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

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.

5

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.

6

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.

7

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.

8

Kształtowanie właściwości warstw NCD z zastosowaniem trawienia jonowego jako obróbki wstępnej w metodzie RF PACVD

Grabarczyk J.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 112

36-41

PL

W pracy przedstawiono wpływ obróbki wstępnej, polegającej na trawieniu jonowym powierzchni, na aktywną zmianę struktury warstw węglowych syntetyzowanych w metodzie plazmy wysokiej częstotliwości (RF PACVD). W badaniach warstwa węglowa osadzana była na powierzchni stali medycznej (AISI 316L) w plazmie metanowej. Podczas obróbki wstępnej, trawienia jonowego, zmieniano negatywny potencjał polaryzacji elektrody w granicach od 1000 V do 1600 V. Te zmiany prowadziły do obserwowanych różnic w strukturze, chropowatości, grubości i właściwościach tribologicznych warstw węglowych. Wykazano, iż wyższe parametry trawienia jonowego, poprzez zwiększenie energii bombardowania jonowego prowadzącego do intensywniejszego nagrzewania podłoża, powodują silne zmiany w strukturze powstającej warstwy. Ma to istotny wpływ na właściwości warstwy, a zwłaszcza jej odporność korozyjną i twardość.

EN

Here is presented evidence of how ion etching pre-treatment in the radio frequency plasma-assisted chemical vapour deposition (RF PACVD) method produces an active change in the substrate's surface and forms an interlayer between the surface and the carbon coating, thus creating the best conditions to deposit the coating onto the substrate. In this method, a film is deposited onto the surface of a medical steel (AISI 316L) sample in methane plasma. During the ion etching pre-treatment, the negative bias voltage parameters are changed from 1000 V to 1600 V. These changes lead to observed differences in the structure, roughness, thickness, and tribological properties of the carbon films. High ion etching causes an increase in the temperature of the surface and can compromise the surface and interlayer integrity, causing changes in the corrosion resistance and hardness of the carbon coating.

9

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.

10

Warunki syntezy warstw węglowych na gwoździach śródszpikowych ze stali AISI 316L

Grabarczyk J.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

981-983

PL

Stal austenityczna AISI316L jest już od wielu lat jednym z najpopularniejszych materiałów wykorzystywanych w ortopedii. Materiał ten jednak nie jest wolny od wad, zwłaszcza związanych z zawartością alergennych składników stopowych w postaci chromu i niklu, powodujących u osób z nadwrażliwością poważne komplikacje występujące podczas procesu leczenia. Występuje również realne ryzyko zachodzenia zjawisk korozyjnych. Metodą ograniczenia niekorzystnego oddziaływania metalu na organizm może być wytworzenie na powierzchni implantu warstwy węglowej o odpowiednich właściwościach mechanicznych, elektrochemicznych i jednocześnie stanowiącej zaporę dyfuzyjną dla toksycznych jonów metali. W publikacji przedstawiony został sposób przeprowadzenia procesu optymalizacji technologii wytwarzania warstw węglowych na powierzchni implantów medycznych z wykorzystaniem metody plazmy wysokiej częstotliwości (RF PACVD). Problem wytwarzania warstwy węglowej pokazany został w aspekcie poszukiwania parametrów syntezy warstwy, powodujących powstanie optymalnego układu właściwości warstwy i podłoża, w aspekcie podwyższenia cech mechanicznych i korozyjnych modyfikowanego układu. Znalazło to zastosowanie w procesie wdrożenia gwoździ śródszpikowych z warstwą nanokrystalicznego węgla, spełniających wymogi stawiane wszczepom ortopedycznym.

EN

Since many years carbon layers have been one of the most popular materiale used in orthopedics. However that material in not free of drawbacks, especially connected with allergic alloying components such as chromium and nickel. Those additions can be the reason of serious complications which can occur during the therapy as well as the real risk of corrosion processes. As the method of reduction of the unfavourable effect of the metal onto organism can be deposition of carbon layer with proper mechanical and electrochemical properties which will also act as the diffusion barrier for the toxic metal ions. In the paper is presented the idea of optimization of the technology of carbon layers synthesis onto medical implants surface using radio frequency plasma deposition method (RFPACVD). The problem of carbon layers deposition is presented in aspect of research of the synthesis parameters which will assure the optimal properties of layer and substrate arrangement in order to improve the mechanical and corrosion features of modified configuration. It found the application in employment process of intramedulary nails with nanocrystalline carbon layer which fulfill the demands set to orthopedic implants.

11

Ocena właściwości tribologicznych podłoży poliuretanowych z warstwami węglowymi wytworzonymi plazmowymi technikami CVD

Kaczorowski W.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1005-1008

PL

Warstwy węglowe dzięki swoim dobrym właściwościom znajdują zastosowanie w różnych, często odległych dziedzinach, takich jak elektronika oraz obróbka skrawaniem (jako pokrycia narzędzi skrawających). Modyfikacjom za pomocą tego rodzaju warstw poddaje się szeroki zakres materiałów - od podłoży metalicznych (np. stalowych, ze stopów tytanu, kobaltu) przez krzemowe, aż po podłoża polimerowe. Wybór modyfikowanego podłoża oraz jego przeznaczenie stanowią podstawę opracowywanych technologii wytwarzania warstw węglowych. Przedstawione rezultaty stanowią część prac związanych z optymalizacją modyfikacji podłoży poliuretanowych dla potrzeb projektu "Polskie Sztuczne Serce". Podczas badań na podłożach polimerowych wytworzone zostały warstwy węglowe za pomocą metody MW/RF PACVD (microwave/radio frequency plasma assisted chemical vapor deposition). W pracy przedstawiono wpływ parametrów procesów na właściwości tribologiczne uzyskiwanych pokryć. Porównane zostały właściwości warstw wytworzonych w plazmie generowanej częstotliwością mikrofalową, mikrofalowo-radiową oraz radiową przy rożnych ustawieniach podłoży w komorze reaktora. Dokonano oceny uzyskanych wyników oraz wytypowano najbardziej obiecujące warstwy pod względem odporności na zużycie.

EN

Good properties of carbon layers make these films very attractive material for many different applications in many fields such as electronics or cutting tools. Modification processes conduced using carbon layers can be applied to wide spectra of materials from metallic substrates (titanium and cobalt alloys), through silicon samples up to polymer specimens. Selection of the type of material and its employment area are the fundamental rules in the deposition technologies. In present work tribological properties of carbon layers deposited onto polyurethane using MW/RF PACVD (microwave/radio frequency plasma assisted chemical vapor deposition) method were investigated. Optimization of carbon film on polyurethane substrates can be helpful in improvement of artificial heart chambers design. All results obtained in this field attend to work out the new generation of cardiosurgical implants within the confines of multiyear Project "Polish Artificial Hart". The influence of the type of plasma discharge (radio, microwave/radio, microwave frequency) and samples position in the reaction chamber onto tribological properties were investigated. On the basis of conducted investigations the most promising carbon coating (with good tribological properties) was designated.

12

Corrosion resistance of various bio-films deposited on austenitic cast steel casted by lost-wax process and in gypsum mould

Gawroński J.

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 10, iss. 1

39-44

EN

This work is the next of a series concerning the improvement of austenitic cast steel utility predicted for use in implantology for complicated long term implants casted by lost-wax process and in gypsum mould. Austenitic cast steel possess chemical composition of AlSl 316L medical steel used for implants. In further part of present work investigated cast steel indicated as AlSl 316L medical steel. Below a results of electrochemical corrosion resistance of carbon layer and bi-layer of carbon/HAp deposited on AISI 316L researches are presented. Coatings were manufactured by RF PACVD and PLD methods respectively. Obtained results, unequivocally indicates on the improvement of this type of corrosion resistance by substrate material with as deposited carbon layer. While bi-layer of carbon/HAp are characterized by very low corrosion resistance.

13

The plasma technologies for the processing of carbon containing raw materials

Borysenko M., Lelyukh M., Petrov S., Zhovtyansky V., Chernets O., Korzhyk V., Marynsky G., Kostash S., Popov V.

Prace Instytutu Nafty i Gazu

|

2009

|

nr 162

52-57

EN

The electric arc plasma equipment allows to reach the extreme temperatures in any technologies of carbon containing raw materials processing into gaseous products. In this connection our institutions carried out the environment-friendly technology and equipment for air and steam plasma gasification of medical waste as well as household waste or any other carbon containing raw materials. This technology guaranties destruction of thermally-stable bacteria and excludes the formation of dioxins and furans. The gaseous products, to be obtained in this process, may be used as alternative fuel or starting material for synthetic liquid fuels production. The modern level of prices on fuels and energy supply make it economically attractive. The technology of alternative fuel production may be considered automatically as environment-friendly one as it was developed from the equipment for destruction of medical waste.

14

Adhesion of composite carbon/hydroxyapatite coatings on AISI 316L medical steel

Gawroński J.

Archives of Foundry Engineering

|

2009

|

Vol. 9, iss. 3

235-242

EN

In this paper are contains the results of studies concerning the problems associated with increased of hydroxyapatite (HAp) adhesion, manufactured by using Pulse Laser Deposition (PLD) method, to the austenitic steel (AISI 316L) through the coating of carbon interlayer on it. Carbon coating was deposited by Radio Frequency Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition (RF PACVD) method. Test results unequivocally showed that the intermediate carbon layer in a determined manner increase the adhesion of hydroxyapatite to the metallic substrate. Obtained results give rise to deal with issues of manufacturing composite bilayer - carbon film/HAp - on ready implants, casted from austenitic cast steel by lost-wax process method as well as in gypsum forms.

15

Investigation of Corrosion Resistance of Carbon Coatings Deposited on Magnesium Alloys by PACVD Method

Gołąbczak M.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2008

|

Vol. 12, nr 2

157-165

EN

Magnesium alloys are increasingly used in aeronautic, astronautic, automobile, electronic and sporting goods industries etc. However, these alloys display some disadvantageous attributes, like first of all, the susceptibility to corrosion, particularly the electrochemical one, which results in both mass losses and the reduced mechanical durability. To protect magnesium alloys from corrosion the Plasma Activated Chemical Vapour Deposition (PACVD) method of manufacturing of protective carbon coatings on AZ31 magnesium alloys has been used. This report shows results of the study on corrosion resistance of AZ31 magnesium alloy either bearing the carbon coating or not. The corrosion resistance was determined by the electrochemical laboratory method and by the corrosion test in a salt spray chamber.

16

Potential applications of nanofiber textile covered by carbon coatings

Rożek Z., Kaczorowski W., Lukáš D., Louda P., Mitura S.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2008

|

Vol. 27, nr 1

35-38

EN

Purpose: Nanospider technology is modified electrospinning method for production nanofiber textile from polymer solutions. This material can be used as wound dressing and filter materials for example. Carbon coatings deposited onto surface of polymer nanofiber textiles are predicted to improve filtration effectivity of filters and bioactivity of wound dressings. Carbon coatings have been produced by Microwave Radio Frequency Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition (MW/RF PACVD) method. Design/methodology/approach: Carbon coatings were deposited on polymer nanofiber textile by MW/RF PACVD method. Nanocomposite obtained in this way was characterized by the contact angle studies and by scanning electron microscope (SEM). Findings: Carbon coatings can be deposited on the polymer nanofibers by MW/RF PACVD method. Content of diamond phase in produced carbon coatings has been confirmed by wetability test. A SEM microscopic images have shown that the spaces between the nanofibers have not been closed by the material of the film. Research limitations/implications: MW/RF PACVD makes carbon coating synthesis possible in lower temperature, what is essential in case of applying the polymer substrate. Use of any other method than MW/RF PACVD for deposition of carbon coatings onto polymer nanofiber textile is not covered in this paper. Practical implications: Nanofiber textile produced by Nanospider is very good mechanical filter. Carbon onto surface of nanofibers can cause from this material active filter. Since this nanocomposite enables the transport of oxygen and exudate, simultaneously is impenetrable for bacteria or even viruses, it can be used for wound dressing. Originality/value: It is our belief that we are first to have deposited carbon coatings on nanofiber textile. We hope that in this way we have prepared very good material for filtration of air and for wound dressing.

17

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.

18

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.

19

Warstwy węglowe na polimerowej nanowłókninie wytworzonej za pomocą metody Nanospider

Rożek K., Kaczorowski W., Lukáš D., Louda P., Mitura S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2007

|

Vol. 48, nr 10

57-58

PL

Warstwy węglowe od wielu lat są stosowane w różnych aplikacjach, obecnie wiele uwagi poświęca się warstwom wytworzonym na podłożu polimerowym. W tym wypadku istotną rolę odgrywają techniki PA CVD. Ich użycie umożliwia syntezę warstw węglowych przy obniżonej temperaturze. Opisane warstwy węglowe zostały naniesione na polimerowe podłoże (poliwinyloalkohol (PVA), poliuretan (PUR)) za pomocą metody MW/RF PA CVD (Microwave Radio Frequency Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition). Plazma została wzbudzona w atmosferze metanu, jako podłoże została użyta nanowłóknina wykonana za pomocą nowoczesnej metody Nanospider. Uzyskany w ten sposób nanokompozyt poddano badaniu zwilżalności.

EN

Carbon coatings have been used in a lot of applications for many years, currently a lot of attention is dedicated to carbon coatings produced on polymer substrate. In this case very important role play a plasma enhanced CVD methods. Used this methods makes possible to synthesis carbon coatings in lowered temperature. Described in article carbon coatings have been plotted on the polymer substrates poly (vinylalcohol) (PVA) and polyurethane (PUR), by Microwave Radio Frequency Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition (MW/ RF PA CVD) method. Plasma has been aroused in a pure methane atmosphere, as the substrate has been used nanofiber textile which was produced by modern Nanospider method. Obtained in this way nanocomposite was characterized by the contact angle studies.

20

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.