Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Study of the Mechanical and Antibacterial Properties of Surface Modified Steel for Medical Applications

Taratuta Anna, Lisoń-Kubica Julia, Kazek-Kęsik Alicja, Antonowicz Magdalena, Basiaga Marcin

Tribologia

|

2023

|

nr 2

85--95

EN

Various types of metal implants, both in Poland and worldwide, are mainly manufactured from stainless steel due to their biocompatibility, strength, and relatively low price. However, any such procedure involves the risk of peri-implant infection, stimulated, among other things, by the formation of a bacterial biofilm on the surface of the implant. In this paper, several methods of modifying the surface of steel for medical applications were proposed, such as mechanical polishing, electropolishing, sandblasting, and the application of a thin surface layer. This was followed by a series of physicochemical and biological tests. The results indicate that the titanium nitride coating improved corrosion resistance and reduced bacterial adhesion on the surface. No significant improvement in abrasion was observed, and the adhesion of the coating closely depended on the method of preparation.

PL

Implanty metalowe, zarówno w Polsce, jak i na świecie, produkowane są głównie ze stali nierdzewnej ze względu na jej biokompatybilność, wytrzymałość i stosunkowo niską cenę. Jednak każdy tego rodzaju zabieg wiąże się z ryzykiem powstania zakażenia okołowszczepowego, stymulowanego m.in. powstawaniem biofilmu bakteryjnego na powierzchni implantu. W pracy zaproponowano kilka metod modyfikacji powierzchni stali do zastosowań medycznych, takich jak polerowanie mechaniczne, elektropolerowanie, piaskowanie oraz nałożenie cienkiej warstwy powierzchniowej. Następnie przeprowadzono szereg badań fizykochemicznych i biologicznych. Wyniki wskazują, że powłoka azotku tytanu poprawiła odporność na korozję oraz ograniczyła adhezję bakterii na powierzchni. Nie zaobserwowano znaczącej poprawy ścieralności, a adhezja powłoki ściśle zależała od metody jej przygotowania.

2

The Effect of Titanium Nitride Thickness as a Support Layer for Carbon Nanotubes Growth

Ramli Muhammad M., Osman Nurul H., Darminto D., Abdullah Mohd Mustafa Al Bakri

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 3

963--966

EN

The effect of titanium nitride (TiN) thickness as the support layer for carbon nanotubes (CNTs) growth was investigated by depositing three different thicknesses: 20 nm, 50 nm and 100 nm. This TiN support layer was deposited on SiO2 pads before depositing nickel (Ni) as the catalyst material. The Ni distribution on different TiN thicknesses was studied under hydrogen environment at 600°C. Then, the samples were further annealed at 600°C in acetylene and hydrogen environment for CNTs growth. The results show that, the optimum TiN thickness was obtained for 50 nm attributed by the lowest D to G ratio (0.8).

3

Effect of mechanical activation on carbothermic reduction and nitridation of titanomagnetite concentrates

Wen Xiaojin, Yu Wen, Zeng Danliang, Zhu Liang Liang, Chen Jiangan

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2021

|

Vol. 57, iss. 5

33--45

EN

The carbothermic reduction and nitridation process of titanomagnetite concentrates with the help of mechanical activation were investigated by particle size analysis, thermodynamic calculation, thermogravimetric analysis, X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy, and energy-dispersive spectroscopy analysis. The thermogravimetric and X-ray diffraction results indicated that either the reduction of iron oxide or the reduction and nitridation of M3O5 to TiN could be promoted significantly with the increase in activation time. The results obtained from scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy showed that, when samples were not activated, chunks of and thin M3O5 were derived from the reduction of ilmenite and titanomagnetite. They were severely sintered with impurities to form a dense structure. As a result, M3O5 was difficult to be converted to TiN, especially chunks of M3O5. However, when samples were activated, the sintering degrees of the impurity and M3O5 were mitigated, and the particle size of the iron as a medium for delivering C to M3O5 was decreased in the roasted product. This condition enhanced the diffusion of C to the surface of M3O5. Meanwhile, the bulk of ilmenite was broken in the activation process, which prevented the formation of chunks of M3O5. Thus, the conversion of M3O5 to TiN was promoted.

4

Efekt mechanicznej syntezy na mikrostrukturę kompozytów na osnowie miedzi umacnianych cząstkami azotku tytanu. Wytwarzanie i właściwości Cu-5% wag. TiN

Franczak Aleksandra, Karwan-Baczewska Joanna

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2021

|

Vol. 88, nr 2

2--7

PL

W artykule przedstawiono sposób wytworzenia kompozytów na osnowie miedzi umacnianych dodatkiem 5% wag. azotku tytanu. W tym celu zastosowano proces mechanicznej syntezy (MA) i iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Zaobserwowano, że 10-cio godzinny proces mechanicznej syntezy doprowadził do utworzenia się struktury płatkowej mieszanki kompozytowej Cu-TiN. Cząstki azotku tytanu znajdują się wewnątrz plastycznej osnowy, jednakże ich rozmieszczenie nie jest w pełni równomierne. Artykuł przedstawia mikrostrukturę mieszanki kompozytowej uzyskanej zarówno podczas mechanicznej syntezy jak i po jej zakończeniu, a także mikrostrukturę uzyskanych spieków po procesie iskrowego spiekania plazmowego. Zamieszczono wyniki dotyczące gęstości, twardości i przewodności elektrycznej kompozytów.

EN

In the presented work, Cu matrix composites reinforced with 5% wt. of TiN were prepared by mechanical alloying (MA) and spark plasma sintering (SPS) method. During experiments it was observed that 10 hours of MA lead to a flake-like particle morphology. Titanium nitride particles are located inside copper matrix but their distribution is not completely homogeneous. This article shows microstructure of the powders during and after MA as well as SPS method. Density, hardness and electrical conductivity of the composites are also presented.

5

Research into the process of spraying complex titanium and zirconium nitride on structural steel and reaction times relating to the final finish and quality obtained

Gumen Olena, Ujma Adam, Kruzhkova Mariia

Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym

|

2021

|

Vol. 10 Nr 1

71--76

EN

This article presents a literature review into the current state of the theory and practice of spraying complex titanium and zirconium nitride on steel P6M5, as well as a study of the effect of spraying time on the structural and mechanical characteristics of the applied coating. With the help of microstructural analysis and the measurement of the mechanical properties of the sprayed layers, it was found that the size of the voids and their number per unit surface area decreases with the spraying time. The highest values of hardness and crack resistance of the coating were obtained during the technological process - 15 minutes. It was found that the duration of vacuum-condensation spraying with Ti-Zr-N alloy significantly increases the wear resistance of structural steels, and the best results among the considered parameters showed a sample with a spraying time of 15 min, this figure can be considered optimal.

6

Wetting properties of titanium oxides, oxynitrides and nitrides obtained by DC and pulsed magnetron sputtering and cathodic arc evaporation

Čolović Božana, Kisić Danilo, Jokanović Bojan, Rakočević Zlatko, Nasov Ilija, Trajkovska Petkoska Anka, Jokanović Vukoman

Materials Science Poland

|

2019

|

Vol. 37, No. 2

173--181

EN

Thin films of titanium oxides, titanium oxynitrides and titanium nitrides were deposited on glass substrates by the methods of direct current (DC) and pulsed magnetron sputtering and cathodic arc evaporation. Phase analysis of the deposited films by X-ray diffraction (XRD) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) showed the presence of phases with various Ti oxidative states, which indicated a high concentration of oxygen vacancies. The films morphology was investigated by scanning electron microscopy (SEM). Investigations of the films wettability, either with water or ethylene glycol, showed that it depends directly on the concentration of oxygen vacancies. The wettability mechanism was particularly discussed.

7

Wpływ kompozytowych dyfuzyjnych warstw azotku tytanu na właściwości użytkowe stopu magnezu AZ91D

Tacikowski M., Wątła A., Betiuk M., Smolik J., Senatorski J., Wierzchoń T.

Inżynieria Powierzchni

|

2017

|

nr 2

48--55

PL

Przedmiotem pracy były badania weryfikujące nowe koncepcje w obszarze projektowania kompozytowych dyfuzyjnych warstw azotku tytanu wytwarzanych na stopie magnezu AZ91D celem poprawy jego właściwości użytkowych w zakresie odporności korozyjnej i tribologicznej. W pracy przedstawiono porównanie wyników badań struktury i właściwości użytkowych trzech wariantów kompozytowych dyfuzyjnych warstw azotku tytanu wytwarzanych na stopie AZ91D w oparciu o opracowane innowacyjne hybrydowe rozwiązania inżynierii powierzchni łączące metody PVD z uszczelniającą obróbką hydrotermiczną. Badaniom poddano warstwy powierzchniowe w wariantach: a) wielowarstwy typu (TiN/Ti)x8 składającej się z naprzemiennie ułożonych cienkich podwarstw azotku tytanu i tytanu; b) warstwy typu TiN-Ti-Al złożonej z zewnętrznej warstwy azotku i uprzednio wytworzonych podwarstw tytanu i aluminium; c) warstwy nowego rodzaju typu (TiN/Ti)x8-Ti-Al łączącej oba warianty, zbudowanej z zewnętrznej wielowarstwy (TiN/Ti)x8 i podwarstw tytanu i aluminium. W efekcie przeprowadzonych badań wykazano optymalny wpływ warstw typu (TiN/Ti)x8-Ti-Al na stopie AZ91D na właściwości użytkowe stopu, który przejawia się skutecznym zwiększeniem odporności korozyjnej i tribologicznej, a w szczególności uzyskaniem szerokiego zakresu pasywnego z dodatnim potencjałem przebicia na poziomie przewyższającym +2000 mV i odpornością na zużycie przez tarcie porównywalną z odpornością stali łożyskowej typu 100Cr6.

EN

The aim of the present study was to verify new concepts in development of titanium nitride composite diffusive layers produced on AZ91D magnesium alloy in order to improve performance properties, in particular corrosion and wear resistance. The composite layers were produced by a hybrid method, which combine the layers deposition using PVD processes and hydrothermal tightening. The microstructure and the effect of three variants of the composite layers on the corrosion and wear resistance of AZ91D alloy were examined. These variants were: a) (TiN/Ti)x8 type multilayer layer composed of titanium nitride/titanium sub-layers system; b) TiN-Ti-Al type layer of titanium nitride outside layers with titanium and aluminum sub-layers: c) (TiN/Ti)x8-Ti-Al new type of the composite layer that combine both other type of the composite layers built of (TiN/Ti)x8 outside titanium nitride multilayer with titanium and aluminum sub-layers. The result of the investigation indicate that the optimum effect on the increase of the performance properties of AZ91D alloy exhibits the (TiN/Ti)x8-Ti-Al type layer. This is manifested by the appearance of a large passive range with a positive break down potential, higher than +2000 mV and wear resistance comparable to the resistance of the 100Cr6 bearing steel.

8

Mechanical properties of hot-pressed Si3N4-TiN grain composites

Dubiel A.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

494--495

PL

W pracy zbadano właściwości mechaniczne kompozytów ziarnistych Si3N4-TiN otrzymywanych metodą prasowania na gorąco z komercyjnych proszków. Drobnoziarnisty azotek tytanu był homogenicznie rozmieszczony w mikrostrukturze spieków. Zaobserwowano poprawę wytrzymałości na zginanie materiałów. Odporność na kruche pękanie kompozytów nie uległa poprawie.

EN

Dense Si3N4-TiN composites were prepared from commercial powders using hot pressing method. Titanium nitride grains were homogenously distributed in material’s microstructure. Flexural strength of materials increased with TiN amount and reached 880 MPa. Fracture toughness of materials varied between 7 and 8 MPa m0,5.

9

Badania odporności na zużycie ścierne potencjalnych materiałów narzędziowych

Wyżga P., Laszkiewicz-Łukasik J., Jaworska L.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 2

109--112

PL

W artykule przedstawiono wyniki wysokotemperaturowych badań odporności na zużycie ścierne przeprowadzonych metodą ball-on-disc. Kompozyty o składzie 70% masowych TiN i 30% masowych TiB2 otrzymano metodą spiekania iskrą elektryczną SPS (spark plasma sintering). Proces spiekania nanoproszków prowadzono w temperaturze 2100 °C, a mikroproszków – w temperaturze 1600 °C. W obu przypadkach czas spiekania wynosił 5 min. Zmierzono wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne. Średni współczynnik tarcia w temperaturze 700 °C kompozytu TiN–TiB2 uzyskanego z nanoproszków wyniósł 0,52, a kompozytu wytworzonego z mikroproszków – 0,74. Badania składu fazowego powierzchni po testach tribologicznych potwierdziły występowanie w tych kompozytach nie tylko TiN i TiB2, lecz także faz hBN i TiO2.

EN

This paper presents results of the high temperature tribological research work using ball-on-disc method. The 70wt% TiN and 30%wt TiB2 composite samples were obtained by spark plasma sintering (SPS) method from nano- and micropowders. Sintering parameters were 2100 °C and 1600 °C respectively for nano- and micropowders, sintering duration was 5 minutes. Selected physical and mechanical properties were measured. Average friction coefficient values of the TiN/TiB2 composite material were 0.52 and 0.74 for the nanopowders and for the micropowders samples respectively. XRD surface phase tests performed after tribological tests revealed not only TiN and TiB2 content, but also hBN and TiO2 phases in samples obtained from both nano- and micropowders.

10

High-temperature rheometry of blast furnace synthetic slags doped with TiO2 and TiN

Migas P., Ślęzak M.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 41, no. 1

17--28

EN

Development has been conducted regarding the methodology of rotational measurements with a high temperature rheometer using Searle's method. The rheological analysis of liquid systems CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2 slags, and solid particles of titanium nitride TiN are presented (within a range of 0.1-0.7 of the volume fraction of TiN). The measurements were conducted at a range between 1310°C and 1500°C, which is typical for high-temperature zones in a blast furnace. The main objective of the study was to analyze the possibilities of viscosity measurements in homogenise and heterogenic systems (not standard systems within the industrial practice). The measurements were conducted for totally liquid blast furnace slags which show similarity to ideally viscous Newtonian bodies and also for heterogenic systems.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań przeprowadzonych z wykorzystaniem reometrii wyso¬kotemperaturowej opartej na metodzie Searle'a. Przeprowadzono analizę reologiczną ciekłych systemów żużlowych CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2 domieszkowanych TiN, w zakresie 0,1-0,7 ułamka objętościowego. Badania przeprowadzono w temperaturze 1310-1500°C, która jest charaktery¬styczna dla strefy ściekania występującej w wielkim piecu. Głównym celem prowadzonych badań była analiza reologiczna współczynnika lepkości dynamicznej oraz możliwości wysokotemperaturowych pomiarów reometrycznych układów homo- oraz heterogenicznych (rozszerzających zakresy przemysłowe). Badania przeprowadzono zarówno dla parametrów reologicznych dla całkowicie ciekłych systemów żużlowych, które wykazują podobieństwo do cieczy idealnej Newtona, jak i dla układów heterogenicznych.

11

Surface morphology of titanium nitride thin films synthesized by DC reactive magnetron sputtering

Talu S., Stach S., Valedbagi S., Elahi S. M., Bavadi R.

Materials Science Poland

|

2015

|

Vol. 33, No. 1

137--143

EN

In this paper the influence of temperature on the 3-D surface morphology of titanium nitride (TiN) thin films synthesized by DC reactive magnetron sputtering has been analyzed. The 3-D morphology variation of TiN thin films grown on p-type Si (100) wafers was investigated at four different deposition temperatures (473 K, 573 K, 673 K, 773 K) in order to evaluate the relation among the 3-D micro-textured surfaces. The 3-D surface morphology of TiN thin films was characterized by means of atomic force microscopy (AFM) and fractal analysis applied to the AFM data. The 3-D surface morphology revealed the fractal geometry of TiN thin films at nanometer scale. The global scale properties of 3-D surface geometry were quantitatively estimated using the fractal dimensions D, determined by the morphological envelopes method. The fractal dimension D increased with the substrate temperature variation from 2.36 (at 473 K) to 2.66 (at 673 K) and then decreased to 2.33 (at 773 K). The fractal analysis in correlation with the averaged power spectral density (surface) yielded better quantitative results of morphological changes in the TiN thin films caused by substrate temperature variations, which were more precise, detailed, coherent and reproducible. It can be inferred that fractal analysis can be easily applied for the investigation of morphology evolution of different film/substrate interface phases obtained using different thin-film technologies.

12

Charakterystyka właściwości mechanicznych powłoki azotku tytanu na stopie aluminium z wykorzystaniem próby zarysowania i zgładów sferycznych

Betiuk M., Tacikowski M., Kobus P., Kulikowski K., Smolik J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 3

148--152

PL

Ze względu na małą gęstość i inne korzystne właściwości oraz relatywnie przystępną cenę stopy aluminium są szeroko stosowane w różnorodnych obszarach w technice, umożliwiając znaczną redukcję masy wyrobów. Słabe właściwości powierzchniowe, w tym w zwłaszcza mała twardość i odporność na zużycie przez tarcie, stanowią ograniczenie dla ich jeszcze szerszego wykorzystania. W świetle wyników badań własnych i danych literaturowych wytwarzanie na stopach aluminium metodami PVD warstw powierzchniowych azotków umożliwiających ich wykorzystanie w warunkach zwiększonych narażeń mechanicznych, w tym zwłaszcza tribologicznych, wydaje się jednym z perspektywicznych rozwiązań Niewątpliwym ograniczeniem rzutującym na zachowania mechaniczne powłok azotków na stopach aluminium pod obciążeniem, zwłaszcza ich przyczepność, jest specyfika układu twarda powłoka PVD–miękkie podłoże, które cechuje duża, skokowa zmiana właściwości oraz adhezyjny charakter połączenia z podłożem. W pracy podjęto badania dwóch układów powłok azotku tytanu typu TiN na wybranych stopach aluminium do utwardzania wydzieleniowego z grupy durali. W badaniach analizowano system arologiczny stop Al–podwarstwa typu TiN-Ti (w tym w aspekcie wpływu obróbki cieplnej)–TiN oraz stop Al–podwarstwa typu TiN-Ti-Al–TiN. Przedmiotem badań była próba zaawansowanej charakterystyki metodą Recatest zachowań układu powłoka azotku tytanu–podłoże ze stopu aluminium na podstawie próby zarysowania. Istotą tej metody jest analiza precyzyjnych zgładów sferycznych wykonanych w różnych miejscach rysy. Przeprowadzone analizy badanych układów powłok na wybranych stopach aluminium wykazały przydatność metody Recatest do wizualizacji subtelnych zachowań układu twarda powłoka–plastyczne podłoże w warunkach próby zarysowania, ujawniając przy tym różnice przebiegu zarysowania poszczególnych wariantów powierzchniowych warstw azotku tytanu na stopach aluminium. Badania wykazały relatywnie dobrą plastyczność powłok azotku tytanu oraz korzystny wpływ obróbki cieplnej i pośredniej powłoki aluminium na przyczepność powłok do podłoża, a w konsekwencji spójność układu twardy azotek–plastyczne podłoże w warunkach zarysowania.

EN

Owing to low density and other advantageous properties and relatively affordable price the aluminium alloys are widely used in many sectors of science and industry, allowing for significant weight reduction of products. However, their relatively poor surface properties, including low hardness and poor resistance to friction wear significantly limit the variety of their applications. In the light of own research results and the literature data, covering of aluminium alloy surfaces with nitride coatings deposited using PVD methods seems to be one of promising solutions, as such surfaces allow using parts in the conditions of increased mechanical stresses, particularly the tribological ones. However, the unquestionable limitation which affect the mechanical behaviour of nitride coatings on aluminium alloys under load, particularly the adhesion, comes from the specific features of hard PVD coating–soft substrate system which is characterized by considerable, sudden change of properties and adhesive nature of connection with the substrate. The paper presents examinations of two systems of titanium nitride coatings on selected aluminium alloys from the duralumin group, designed for precipitation hardening. The areological system of Al alloy–TiN-Ti type sublayer (including the aspect of heat treatment)–TiN layer and the system of Al alloy–TiN-Ti-Al type sublayer–TiN layer were examined. The purpose of examinations was to obtain the advanced characteristics of the TiN coating–aluminium alloy substrate system behaviour using the Recatest method based on the scratch test. The essence of this method is the analysis of precise spherical microsections made in different points within the scratch area. The examinations of coating systems on selected aluminium alloys proved that the Recatest method is usable for visualisation of subtle behaviour of hard coating–plastic substrate systems during scratch test and for simultaneous revealing of differences in scratching of various versions of titanium nitride layers deposited on aluminium alloys. Among other things, the examinations demonstrated the relatively good plasticity of titanium nitride coatings and favourable influence of heat treatment and aluminium midlayer on the adhesion of coatings to the substrate and, in consequence, cohesion of the hard nitride–plastic substrate system in scratching conditions.

13

Biocompatible Evaluation Of Biomaterials Used In The New Polish Extracorporeal Pulsatile Heart Assist Device ReligaHeart EXT

Gonsior M., Kustosz R., Kościelniak-Ziemniak M., Wierzchoń T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3

2271--2278

EN

The innovative extracorporeal heart support device ReligaHeart (RH EXT) has been developed, based on POLVAD ventricular assist device clinical experience, collected in more than 300 patient applications. The innovative surface engineering technologies are applied in ReligaHeart EXT device. The pump is manufactured of new generation, modified surface structure, biocompatible polyurethanes, and equipped with original tilting disc valves, Moll type. The valve ring is made of titanium alloy, TiN+Ti2N+αTi(N) diffusive layer modified, produced with glow discharge at plasma potential, in order to obtain the lowest thrombogenicity. The valve disc is made of polyether ether ketone. The complex in vitro and in vivo biological evaluations were performed, confirming both biomaterials biocompatible properties and device biocompatibility, proved in 30 days animal heart support.

PL

Na podstawie doświadczeń klinicznych protezy serca POLVAD, zastosowanej u ponad 300 pacjentów, opracowano zmodernizowaną pozaustrojową pompę wspomagania serca ReligaHeart EXT (RH EXT). W protezie RH EXT zostały zastosowane innowacyjne technologie inżynierii powierzchni. Pompa wykonana jest z nowej generacji biozgodnych poliuretanów o modyfikowanej strukturze powierzchni i jest wyposażona w oryginalne zastawki dyskowe typu Moll. Pierścień zastawki jest wykonany ze stopu tytanu z dyfuzyjną warstwą TiN+Ti2N+αTi(N) wytwarzaną w procesie obróbki jarzeniowej na potencjale plazmy, dla osiągnięcia niskiej trombogenności. Dysk zastawki jest wykonany z polieteroketonu. Wykonano kompleksową ocenę biozgodności in vitro i in vivo, potwierdzając biozgodne własności biomateriałów i protezy RH EXT, także w czasie 30 dniowego wspomagania serca w modelu zwierzęcym.

14

Digital image correlation of coated and uncoated Religa Heart_Ext ventricular assist device

Kopernik M., Gawlikowski M., Milenin A., Altyntsev I., Kustosz R., Kąc S.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2015

|

Vol. 17, no. 4

49--58

EN

The digital image correlation is used to estimate influence of deposited heamocompatible coatings (gold and titanium nitride) on mechanical response of ventricular assist device Religa Heart_Ext made of Bionate II (thermoplastic polycarbonate urethane) under working conditions by comparison of the coated Religa Heart_Ext with uncoated Religa Heart_Ext. The DIC is applied for experimental investigation of the strains and displacements distribution on external surface of the blood chamber of ventricular assist device during loading. The experiment was conducted in a hydraulic system with water at operating temperatures of 25 and 37 °C, as well as under static pressures: 80, 120, 180, 220 and 280 mmHg, and static underpressures: –25, –45, –75 mmHg. The subsequent images were taken after stabilization of pressure on a set level. The applied research method shows that the nano-coating of 30 nm in thickness significantly affects deformation of the blood chamber of Religa Heart_Ext in macro scale. The proposed composition of coatings increases strain on external surface of the ventricular assist device.

15

Wpływ powierzchniowych warstw azotku tytanu wytwarzanych metodami PVD na właściwości użytkowe stopów aluminium

Tacikowski M., Betiuk M., Czyżniewski A., Gronek S., Kobus P., Senatorski J., Smolik J., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

411--415

PL

Barierą dla wykorzystania stopów aluminium w szeregu potencjalnych zastosowań są stosunkowo słabe własności powierzchniowe, w tym zwłaszcza mała odporność na zużycie przez tarcie. W celu poprawy właściwości powierzchniowych pracy badano efekty wykorzystania warstw azotku tytanu wytwarzanych metodami PVD na stopach aluminium z grupy durali. Wykazano, że osadzenie na stopie aluminium typu PA29 metodą odparowania w łuku powłok azotku tytanu typu TiN-Ti, znacząco podnosząc odporność na zużycie przez tarcie, skutkuje jednocześnie pogorszeniem odporności korozyjnej oraz zmniejszeniem twardości podłoża. Stwierdzono jednocześnie słabą przyczepność powłok. Wykazano, że właściwości te, w tym również w pewnym stopniu odporność korozyjną, można poprawić przez obróbkę cieplną stopu z powłoką azotku tytanu składającą się z przesycania i starzenia, która zwiększa twardość stopu i przekształca powłokę azotku tytanu w warstwę połączoną dyfuzyjnie z podłożem. Znacznie korzystniejszym, skutecznym rozwiązaniem w aspekcie jednoczesnej poprawy odporności korozyjnej i tribologicznej okazało się jednak rozwiązanie opracowane wcześniej w odniesieniu do stopów magnezu, polegające na wprowadzeniu do struktury powłoki azotku tytanu dodatkowej powłoki pośredniej – aluminium. Otrzymuje się wówczas powłokę złożoną typu TiN-Ti-Al uszczelnioną następnie metodą hydrotermiczną.

EN

Low surface properties and in particular poor wear resistance constitute a barrier for the use of aluminum alloys in the number of potential application. The effect of titanium nitride surface layers application in view of the surface properties improvement was investigated in the present work. It was demonstrated that the deposition of titanium nitride coatings on aluminum PA29 type alloy significantly increases its wear resistance but at the same time it decrease corrosion resistance and the hardness of the alloy. The coatings exhibits also relatively low adhesion. It was shown that those properties, including corrosion resistance may be improved by the heat treatment which consist in solution treatment with water quenching and further aging. The treatment increases hardness of the alloy and transforms coating in the layer diffusion bonded with the substrate. Much more efficient solution, in view of the simultaneous wear and corrosion resistance, appear to be a solution earlier developed for magnesium alloys, based on the use of an intermediate aluminum coating in the titanium nitride layer’s structure, resulting in composite coating of the type TiN-Ti-Al, combined with final sealing by hydrothermal treatment.

16

Warstwy TiN-Si3N4 nanoszone na tkaniny ochronne techniką magnetronową

Mania R., Marszałek K., Morgiel J., Wolański R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 2

19-22

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad nanoszeniem i własnościami warstw ceramicznych TiN- Si3N4 na tkaninach technicznych. Do nanoszenia warstw użyto impulsowego rozpylania magnetronowego średniej częstotliwości (MF). Tarcze wykonano ze spieków tytanowo-krzemowych zawierających do 10% at. krzemu. Spieki otrzymano techniką prasowania na gorąco. Naniesione cienkie warstwy zawierały azotek tytanu oraz azotek krzemu. Przeprowadzone badania przy użyciu mikroskopu elektronowego Philips CM20 potwierdziły nanokrystaliczno-amorficzną strukturę warstw. Przebadano dwa rodzaje tkanin technicznych firmy DuPont tj. nomex i kevlar, metodą termograficzną. Wykonano badania odporności uzyskanych pokryć na tkaninach. Stwierdzono, że pokrycie tkanin warstwami ceramicznymi TiN- Si3N4 zdecydowanie zwiększa odporność tych tkanin na strumień energii cieplnej.

EN

The paper presents the investigations of ceramic films deposition on textiles. Pulsed medium frequency (MF) sputtering was used to deposit the TiN- Si3N4 films. Targets were obtained from the titanium-silicon sinters containing up to10at.% of the silicon. The sinters were prepared by the hot pressing technique. Titanium nitride and silicon nitride were detected in the sputtered thin films. The amorphous-nanocrystalline films structure was confirmed with use of the electron microscope Philips CM20. The thermal resistance investigation of these films on textiles such as DuPont Kevlar and Nomex, was performed using thermographic method. It was found that the ceramic films greatly increase the textiles resistance to a heat flux.

17

Modeling of TiN and Ti2O3 Precipitates Formation During Solidification of Steel

Kalisz D., Żak P. L.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1385--1391

EN

The formation of titanium nitride precipitations during solidification of steel was modeled with own computer software based on Ueshima model. A thermodynamic parameters database was worked out on the basis of literature study. Calculations were performed for two types of steel; one of them was high in titanium. The quantity of produced titanium nitrogen inclusions was calculated. The authors analyzed changes in nitrogen, titanium and oxygen content in the course of segregation of steel components on the solidification front. The influence of solidification rate on the process of precipitation formation was analyzed.

PL

Praca zajmuje się modelowaniem powstawania wydzieleń azotku tytanu w stali podczas krzepnięcia. Zastosowano procedurę obliczeniową z wykorzystaniem modelu Ueshima przy pomocy własnego programu komputerowego. Na podstawie studiów literaturowych przygotowano bazę danych parametrów termodynamicznych. Obliczenia wykonano dla dwóch gatunków stali, z których jeden charakteryzował się wysoką zawartością tytanu. Obliczono ilość powstających wydzieleń azotku tytanu, przeanalizowano zmiany zawartości azotu, tytanu i tlenu w wyniku procesów segregacji składników w stali na froncie krzepnięcia. Zbadano wpływ szybkości krzepniącia na proces powstawania wydzieleń.

18

Reactive pulsed magnetron sputtering of titanium : influence of process parameters on resistivity and optical properties

Tadaszak K.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2013

|

Z. 261

5--13

PL

Cienkie warstwy azotku i tlenku tytanu osadzane były z procesie impulsowego reaktywnego rozpylania magnetronowego. Przeanalizowano wpływ ciśnienia cząstkowego gazów reaktywnych na właściwości tych materiałów. Kontrola procesu oparta była na śledzeniu zmian parametru zasilacza – mocy krążącej. Zaprezentowana technologia umożliwia dowolne modyfikowanie składu chemicznego, od warstw z nadmiarową zawartością tytanu, przez składy stechiometryczne, po nadstechiometryczne, co jest powodem obserwowanych zmian w mierzonych charakterystykach związków tytanu. Zbadano elektryczne i optyczne właściwości warstw, a następnie oceniono je pod względem możliwych zastosowań. Dzięki specjalnemu źródłu zasilania i kontroli procesu, możliwe było nanoszenie materiałów o niskiej rezystywności, bez dodatkowego podgrzewania podłoża i z wysoką szybkością osadzania. Zaprezentowana technologia może zostać wykorzystana do pokrywania podłoży nieodpornych na wysokie temperatury.

EN

Titanium nitride and titanium oxide thin films were deposited by pulsed DC reactive magnetron sputtering. In this paper the influence of reactive gas partial pressure on the properties has been studied. The process control was realized by tracking the changes in the power supply parameter – circulating power. Presented technology enables free modification in the chemical composition, from titanium–rich to stoichiometric and overstoichiometric materials. The electrical and optical properties of titanium compounds were measured and then evaluated for possible electrode applications. Thanks to the special power supply and process control, it was possible to deposit low resistivity thin films without additional substrate heating and with high deposition rate. Presented technology is suitable for substrates with low temperature resistance.

19

Odporność tribologiczna stopu magnezu AZ91D z różnymi warstwami wierzchnimi z azotku tytanu

Tacikowski M., Senatorski J., Wątła A., Wierzchoń T.

Inżynieria Powierzchni

|

2013

|

nr 3

68--75

PL

Celem niniejszej pracy było porównanie wpływu różnych wariantów powierzchniowych warstw azotku tytanu o charakterze dyfuzyjnym na odporność tribologiczną stopu magnezu AZ91D. Warstwy dyfuzyjne otrzymywano metodą hybrydową łączącą pokrycie metodą PVD stopu prostą lub złożoną powłoką azotku tytanu z podwarstwą tytanu i dalej wygrzewanie celem jej dyfuzyjnego połączenia powłoki z podłożem. Metodą typu Amsler zbadano wpływ trzech warstw, w tym warstwy pojedynczej na podwarstwie tytanu, wielowarstwy azotek tytanu – tytan oraz warstwy azotku na warstwie pośredniej tytanu i aluminium na odporność na zużycie przez tarcie stopu AZ91D. Wyniki badań skonfrontowano z odpornością tribologiczną stali łożyskowej ŁH15. Stwierdzono, że optymalny wariant stanowi warstwa azotku tytanu na warstwie pośredniej tytanu i aluminium, która w próbie odporności na zużycie przez tarcie przy obciążeniu 200 N wykazuje niską kinetykę zużycia, a w efekcie odporność tribologiczną, wyższą niż stal łożyskowa ŁH15. Warstwę tę, w przeciwieństwie do warstwy pojedynczej azotku tytanu na podwarstwie tytanu, charakteryzuje przy tym bardzo dobra przyczepność do podłoża. Relatywnie korzystne właściwości tribologiczne wykazuje również wielowarstwowa warstwa azotku tytanu.

EN

The aim of the present study was to compare the influence of various types of titanium nitride layers with the diffusive character on the wear resistance of the AZ91D magnesium alloy. The layers were produced by the hybrid method consisting of covering the surface of the alloy with a single or multi-layer titanium nitride coating with a titanium sub-layer using the PVD method followed by an annealing aimed to diffusively bond the coating with the substrate. Using Amsler type method the effects of three variants of the diffusive titanium nitride layers on the corrosion resistance of the AZ91D alloy were examined. These variants were: a single-layer with a titanium sub-layer, a sandwich type layer composed of titanium nitride/titanium sub-layers and a composite layer formed on an intermediary titanium and aluminum layer. The optimum version appeared to be the composite layer which in wear test under the 200N load exhibits the low wear kinetics, which results in the tribological resistance exceeding this of the ŁH15 type bearing steel. In opposite to the single titanium nitride layer with a titanium sub-layer the composite layer is also characterized by good adhesion to the substrate. Relatively advantageous properties are also exhibited by the titanium nitride sandwich type layer .

20

Wpływ warstw powierzchniowych azotku tytanu na odporność korozyjną stopu magnezu AZ91D

Tacikowski M., Smolik J., Kamiński J., Betiuk M., Wątła A., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

555--558

PL

Zainteresowanie stopami magnezu we współczesnej technice dynamicznie rośnie ze względu na bardzo korzystne własności, w szczególności najmniejszą spośród metali o znaczeniu konstrukcyjnym gęstość magnezu. Barierą dla wielu potencjalnych zastosowań stopów magnezu są jednak słabe własności powierzchniowe, tj. twardość, odpomość na zużycie, a zwłaszcza na korozję. W praktyce przemysłowej w celu poprawy odpomości na korozję i zużycie przez tarcie stosuje się różne obróbki powierzchniowe, z których dominującą rolę odgrywa utlenianie anodowe. Dla wielu potencjalnych zastosowań jest ono jednak niewystarczająco skuteczne. Stąd zachodzi potrzeba poszukiwania nowych rozwiązań w zakresie inżynierii powierzchni, które mogłyby poszerzyć spektrum zastosowań stopów magnezu. Wytwarzanie na stopach magnezu powierzchniowych warstw azotków wydaje się obiecujące. Przedmiotem pracy było zbadanie możliwości poprawienia własności użytkowych stopu magnezu AZ91D, zwłaszcza odporności korozyjnej. Za pomocą obróbki hybrydowej łączącej pokrycie metodą PVD stopu prostą lub złożoną powłoką azotku tytanu z podwarstwą tytanu z obróbką cieplną, która skutkuje dyfuzyjnym połączeniem powłoki z podłożem, na stopie magnezu wytworzono różne rodzaje powierzchniowych warstw azotku tytanu O charakterze dyfuzyjnym. Porównano wpływ warstw dyfuzyjnych, w tym warstwy pojedynczej na podwarstwie tytanu, wielowarstwy azotek tytanu-tytan oraz warstwy azotku na warstwie pośredniej tytanu i aluminium na własności użytkowe stopu magnezu AZ91D, w szczególności na odpomość korozyjną. Wyniki badań skonfrontowano z efektami utleniania anodowego stopu AZ91D, jako podstawowej obróbki przemysłowej tego stopu. Najkorzystniejszym wariantem jest warstwa azotku tytanu na warstwie pośredniej tytanu i aluminium, która wykazuje odpomość korozyjną, znacznie przewyższającą efekty utleniania anodowego (potencjał korozyjny ok. 1000 mV), skojarzoną z o około rząd wielkości większą odpornością na zużycie przez tarcie w zakresie obciążeń do 50 N w próbie typu Amsler. Relatywnie korzystne własności użytkowe wykazuje również wielowarstwowa azotku tytanu.

EN

Dynamically increasing interest in magnesium alloys nas recently been observed in modem technology. This is so because of the very advantageous properties of magnesium, in particular its low density which is the lowest of those of all other constructional materials. The barrier to many potential applications of magnesium alloys lies in their poor surface properties, such as hardness, corrosion and wear resistance. There are various techniques used in industrial practice for improving the resistance to corrosion and wear of these alloys, the predominating technique being anodic oxidation. However in many potential applications, this technique is insufﬁciently effective and hence the need for seeking new surface engineering solutions that could broaden the application Spectrum ofmagnesium alloys. A promising solution seems to be covering their surface with nitride layers. In the present study we examined the possibility of improving the performance properties of the AZ91D magnesium alloy, in particular its corrosion resistance, by producing on its surface various types of titanium nitride layers with the diffusive character. The layers were produced by the hybrid method consisting of covering the surface of the alloy with a single or multilayer titanium nitride coating using the PVD method followed by an annealing heat treatment. The effects of various variants of the diffusive titanium nitride layers on the corrosion resistance of the AZ91D alloy were compared. These variants include: a single-layer with a titanium sublayer, a sandwich type layer composed of titanium nitride/titanium sublayers and a composite layer formed on an intermediary titanium and aluminium layer. The optimum version appeared to be the composite layer, whose corrosion resistance exceeds considerably (the corrosion potential c.a. Ekor = 1000 mV) those achieved by anodic oxidation, and which is accompanied by, better by about one order of magnitude, wear resistance up to a 50 N load in the Amsler-type test.