manufacturing of DLC ﬁlms on samples in different pre-treatment environments such as nitrogen, oxygen, argon and hydrogen and pure methane atmosphere was performed. On the basis of AFM test results it can be stated than the lowest surface development characterizes the samples manufactured in process pre-treatment with methane, nitrogen and argon . In this study, inﬁuence of the gases and applied CVD technique (radio frequency or microwave/ radio frequency) on the tribological properties carbon layers were presented. The tribological test was performed on the Tribotester T-11 M. During the investigation the modified specimens or a control sample of pure PEEK, which were used as rotating discs. As a counter-specimen the ball made of zirconium dioxide ZrO2 of a diameter 1/4 inch was used. In presented paper the inﬁuence of different gas additives while pre-treatment process and type of plasma on the friction coefﬁcient (COF) and specific wear rate were described. It was shown possible to reduce the friction coefﬁcient from 0.4 for PEEK substrate to 0.3 (for MW/RF carbon coatings) or even 0.26 (for RF carbon coating manufactured with nitrogen pre-treatment process). In this work, comparison of speciﬁc wear rate between the PEEK substrates with and without modiﬁcation was presented. The best wear resistance was achieved by coating deposited in RF plasma. In this case, 35-fold decrease in the value of speciﬁc wear was obtained. The present work involves the wear analysis of the substrates.

10

Wstępna analiza właściwości powłok węglowych wytwarzanych za pomocą metody MW/RF na powierzchni pirolitycznego węgla

Król A., Kaźmierczak T., Kaczorowski W.

Engineering of Biomaterials

|

2011

|

Vol. 14, no. 105

13-19

PL

W prezentowanej pracy przedstawiono wstępną analizę możliwości wytwarzania powłok węglowych z wykorzystaniem metody MW/RF PACVD na powierzchni pirolitycznego węgla (PyC). Modyfikacja tego materiału ma wpłynąć na poprawę jego biokompatybilności, a także zagwarantować jak najlepsze właściwości fizyko-mechaniczne. Oceny wytworzonych powłok dokonano z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej, urządzenia do pomiaru kąta zwilżania oraz tribotestera. Procesy modyfikacji próbek z PyC przeprowadzone zostały ze zmiennym czasem wytwarzania (5 lub 30 min), a szczególną uwagę zwrócono na wpływ ujemnego potencjału autopolaryzacji. Zaprezentowane wyniki pokazały wpływ czasu procesów modyfikacji na uzyskiwaną morfologię powierzchni. Okazało się, że najkrótsze procesy umożliwiają uzyskanie najmniej rozwiniętej powierzchni, natomiast przy dłuższych procesach morfologia powierzchni była zbliżona do powierzchni próbek PyC bez modyfikacji. Każda z zastosowanych modyfikacji wpłynęła na zmianę kąta zwilżania oraz wartości swobodnej energii powierzchniowej (SEP). Dla krótkich procesów wartości SEP wynosiły około 45 mJ/m2 a w przypadku długich procesów parametr ten ulegał nieznacznemu obniżeniu do wartości około 43 mJ/m2. Wytworzone powłoki węglowe w większości gwarantowały obniżenie współczynnika tarcia, najniższe jego wartości (około 0,12) uzyskano dla procesów pięciominutowych. Na podstawie zaprezentowanych wyników można wywnioskować, że najbardziej obiecujące są modyfikacje PyC z zastosowaniem krótkich czasów wytwarzania przy ujemnym potencjale autopolaryzacji około -500 V. Aktualnie trwają dalsze prace mające na celu optymalizację powłok węglowych na podłożu pirolitycznego węgla.

EN

In this paper a preliminary analysis of deposition of carbon coatings on the surface of pyrolytic carbon using MW/RF PACVD method is presented. Modification of this material is intended to improve its biocompatibility and provide good physical and mechanical properties. Evaluation of deposited films was performed using scanning electron microscopy, wettability angle measuring device and tribotester. Deposition processes were focused on the influence of bias voltage, conducted using two deposition times (5 and 30 minutes). Results showed the influence of deposition time on samples surface morphology. Less extended surfaces were obtained during short time of deposition process. 30 minute processes resulted in surface morphology similar to unmodified PyC. Each modification influenced changes in wettability angles and the value of surface free energy (SFE). After short plasma processes SFE was around 45 mJ/m2, in the case of longer processes this value decreased slightly to 43 mJ/m2. Most of the samples showed lower friction coefficient (CoF) compared to unmodified pyrolytic carbon. Lowest CoF values (about 0.12) were obtained during 5 minutes processes. On the basis of shown research it can be concluded that most promising are short time modifications of PyC using -500 V bias voltage. Further research is currently taking place, which is meant to improve carbon films deposited on pyrolytic carbon substrate.

11

Graphite-like and polymer-like carbon films formation from Graphite-like and polymer-like carbon films formation from Ar/C2H2 at atmospheric pressure by plasma jet

Grigonis A., Marcinauskas L., Valinčius V.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 7

72-74

EN

A carbon films were deposited on the steel substrates from argon-acetylene gas mixture at atmospheric pressure by plasma jet chemical vapor deposition. The Ar/C2H2 gas volume ratio was 150:1, while the distance between plasma torch nozzle exit and the samples was 0.005-0.02 m. Scanning electron microscopy analysis revealed that the growth rate and surface roughness of the coatings increases with the distances. The hydrogen and oxygen concentrations (RBS, ERD data) in the films increase with the increase of the deposition distance. Raman spectroscopy indicated that the film prepared at 0.005 m has the highest sp3 C-C fraction, while the coating deposited at 0.02 m consist from polymeric CHx bonds.

PL

Na substratach stalowych osadzano powłoki węglowe z gazowej mieszaniny argonu i-acetylenu poprzez wspomagane plazmowo chemiczne osadzanie z fazy gazowej przy ciśnieniu atmosferycznym. Stosunek objętościowy gazów w Ar/C2H2 wynosił 150:1, a odległość pomiędzy wylotem palnika plazmowego i próbkami – 0,005-0,02 m. Skaningowa mikroskopia elektronowa wykazała, że szybkość wzrostu i szorstkość powłok rosną wraz z odległością. Koncentracje wodoru i tlenu (dane RBS i ERD) w powłokach rosną wraz ze wzrostem odległości osadzania. Spektroskopia ramanowska wykazała, że powłoka osadzona z odległości 0,005 m miała najwyższą zawartość sp3 C-C , podczas gdy powłoka osadzona z odległości 0,02m składała się z polimerowych wiązań CHx.

12

Wytwarzanie i właściwości cienkich powłok węglowych modyfikowanych wolframem

Czyżniewski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 6

772-775

PL

W artykule opisano urządzenie oraz scharakteryzowano proces wytwarzania techniką impulsowego reaktywnego rozpylania magnetronowego (MAG) cienkich, tzn. o grubości kilku mikrometrów, powłok węglowych modyfikowanych wolframem w warunkach przemieszczania pokrywanych podłoży w komorze roboczej. Powłoki wytwarzane w takich warunkach mają budowę wielowarstwową, składającą się z wielu warstw W-C:H i a-C:H, a grubość poszczególnych warstw i ich liczba zależą między innymi od prędkości obrotowej planetarnego uchwytu podłoży. Scharakteryzowano skład chemiczny i fazowy, strukturę oraz właściwości mechaniczne i tribologiczne powłoki W-C:H/a-C:H, składającej się z kilkuset warstw oraz średniej zawartości wolframu ok. 4% at., wytworzonej na stalach utwardzonych objętościowo i powierzchniowo. Testy tribologiczne przeprowadzone w warunkach ślizgowego tarcia technicznie suchego pokazały, że skojarzenia tarciowe powyższej powłoki ze stalą 100Cr6 pokrytą powłoką, stalami 100Cr6, i X39Cr13, ceramikami Al2O3 i Si3N4 oraz węglikiem wolframu (WC), charakteryzują się niskim współczynnikiem tarcia (poniżej 0,12) oraz wysoką odpornością na zużycie przez tarcie, zarówno powłoki, jak i materiałów współpracujących. Wysoka adhezja i odporność na pękanie opracowanej powłoki W-C:H/a-C:H oraz korzystne właściwości tribologiczne ślizgowych skojarzeń tarciowych z jej udziałem wskazują, że może być ona zastosowana do pokrywania niektórych elementów węzłów ciernych maszyn i w efekcie do podwyższenia ich sprawności i trwałości.

EN

The deposition system and process characterization of pulsed magnetron sputtering of thin, i.e. several microns thick, tungsten containing karbon coatings, deposited with substrate rotation in chamber, are presented in his paper. The coatings deposited in such manners have multilayer structure consisting of many layers of W-C:H and a-C:H, and the layer thickness depends on speed rotation of planetary system of substrate holder. The microstructure, chemical and phase composition, as well as mechanical and tribological properties of multilayer W-C:H/a-C:H coating with about 4 at.% content of tungsten, deposited on hardened steel, were investigated. The sliping dry friction tribological tests showed that frictional contacts of coating with coating, 100Cr6 and X39Cr13 steels, Al2O3 i Si3N4 ceramics and tungsten carbide (WC), characterize with low friction coefficient (below 0.12) and low wear rate, of both coating and interacting materials. The high adhesion and crack resistance of W-C:H/a-C:H coating, as well as favourable tribological properties of frictional sliding contacts of W-C:H/a-C:H coating against various materials shows, that presented coating can be used to coat some bearings elements of machines and in effect to improve their performance.

13

Ocena stanu biżuterii metalicznej z powłoką węglową w badaniach in vivo

Bociąga D.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 76

28--32

PL

Tworzywa metaliczne stanowią szeroką gamę produktów, które służą człowiekowi w każdym aspekcie życia. Odpowiednie właściwości biologiczne oraz optymalne parametry biomechaniczne sprawiają, iż tworzywa metaliczne są wciąż bardzo szeroko stosowane. Są to nie tylko wyroby o charakterze mechanicznym. Równie istotne są te wykorzystywane na biomateriały, które posiadają zespół cech zapewniających im jak największą biozgodność i biofunkcjonalność. To właśnie z biomateriałów wykonuje się produkty, z którymi organizm ludzki ma kontakt bezpośredni, takie jak: implanty medyczne, narzędzia chirurgiczne, czy wyroby jubilerskie, które bardzo powszechnie ozdabiają niemal każdą część ludzkiego ciała. Biżuteria przeznaczona do zdobienia ciała to szczególny rodzaj tworzyw metalicznych.Ozdoby, będące wyrobami metalicznymi, mają bezpośredni kontakt z żywą tkanką. Stanowią zatem swego rodzaju biomateriały, które powinny spełniać wymogi im adekwatne. Jednak wstępne badania i doniesienia literaturowe wskazują, że nawet biomateriały, powszechnie uważane za nietoksyczne i bezpieczne dla organizmu, mogą uwalniać jony pierwiastków składowych podłoża, wpływając na utrudniony proces gojenia się ran, inicjując odczyny alergiczne, mogą także odkładać się w narządach wewnętrznych (metaloza) a przez to prowadzić do upośledzenia czynności komórek organizmu. Niniejsza praca jest krótkim przeglądem stanu wiedzy w zakresie wyrobów jubilerskich używanych do zabiegów zdobienia ciała oraz weryfikacją oddziaływania organizmu żywego na ozdoby z tworzyw metalicznych z powierzchnią modyfikowaną powłokami węglowymi.

EN

The metallic materials make a wide spectrum of products, which are useful for people in any aspect of life. Suitable biological properties and optimal biomechanical parameters make, that metallic materials are still very broadly applied. Those are not only mechanical products. Also these, which are used as a biomaterials, are very important for the sake of biocompatibility and bio-functionality. Articles staying in a direct contact with living organism, like for example: medical implants, surgical tools or jewellery, which decorates almost each part of human body, should be made of biomaterials. Jewellery is a special kind of metallic materials. They have a contact with tissues and thus constitute a special kind of biomaterials, which should fulfil the requirements adequate for them. The preliminary research and literature reports show that even biomaterials, generally pointed as non-toxic and safe, can release ions of background‘s elements and thus influence the wound healing process making it more difficult, initiate the allergic response or cause the metalosis. Present work is a short review of state of the art in the range of jewellery being in use as materials for body modification procedures. It is also a verification of interaction between living organism and metallic materials with carbon coating on the surface.

14

Improving adhesion and wear resistance of carbon coatings using Ti:C gradient layers

Cłapa M., Batory D.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 20, nr 1-2

415-418

EN

Purpose: Very interesting combination of mechanical, physical and chemical properties of carbon films results in may possibilities of their industrial applications. Unfortunately the area of their usability is restricted due to poor adhesion caused by high internal stress. This problems are being solved using many different techniques including the deposition of Me:C (metal containing) gradient layers. A new deposition system allowing for simultaneous radio frequency plasma activated chemical vapour depostion (RF PACVD) and DC magnetron sputtering is presented in this paper. Design/methodology/approach: Ti:C gradient carbon layers were deposited on steel in a hybrid deposition chamber, employing radio frequency (13.56 MHz) plasma and DC magnetron sputtering. Layers with different thicknesses obtained by varied deposition parameters were examined. Friction coefficients and wear resistances were measured using the ball-on-disc method. Findings: Presented hybrid deposition system makes it possible to obtain thicker and still well adherent layers. Wear resistance was also improved noticeably and became several times better then for carbon layers with the same friction parameters. Research limitation/implications: Owed to the plasma based deposition method is the difficulty in covering complicated shapes. Use of materials other than titanium as a magnetron target, although certainly possible, is not covered in this paper. Practical implications: Ti:C gradient layers offer better wear resistance and allow for obtaining thicker carbon layers important in many tribological applications. They can be used where low friction coefficients are required. Originality/value: The combination of plasma deposition and magnetron sputtering in one process. This allows us to obtain varied gradients of chemical and phase composition in the deposited layers.

15

Nanocrystalline diamond, its synthesis, properties and applications

Mitura S., Mitura K., Niedzielski P., Louda P., Danilenko V.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 16, nr 1-2

9--16

EN

Purpose: Carbon constitutes a principal component of a living organism. A man, weighting 100 kg, carries in his body approximately 12 kg of pure carbon. In the nature, carbon occurs in several allotropic forms, such as diamond, graphite (including nanotubes and fullerenes) and carbines. A new type of carbon material, nanocrystalline diamond formed by the decomposition of methane in a process of radio frequency plasma activated chemical vapor deposition (RF PA CVD) is presented. Design/methodology/approach: Nanocrystalline diamond (NCD) films were synthesized with a new method, employing dense radio frequency plasma. The idea consists in a decomposition of methane in radio frequency (13.56 MHz) plasma. Findings: One of the most important property of NCD is the protection living organism between the metalosis. NCD forms the barrier diffusion between implant and human environment. Practical implications: Advanced medical studies, concerning a use of medical implants coated with nanocrystalline diamond enabled their practical applications. Originality/value: The most interesting property of diamond is the fact that it can play the role of electrodonor. This is directly associated with the new type of bioactivity, exhibiting by diamond.

16

Growth of cells on carbon coatings manufactured in new MW/RF reactor

Subrtova I., Grausova L., Bacakova L., Kaczorowski W.

Inżynieria Biomateriałów

|

2006

|

R. 9, nr 56-57

19-21

EN

Due to unique physico-chemical properties and good biocompatibility are carbon layers considered to be promising material for wide field of biomedical applications. In this study, carbon films were manufactured in microwave and radio frequency plasma reactor using dual frequency method (MW/RF PCVD - microwave and ratio frequency plasma chemical deposition). Four various processes of deposition were used for preparation layers on substrates of medical stainless steel AISI 316 L. On samples of all four processes, growth and adhesion of cells were observed.

17

Powłoki węglowe dla kardiochirurgii - badania wstępne

Mania R., Obłąkowska D., Błażewicz S.

Inżynieria Biomateriałów

|

2001

|

R. 4, nr 17-19

42-45