Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition – Technological Design Of Functional Coatings

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

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

909--914

EN

Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition (PA CVD) method allows to deposit of homogeneous, well-adhesive coatings at lower temperature on different substrates. Plasmochemical treatment significantly impacts on physicochemical parameters of modified surfaces. In this study we present the overview of the possibilities of plasma processes for the deposition of diamond-like carbon coatings doped Si and/or N atoms on the Ti Grade2, aluminum-zinc alloy and polyetherketone substrate. Depending on the type of modified substrate had improved the corrosion properties including biocompatibility of titanium surface, increase of surface hardness with deposition of good adhesion and fine-grained coatings (in the case of Al-Zn alloy) and improving of the wear resistance (in the case of PEEK substrate).

PL

Metoda chemicznego otrzymywania warstw z fazy gazowej w warunkach plazmy (PA CVD – Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition) umożliwia otrzymywanie homogenicznych struktur warstwowych w niskich temperaturach, o dobrej adhezji do podłoży. Warunki w jakich prowadzone są procesy plazmochemiczne w znacznym stopniu decydują o właściwościach fizykochemicznych modyfikowanych powierzchni. W pracy przedstawiono możliwości w zakresie projektowania procesów plazmochemicznych z otrzymaniem warstw DLC (Diamond-like Carbon) dotowanych atomami Si i/lub N. W zależności od rodzaju modyfikowanego podłoża uzyskano poprawę właściwości korozyjnych przy zachowaniu biokompatybilności powierzchni (w przypadku Ti Grade2), poprawę twardości powierzchni na drodze otrzymania drobnoziarnistej powłoki o dobrej adhezji do podłoża (w przypadku Al-Zn) i poprawę odporności na zużycie (w przypadku PEEK).

2

Silicon carbonitride layers deposited on titanium and polyurethane by PACVD method

Konefał-Góral J., Małek A., Kluska S., Jastrzębski W., Zimowski S., Jonas S., Lis J.

Materials Science Poland

|

2013

|

Vol. 31, No. 3

476--483

EN

This work reports the results concerning formation and tribological properties of SiCxNy(H) layers deposited on Ti Grade 2 and polyurethane foil. Depending on the substrate, two variants of PACVD were used. The SiCxNy(H) layers on titanium were deposited with application of MWCVD (2.45 GHz, 2 kW). The layers on polyurethane were deposited using RFCVD (13.56 MHz, 400 W). Good adhesion between the SiCxNy(H) layers and polymeric foil was achieved by formation of a transitional C:N:H layer and incorporating Si gradient into the structure of the SiCxNy(H) layer. The chemical composition of the layers was tailored by precise control of the gaseous precursors ratios: [SiH4]/[NH3], [SIH4]/[NH3]/[CH4], [SiH4]/[CH4] or [SiH4]/[N2]/[CH4]. The structure and chemical composition of the obtained layers were subjected to further studies (FTIR, SEM/EDS). The roughness, friction coefficient and wear resistance were also measured. The results show that SiCxNy(H) layers offer attractive tribological properties which make them good candidates for various applications, including biomedical devices.

3

Fizykochemiczne właściwości stopu Ti6Al4V modyﬁkowanego metodami PACVD

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

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

467--471

PL

W pracy powierzchnię Ti6Al4V modyﬁkowano przez osadzenie amorﬁcznych warstw węglowych (a-C:H), węglowych dotowanych azotem (a-C:N:H) oraz warstw węgloazotku krzemu (Si:C:N:H). Przeprowadzone eksperymenty obejmowały wytworzenie serii układów metal-warstwa metodami chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą PA- CVD. Warstwy węglowe i węglowe dotowane azotem otrzymano techniką RFCVD (l3,56 MHZ, 400 W), w której reakcja jest aktywowana plazmą radiofalową, natomiast węgloazotek krzemu techniką MWCVD (2,45 GHZ, 2 kW) z zastosowaniem wyładowania o częstości mikrofalowej. W procesie osadzania zastosowano odpowiednie reaktywne mieszaniny gazowe CH4, NZ, NH3, SiH4, HZ, Ar wprowadzane do reaktora w różnych proporcjach. Układy z otrzymanymi warstwami były poddane badaniom współczynnika tarcia podczas ślizgania w ruchu obrotowym oraz odporności na zużycie przez tarcie. Badania wykonano na sucho w styku kula-płaszczyzna zgodnie z wymaganiami określonymi w normach ASTM G 99-05, ISO 2080822004. Odporność korozyjną zmodyﬁkowanego stopu w roztworze Ringera oraz w sztucznej ślinie oceniono na podstawie przyspieszonych technik polaryzacyjnych. Techniką atomowej spektroskopii masowej z plazmą wzbudzoną indukcyjnie, ICP MS, oceniono zmiany składu chemicznego roztworów po ekspozycji próbek badając ilość pierwiastków z podłoża metalicznego, odpowiednio tytanu, wanadu oraz glinu w roztworze ,,pokorozyjnym”. Przeanalizowano parametry chropowatości przed procesami korozji w sztucznych płynach biologicznych w odniesieniu do parametrów układów bezpośrednio po modyﬁkacji. Wykazano, że najlepszą pod względem właściwości tribologicznych i korozyjnych jest powierzchnia z warstwą węgloazotku krzemu.

EN

In this paper Ti6Al4V surfaces were modified by deposition of amorphous carbon layers(a-C:H), carbon layers doper by nitrogen (a-C:N:H) and silicon carbonitride layers (Si:C:N:H). Experiments consist obtaining series layer- metal systems using Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition methods (PACVD). Carbon and carbon doped by nitrogen layers were obtained by RFCVD (13.56 MHZ, 400 W) with radio frequency plasma. With application of microwave MWCVD (2,45 GHz, 2 kW) the SiCxNy(H) layers were deposited on Ti6Al4V. In the deposition process, reactive gas mixture containing CH4, NZ, NH3, SiH4, HZ, Ar Were introduced into the reactor in different proportions. Tribological investigations were performed to determine the friction coefﬁcient and wear resistance of layer/titanium systems in sliding contact. Tribological tests in a rotation of sample was carried out in dry condition with the use of ball-on-disc tribotester, in accordance with the ASTM G 99-05 and ISO 20808 standards. Corrosion resistance of the synergic systems with application accelerated polarization techniques were deﬁned in two environments: Ringer” solution and artiﬁcial Saliva. In ICP MS analysis of “post corrosion” solution volume of titanium, vanadium and aluminum in solution after exposure in simulated biological ﬂuid was deﬁned. Roughness parameters measured after corrosion processes in artiﬁcial environment compared with parameters measured for surface after the deposition process. It has been shown that the best tribological and corrosion properties have surface with a silicon carbonitride layer.

4

Synteza i właściwości warstw węgloazotku krzemu na polieteroeteroketonie

Małek A., Konefał-Góral J., Kluska S., Tkacz-Śmiech K., Jonas S., Wierzchoń T.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 119

40--44

PL

Warstwy węgloazotku krzemu posiadają szereg interesujących właściwości, w tym mechanicznych i biologicznych. Jednak synteza tego typu warstw na podłożach polimerowych jest bardzo trudnym zadaniem, ze względu na niską energię powierzchniową polimerów oraz ich wrażliwość na działanie podwyższonych temperatur. W tej pracy pokazujemy, że jest to możliwe poprzez zastosowaniem metody chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmy generowanej falami o częstości radiowej (RFPACVD, 13,56 MHz, 400 W). Strukturę otrzymanych warstw analizowano przy użyciu spektroskopii w podczerwieni z transformatą Fouriera (FTIR). Wykazano obecność ugrupowań typu Si-C, Si-N, C-N, C=N, C=C, C=N, Si-H i C-H. Badania tribologiczne i biologiczne pokazały, że warstwa SiCxNy(H) ma dobre właściwości ślizgowe, a otrzymany materiał kompozytowy, podłoże PEEK-warstwa a-C:N:H/SiCxNy(H), charakteryzuje się niższym współczynnikiem tarcia, wyższą odpornością na zużycie oraz lepszą biozgodnością w porównaniu do niemodyfikowanego polieteroeteroketonu. Wysoką adhezję warstwy do podłoża uzyskano poprzez odpowiednie przygotowanie osadzanej powierzchni na drodze trawienia w plazmie argonowej. Trawienie jonowe powoduje bowiem wzrost chropowatości oraz energii powierzchniowej modyfikowanych podłoży. Również wytworzenie warstwy pośredniej, nie zawierającej krzemu (a-C:N:H), przyczyniło się do osiągnięcia wysokiej adhezji pomiędzy warstwą a-SiCxN(H) a polimerowym podłożem.

EN

Silicon carbonitride layers have many interesting properties, including mechanical and biological ones. However obtaining such layers on polymeric substrate is very difficult due to low surface energy of polymers and their sensivity to elevated temperatures. In this work it is shown that it is possible by application of plasma assisted chemical vapour deposition, where plasma is generated by radiowaves (RF PACVD, 13.56 MHz, 400 W). The structure of the layers was analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The presence of Si-C, Si-N, C-N, C=N, C=C, C=N, Si-H and C-H bonds was shown. Tribological and biological studies revealed that the SiCxNy(H) layer has good sliding properties and obtained composite material PEEK/a-C:N:H/SiCxNy(H) exhibits lower friction coefficient, higher wear resistance and better biocompatibility compared to the unmodified polyetheretherketone. Good adhesion between the layer and the substrate has been achieved by a proper preparation of the substrate surface by subjecting it to the Ar plasma etching. Such pre-treatment caused increasement of surface energy and roughness parameters of modified polymers. Formation of the intermediate carbon nitride layer also contributed to ensuring high adhesion between a-SiCxNy(H) layer and polymeric substrate.

5

Modyfikacja powierzchni polimerów przez osadzanie warstw węglowych i ceramicznych

Małek A., Konefał-Góral J., Kluska S., Tkacz-Śmiech K., Jonas S.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

560--564

PL

Tematyka pracy jest związana z badaniami, których celem jest zapewnienie optymalnych właściwości tworzyw polimerowych, które obecnie w coraz większym stopniu zastępują w technice metale i ich stopy oraz szkło i ceramikę. Istotnym walorem w tych zastosowaniach jest ich mały ciężar właściwy, dobra odporność na korozję, możliwość precyzyjnego i taniego formowania elementów mechanicznych. Wykonuje się z nich uszczelki, amortyzatory, elementy stosowane w lotnictwie, przemyśle chemicznym, elektrycznym i samochodowym. Pewne ograniczenia w stosowaniu wynikają z ich słabych właściwości powierzchniowych, takich jak mała twardość, mała odporność na ścieranie i zarysowanie. Skutecznym sposobem poprawy tych właściwości jest osadzanie odpowiednich warstw metodami zapewniającymi dobrą przyczepność do podłoża w temperaturze nie przekraczającej temperatury mięknięcia polimeru. W pracy przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem i charakterystyką warstw węglowych typu a-C:H, a-C:N:H oraz hybrydowych a-C:N:H/SiCxNy(H) na poliwęglanie, poliuretanie oraz polieteroeteroketonie metodą RFCVD. Warstwy szczelnie maskują powierzchnie polimerów i są dobrze przyczepne do podłoża dzięki wytworzeniu przed procesem osadzania międzywarstwy przez trawienie powierzchni Ar+ lub w postaci a-C:N:H. Wszystkie pierwiastki tworzące poszczególne warstwy występują w postaci związanej w ugrupowaniach węgiel-wodór, węgiel-azot, węgiel-węgiel, azot-wodór, węgiel-wodór, a w a-C:N:H/SiCxNy(H) dodatkowo krzem-węgiel, krzem- -azot, krzem-wodór. Modyfikacja prowadzi do znaczącej poprawy właściwości mechanicznych polimerów. Najlepsze efekty osiąga się w przypadku warstw zawierających krzem.

EN

Topics of this work is to determine the operational properties of polymers, a group of materials which are currently replacing in technique metals and its alloys, glass and ceramics. An important advantage of this materials in these applications is their low specific weight, corrosion resistance, the ability to easy and low cost forming for example mechanical components. Polymers are good materials on seals, shock absorbers, components used in aerospace, chemical, electrical and automotive industries. Certain restrictions on its use due to their poor surface properties such as low hardness, low resistance to abrasion and scratching. An effective way to improve insufficient properties is deposition on their surface layer with good adhesion to the substrate at temperatures not exceeding the softening temperature of the polymer. The paper presents results of research on obtaining and characterization of carbon layers a-C:H, a-C:N:H and hybrid a-C:N:H/SiCxNy(H) on polycarbonate, polyurethane and polieteroeteroketonie by RFCVD. The layers obtained in this process tightly covered polymers and are well adhesive to the substrate because of formation interlayer during etching by Ar+ ions or in the form of a-C:N:H. All the elements forming the individual layers are bonded in groupings of carbon-hydrogen, carbon-nitrogen, carboncarbon, nitrogen, hydrogen, carbon-hydrogen and in a-C:N:H/SiCxNy(H) additional silicon-carbon, silicon, nitrogen, silicon-hydrogen. The modification leads to significant improvement in mechanical properties of polymers, with the best results are achieved in the case of layer containing silicon.

6

Modyfikacja powierzchni podłoża tytanowego warstwami węgloazotku krzemu

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

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

185--188

PL

W pracy zamieszczono wyniki badań dotyczące otrzymywania warstw SiCxNy(H) osadzonych na medycznym tytanie typu Grade 2 metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmy generowanej mikrofalami MW-CVD (2,45 GHz, 2 kW). Warstwy otrzymano, stosując mieszaninę prekursorów zawierających silan, amoniak i metan, rozcieńczonych w argonie. Zmodyfikowane materiały poddano analizie składu chemicznego i budowy atomowej za pomoc metod EDS/SEM i FTIR. Wyznaczono również współczynnik tarcia oraz zużycia układów tytan/warstwa. Stwierdzono, że otrzymane warstwy węgloazotku krzemu na podłożu Ti Grade 2 wpływają na poprawę jego właściwości tribologicznych.

EN

This work includes research on achieving SiC xNy(H) layers deposited on a medical titanium Grade 2 surface with the application of microwave plasma assisted chemical vapor deposition (MW-CVD 2.45 GHz, 2 kW). The layers were deposited using a mixture of gaseous precursors containing silane, methane, ammonia and argon. The chemical composition and atomic structure were examined using SEM and FTIR techniques. Tribological tests were also done. It was found that the silicon carbonitride layer deposited on the titanium Grade 2 surface improves its tribological properties.

7

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.