Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 19

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań żaroodporności dwóch gatunków stali zaworowych tj. X33CrNiMn23-8 i X55CrMnNiN20-8 pokrytych powłoką chromu o grubości 1 mikrometra i powłoką itru. Badania utleniania prowadzono w atmosferze powietrza w warunkach izotermicznych (1173 K), oraz w warunkach wstrząsów cieplnych (298÷1173 K). Powłoki chromowe uzyskano metodą rozpylania magnetronowego (MS PVD). Próbki stali zaworowych z naniesioną powłoką chromu pokryto powłoką itru, który nanoszono elektrochemicznie przy użyciu 0,01 M roztworu Y(NO3)3 w alkoholu etylowym. Stwierdzono, że modyfikacja powierzchni stali zaworowych zwiększa ich odporność na utlenianie. Zastosowanie powłoki wielowarstwowej chromu i itru (Cr/Y) przynosi szczególnie dobre rezultaty w przypadku stali X55CrMnNiN20-8, która charakteryzuje się najniższą żaroodpornością wśród wszystkich badanych stali zaworowych.
EN
In this work the results of scaling-resistance studies performed on t grades of valve steels, i.e. X33CrNiMn23-8 and X55CrMnNiN20-8, covered by a chromium layer with 1 micrometer thickness modified and yttrium coating are discribed. The oxidation studies were carried out air atmosphere at a constant temperature (1173 K), as well as in thermal shock conditions (298+1173 K). The chromium coatings were obtained via magnetron sputtering (PVD). The valve steels, now containing a chromium layer on their surface, were then covered by an yttrium coating, which was electrochemically deposited using a 0.01 M Y(NO3)3 solution in ethyl alcohol. It was determined that modifying valve steel surfaces creases their resistance against oxidation. The application of multi-layer chromium and yttrium (Cr/Y) coatings leads to especially good results in the case of X55CrMnNiN20-8 steel, which exhibits the lowest scaling- resistance among all of the studied valve steels.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań kinetyki utleniania w temperaturze 1173 K trzech gatunków stali zaworowych (X33CrNiMn23-8, X50CrMnNiNbN21-9 i X53CrMnNiN20-8) pokrytych cienką powłoką SiC o grubości 2 mikrometrów. Powłoki uzyskano metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmą generowaną przy użyciu fal elektromagnetycznych o częstotliwości radiowej (RF CVD, 13.56 MHz). Stwierdzono, że stale z naniesioną powłoką SiC charakteryzują się większą odpornością na utlenianie od stali nie poddanych modyfikacji powierzchni. Rezultat ten jest wynikiem powstawania na powierzchni badanych materiałów pokrytych powłoką SiC zgorzeliny nie zawierającej w swym składzie tlenków żelaza (Fe3O4 i Fe2O3) o niskich właściwościach ochronnych.
EN
In this work, the results of oxidation kinetics studies performed at 1173 K are presented for three types of valve steels (X33CrNiMn23-8, X50CrMn- NiNbN21-9 and X53CrMnNiN20-8) covered by a thin SiC coating with 2 micrometer thickness. The coatings were obtained via chemical vapour deposition with the help of plasma generated using electromagnetic waves with radio frequency (RF CVD, 13.56 MHz). It was determined that steels with SiC coatings exhibit greater resistance against oxidation than steels without surface modification. This is due to the formation of scales not containing iron oxides (Fe3O4 and Fe2O3) with low protective properties on the surfaces of the materials covered by SiC.
PL
Metoda plazmochemicznego osadzania z fazy gazowej (PA CVD — Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition) jest szeroko stosowaną techniką wytwarzania twardych, przeciwzużyciowych powłok oraz modyfikacji powierzchni podłoży metalicznych, w tym stopów aluminium. Technika ta pozwala na otrzymywanie jednorodnych powłok na podłożach o złożonym kształcie, o dobrej adhezji do podłoża, nawet w warunkach stosunkowo niskiej temperatury. Ponadto procesy plazmochemiczne znacząco wpływają zarówno na mikrostrukturę, chropowatość powierzchni, jak i parametry mechaniczne oraz tribologiczne otrzymywanych struktur. W pracy zastosowano typowe techniki dla inżynierii materiałowej, w tym skaningową mikroskopię elektronową (SEM) z analizą EDS, spektroskopię IR, mikroskopię sił atomowych (AFM), dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego. Twardość i moduł Younga wyznaczono metodą nanoindentacji, zużycie powierzchni oceniono na podstawie próby zarysowania. Uzyskane wyniki wskazują, że rodzaj źródła jonów azotu (N2 lub NH3) w mieszaninie gazowej użytej w procesie modyfikacji jonami N+, przed depozycją powłoki a-SiCN:H, bezpośrednio wpływa na jej strukturę w skali atomowej (rys. 2), co determinuje różnice w udziałach poszczególnych grup atomowych (rys. 4). Otrzymane rezultaty potwierdzają, iż zastosowanie modyfikacji jonami N+ w przypadku stopów Al–Zn jest najkorzystniejsze w przypadku użycia w mieszaninie reakcyjnej NH3, co prowadzi z kolei do największego utwardzenia badanej powierzchni (rys. 6).
EN
Plasma assisted chemical vapour deposition (PA CVD) is a wide used technology for the production of hard, anti-wear coatings and surface modification of metallic substrates, for example aluminum alloys. This method allows to deposit of homogeneous, well-adhesive coatings at low temperature on substrates with complex shape. Plasmochemical processes significantly impacts such surface parameters as microstructure, roughness, mechanical and tribological behaviour, etc. In this work the overview of the influence of N+ ion precursor (nitrogen or ammonia) in RF CVD (Radio Frequency Chemical Vapour Deposition) technique on the modification of Al–Zn alloys in plasma conditions using ion treatment, before deposition of aSiCN:H coating, has been presented. Typical techniques for materials engineering such as scanning electron microscope (SEM) with EDS analysis, IR spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction, nanoindentation method (hardness and Young modulus), scratch test were applied in the presented study. The obtained results indicate that type of the ion source of nitrogen (N2 or NH3) in the gas mixture used in the N+ ion modification process, before deposition of the a-SiCN:H coating, influences directly on structure in atomic scale (Fig. 2), this determines the different contributions of the respective atomic groups (Fig. 4). The work confirmed that the use of N+ ions modification process of Al–Zn surface is the most important in case of the use of NH3 in the gas mixture, and results in improvement of surface hardness (Fig. 6).
PL
Modyfikacja powierzchni metodami plazmowymi jest jedną ze skutecznych i ekonomicznych technik obróbki powierzchni wielu materiałów, w tym materiałów polimerowych. Zaletą modyfikacji powierzchni plazmą jest możliwość selektywnej zmiany właściwości powierzchni, takich jak np. biokompatybilność, podczas gdy pozostałe cechy materiału pozostają niezmienione. Powierzchnia polieteroeteroketonu (PEEK) została modyfikowana przez trawienie jonowe w plazmie niskotemperaturowej w atmosferze Ar, He + N2, N2O przez 900 s. W pracy przeprowadzono analizę struktury chemicznej PEEK, przeprowadzono badania morfologii powierzchni, a także zmierzono chropowatość powierzchni za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM), jak również wykonano pomiary swobodnej energii powierzchniowej. Największy wzrost składowej polarnej energii powierzchniowej obserwowano dla PEEK modyfikowanego w plazmie Ar i He + N2, co koreluje ze znacznym wzrostem stężenia tlenu i azotu potwierdzonym w badaniach XPS. Dla PEEK modyfikowanego w plazmie N2O zaobserwowano zmiany w topografii powierzchni i zwiększenie nierówności, natomiast zmiany w składzie chemicznym powierzchni i swobodnej energii powierzchniowej były nieznaczne.
EN
Surface modification by plasma treatment is an effective and economical surface treatment technique for many materials including polymeric materials. The unique advantage of plasma modification is that the surface properties and biocompatibility can be enhanced selectively while the bulk attributes of the materials remain unchanged. The surface of the polyetheretherketone (PEEK) samples was modified by the radio frequency Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) at 13.56 MHz in the atmosphere of Ar, He + N2, N2O through 900 s. Morphological characterization of the PEEK as well as its surface roughness, chemical structure, and surface free energy were investigated by atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and sessile drop technique, respectively. The highest increase in the polar component of the total surface energy was observed for PEEK modified by Ar and He + N2 plasma, which correlated with significant increase in the concentration of oxygen and nitrogen-containing chemical functionalities as revealed by XPS. For PEEK submitted to N2O plasma treatment significant changes in surface topography and increase in roughness were observed, but changes in surface chemistry and surface free energy were mild.
EN
The article present the results of the study on the improvement of mechanical properties of the surface layer of 7075 aluminum alloy via two-stage aging combined with shot peening. The experiments proved that thermo-mechanical treatment may significantly improve hardness and stress distribution in the surface layer. Compressive stresses of 226 MPa±5.5 MPa and hardness of 210±2 HV were obtained for selected samples.
PL
W ramach niniejszego artykułu przedstawiono wyniki badań dotyczące poprawy właściwości mechanicznych warstwy wierzchniej w stopie aluminium 7075 poprzez kombinacje starzenia dwuetapowego i kulowania. Dowiedziono w ramach prowadzonych badań, że istnieje możliwość znacznego poprawienia twardości oraz rozkładu naprężeń w warstwie wierzchniej stosując obróbkę cieplno-plastyczną. Dla wybranych próbek uzyskiwano naprężenia ściskające na poziomie 226MPa±5,5 MPa oraz twardość rzędu 210±2 HV.
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).
PL
gazowej (CVD) zależy od wielu parametrów, takich jak temperatura podłoża, stężenie, szybkość przepływu reagentów chemicznych, ciśnienie, moc generatora plazmy (w przypadku metod PACVD) oraz czas osadzania. Mimo wielu prac związanych z otrzymywaniem warstw w procesie CVD w literaturze brak jest danych dotyczących badań wpływu ostatniego z wymienionych parametrów, czasu osadzania, na szybkość i mechanizm ich wzrostu. Praca zawiera wyniki badań szybkości wzrostu warstw azotku krzemu i warstw węglowych dotowanych azotem na podłożu (001) Si w funkcji czasu osadzania w procesie chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą generowaną przez fale o częstotliwości radiowej RFCVD (13,56 MHz, 400 W). Na podstawie pomiarów grubości warstw stwierdzono, że krzywe kinetyczne nie mają charakteru liniowego, lecz składają się z etapów, które systematycznie powtarzają się i charakteryzują się na początku szybszym tempem wzrostu, a następnie spowolnieniem pod koniec każdego z etapów. Dane te wskazują, że proces wzrostu w tym układzie jest limitowany liczbą aktywnych miejsc na powierzchni podłoża, a w dalszych etapach na powierzchni tworzących się warstw. Przeprowadzono dyskusję nad prawdopodobnym mechanizmem na podstawie teorii stanu przejściowego.
EN
Layer growth rate in chemical processes of chemical deposition from gaseous phase (CVD) depends on several parameters, such as substrat temperature, concentration and flow velocity of reacting substances, pressure, plasma generator power (in case of PACVD method) and deposition time. Independently on numerous studies on the problem in question, there are no literature data concerning the influence of the deposition time and layer growth mechanism. The results of examination on growth rate of silicon nitride layers and nitrogen-doped carbon layers substrate (001) Si in function of deposition time in the process of plasma-assisted chemical vapour deposition RFCVD (13.56 MHz, 400 W), have been described in the present study. On the basis of the layer thickness measurements it was proved that kinetic curves have nonlinear character but they comprise several stages, which are systematically repeated. It was also proved that the mentioned curves are characterized with bigger growing rate at the beginning and then the rate is moderated at the end of each stage. The data indicate that the growth process within this system is limited by number of active centers on the substrat surface, and in next stages on the surface of growing layers. Discussion on probable mechanism with respect to theory of transitional state has also been presented.
PL
Zbadano przebieg utleniania w warunkach wstrząsów cieplnych trzech gatunków stali zaworowych (X33CrNiMn23-8, X50CrMn-NiNbN21-9, X53CrMnNiN20-8) poddanych procesowi powierzchniowego azotowania. Wykazano, że proces azotowania stali o największej zawartości chromu (X33CrNiMn23-8) nie wpływa praktycznie na przebieg korozji. W przypadku pozostałych stali o niższej zawartości chromu, proces azotowania nieznacznie obniża przyczepność zgorzelin do podłoża.
EN
The oxidation behavior under thermal shock conditions of three valve steels (X33CrNiMn23-8, X50CrMnNiNbN21-9, X53CrMn- NiN20-8) subjected to nitriding process has been studied. It has been found that nitrided steel, containing highest chromium concentration (X33CrNiMn23-8), has virtually no influence on its corrosion behavior. In the case of remaining steels, with lower chromium concentration, the nitriding process decreases slightly scale adherence to substrate.
PL
Praca przedstawia wyniki badań budowy i wybranych parametrów użytkowych stopów Al-Zn-Mg przed i po modyfikacji ich powierzchni metodą RF CVD (Radio Frequency Chemical Vapour Deposition). W prowadzonych eksperymentach zmieniano rodzaj i skład otrzymywanej powłoki, którą stanowiły struktury SiNH lub SiNH dotowane węglem. Za każdym razem stopy poddawano procesowi trawienia jonowego (Ari) i azotowania powierzchni w warunkach plazmochemicznych. Do badań wykorzystano techniki typowe dla inżynierii materiałowej, mikroskopię elektronową skaningową (SEM) Z analizą składu chemicznego (EDS), dyfraktometrię rentgenowską (XRD) oraz badania twardości, modułu Younga (metodą nanoindentacji) i parametrów zużycia tribologicznego (współczynnika tarcia) wraz z obrazami niszczenia powłok. Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że otrzymanie powłoki przeciwzużyciowej (SiCNH) zawierającej w swojej strukturze węgiel wpływa korzystniej zarówno na badane parametry mechaniczne (twardość ok. 9 GPa, moduł Younga ok. 85 GPa), jak i tribologiczne w porównaniu z modyfikacją, w której powłokę zewnętrzną stanowiła powłoka SiNH. Można to tłumaczyć obecnością w strukturze wiązań CN, CC i fazy SiC, których odpowiednio wytrzymałość i budowa w znacznym stopniu mogą wpływać na synergizm układu powłoka-podłoże.
EN
The work presents the results of the selected physicochemical parameters of Al-Zn-Mg alloys before and after surface modification using RF CVD (Ra- dio Frequency Chemical Vapour Deposition) method. In research, type and composition ofthe studied layer, i.e. SiNH coatings or SiNH coatings doped carbon atoms, were changed. Every time, the alloys were treated by plasma etching and nitriding. Typical techniques for materials engineering such as scanning electron microscopy (SEM) with EDS analysis, X-ray diffraction, nanoindentation method (hardness and Young's modulus) and tribological parameters (incl. friction coefficient) with proliferation of coatings images were applied in the performer study. It can be concluded that the obtained anti-wear coatings, containing carbon in its structure, positively infiuence on mechanical (hardness approx. 9 GPa, Young's modulus approx. 85 GPa) and tribological parameters, in comparison with the modified external surfaces with SiNH coatings. It can be explained by CN, CC bonds in coating structure as well as SIC phase, both existence may infiuence on synergism of coating-aluminum alloy system.
EN
This paper describes two stages of optimization of the properties of 2024 and 7075 aluminium alloys, in particular their resistance to pitting by first T6, T6I6 or T6I4 treatment, and second increase its tribological properties by depositing by RF PACVD method a gradient coating of high adhesion to the substrate. Quantitative microstructural characteristics reveals that it is possible to increase hardness (up to 190HV for 7075 alloy) with relatively high yield strength (520 MPa) and high ultimate elongation (about 20%) by optimizing dispersion of precipitates using two-stage artificial aging process. Next to eliminate forming of thin Al2O3 layer with relatively poor adhesion to the aluminium substrate, gradient a-C: H/Ti layers synthesis hybrid plasma chemical RF PACVD reactor equipped with pulsed magnetron sputtering system was used. Using such configuration enables forming a thick and highly adherent diamond-like carbon layer on aluminium surface with low coefficient of friction (0.05), at a substrate temperature below 470K. Due to application of Ti magnetron cathode it was possible to improve the adhesion strength up to 30mN of diamond-like carbon layer to the covered substrate. Influence of deposition parameters on microhardness profile as well as adhesion and morphology were determined by nanotest and AFM, respectively.
PL
W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań doboru parametrów dwuetapowego procesu obróbki cieplnej stopów aluminium, w szczególności podwyższenia odporności na pitting poprzez zastosowanie obróbki T6, T6I4 lub T6I6 oraz odporności na zacieranie poprzez osadzenie metodą RF PACVD warstw gradientowych o wysokiej adhezji do podłoża. Przeprowadzona analiza wyników badań dowodzi, że istnieje możliwość podwyższenia twardości (nawet do 190 HV dla stopu 7075) przy relatywnie wysokiej jego granicy plastyczności (520 MPa) i wysokim wydłużeniu przy zerwaniu (20%) na drodze optymalizacji dyspersji wydzieleń poprzez zastosowanie dwuetapowego starzenia. W celu wyeliminowania tworzenia się cienkiej warstwy Al2O3 charakteryzującej się relatywnie niska adhezja do podłoża osadzono, przy pomocy reaktora RF PACVD wyposażonego w źródło rozpylania magnetronowego, gradientową powłokę a-C: H/Ti. Zastosowanie niniejszej konfiguracji umożliwiło w temperaturze poniżej 470K wytworzenie na podłożu aluminiowym cienkiej, dobrze przylegającej powłoki weglowej charakteryzującej się niskim współczynnikiem tarcia (0.05). Zastosowanie tytanowej katody magnetronowej umożliwiło osiągnięcie wartości adhezji powłoki węglowej do podłoża na poziomie 30 mN. Wpływ parametrów osadzania zarówno na profil mikrotwardości jak i adhezje oraz morfologie przebadano przy użyciu technik nanoindentacji oraz Mikroskopu Sił Atomowych.
13
Content available remote Modyfikacja powierzchni stopu Ti-6Al-4V w warunkach plazmochemicznych
PL
Stopy tytanu, m.in. Ti-6Al-4V, znajdują szerokie zastosowanie jako biomateriały w bio-inżynierii i medycynie. Budowa oraz właściwości fizykochemiczne tych materiałów sprawiają, że są już powszechnie stosowane w ortopedii, implantologii, traumatologii i stomatologii. Jednocześnie nadal trwają badania nad poprawą ich właściwości użytkowych, mające na celu zwiększenie ich żywotności, odporności na zużycie i korozję, przy jednoczesnym zachowaniu ich biozgodności. W tym celu prowadzone są badania, z wykorzystaniem m. in. technik plazmochemicznych - PA CVD (ang. Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition), które w szczególności obejmują procesy trawienia jonowego, azotowania, implantacji jonowej i/lub otrzymywania materiałów w postaci powłok. W pracy przedstawiono wyniki badań modyfikacji powierzchni stopu Ti-6Al-4V metodą PA MW CVD (ang. Plasma Assisted Micro-Wave Chemical Vapour Deposition). Parametry poszczególnych procesów ściśle kontrolowano, przy czym dla kolejnych procesów modyfikacji zmieniano ich kolejność. Dokładnej analizie poddano między innymi skład chemiczny, mikrostrukturę, strukturę w skali atomowej oraz mikrotwardość powierzchni stopu Ti-6Al-4V przed i po modyfikacji plazmochemicznej. Wyniki badań pokazały, że budowa i właściwości fizykochemiczne badanych materiałów ściśle zależą od rodzaju zastosowanych procesów w reaktorze mikrofalowym. Wykazano, że w przypadku modyfikacji powierzchni stopu Ti-6Al-4V korzystniejsze jest otrzymanie warstwy a-SiCNH po uprzednim procesie azotowania powierzchni stopu w warunkach plazmochemicznych.
EN
Titanium alloys, e.g. Ti-6Al-4V, are widely used as biomaterials, mainly in bioengineering and medicine. Their structure and physicochemical parameters enable extensive applications in orthopaedics, implantology, traumatology and dentistry. Studies on improvement of the usage parameters of titanium alloys, such as tribological and corrosion-resistance, with no loose of biocompatibility are still in progress. The plasma assisted chemical vapour deposition (PA CVD) technique with its ion etching, nitrogenation, ion implantation and/or surface coating widens possibilities of the new biomaterials discovery. In this study, the results of surface modification of the Ti-6Al-4V alloy by plasma assisted micro-wave chemical vapour deposition will be presented. Selected parameters of individual processes were strictly controlled, and a sequence of the processes was changed in every case. The chemical composition, microstructure, structure in atomic scale and microhardeness of the Ti-6Al-4V alloy before and after plasmochemical modification were precisely investigated. It was demonstrated that in case of the surface modification of the Ti-6Al-4V alloy more beneficial is plasmochemical nitrogenation of its surface before the a-SiCNH layer obtaining. The results of this study undoubtedly show that the construction and physicochemical parameters of the tested materials strongly depend on the type of applied processes in a microwave reactor.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących tlenozotowania stopu tytanu Ti-6Al-4V za pomocą chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą generowaną falami o częstotliwości radiowej (RFCVD 13,56 MHz, 300 W). Proces prowadzono w atmosferze gazów zawierających N2O i Ar w różnych proporcjach. Skład chemiczny i morfologię powierzchni badano metodą SEM/EDS. Badania odporności korozyjnej przeprowadzono przyspieszoną techniką polaryzacyjną w roztworze sztucznej śliny w temperaturze 37°C. Wyznaczono wartość współczynnika tarcia i wskaźnika zużycia uzyskanych materiałów. Otrzymane wyniki potwierdzają tezę, że najlepsze właściwości użytkowe zapewnia warstwa wierzchnia zawierająca azot oraz tlen. Stopy modyfikowane opisaną metodą charakteryzują się właściwościami pożądanymi w zastosowaniach medycznych.
EN
This work includes the results of studies on oxynitriding titanium and its alloy (Ti-6Al-4V) surface. This process has been carried out using the Chemical Vapour Deposition method with plasma, which was generated by radio frequency waves (RFCVD 13.56 MHz, 300 W). This process was carried out in an atmosphere containing N2O and Ar in various proportions. The chemical composition and morphology of the surface have been tested by SEM/EDS. The corrosive resistance test was accelerated with the polarisation technique in artificial saliva at 37°C. The friction coefficient and wear indicator were determined. These results confirmed conjectures that samples whose composition includes nitrogen and oxygen have the best usable properties. Materials modified in this way are promising for applications in medicine.
EN
In this work modifications of technical Titanium CP ASTM Grade2 and Titanium alloy Ti6Al4V with a-C:N:H and i a-SiCxNy(H) layers were studied. The layers were plasmachemically deposited in RF CVD - MW-CVD system with application of CH4, N2, SiH4 as gaseous reagents. Morphology, chemical composition and structure of the modified surfaces were analyzed. Furthermore, the corrosion resistance, tribological properties and biocompatibility were investigated. A comparison of operational panectus of unmodified samplesand the samples after surface treatment was made. Chemical composition and surface structure (before and after modification, and after exposition in Ringer solution) were investigated with SEM, XPS, FT IR methods. The of corrosion resistance was studied with application of polarization techniques, potential dynamic and DC measurements, all made in Ringer solution. The quantities of the components scoured off the alloy into the solution were evaluated with AAS method. Tribological parameters were measured with Micro-Combi-Tester and ball-on- disc tribotester. Biocompatibility of the deposited layers was analysed in the test of the growth of bone cells on the surface. The present studies allowed explaining an influence of the chemical composition and structure of the a-C:N:H and i a-SiCxNy(H) layers on the corrosion of titanium and its Ti6Al4V alloy in physiological liquids. Furthermore, it was possible, on the basis of the obtained result, to indicate directions the surface modifications ensuring optimization on their usable properties as biomaterials.
PL
W tej pracy były badane materiały takie jak tytan CP ASTM Grade2 i stop tytanu Ti6Al4V pokryte warstwami a-C:N:H i a-SiCxNy(H). Warstwy te zostały nałożone technikami plazmo chemicznymi przy zastosowaniu systemu RF CVD - MW-CVD. Jako odczynniki gazowe wprowadzano: CH4, N2, SiH4 oraz obojętny nośnik Ar. Poddano analizie morfologię, skład chemiczny i strukturę zmodyfi kowanych powierzchni. Ponadto zbadano odporność na korozję, właściwości tribologiczne i biokompatybilność. Następnym krokiem było porównanie tak zmodyfikowanych materiałów z próbkami wyjściowymi. Skład chemiczny i struktura powierzchni (przed i po modyfikacji oraz po ekspozycji w roztworze Ringera) zostały zbadane przy użyciu metod: SEM, XPS, metody FT IR. Odporność korozyjną materiałów oceniono na podstawie przyspieszonych technik polaryzacyjnych w roztworze Ringera oraz na podstawie analizy tego roztworu po ekspozycji próbek badanych materiałów metodą AAS. Właściwości mechaniczne badano przy użyciu urządzenia Mikro-Combi-Tester oraz tribotesteru typu kula-tarcza. Biokompatybilność zdeponowanych warstw była analizowana w badaniu wzrostu komórek kostnych na powierzchni. Tak przeprowadzone badania pozwoliły na wyjaśnienie wpływu składu chemicznego i struktury warstw a-C:N:H i i a-SiCxNy(H) na korozję tytanu i jego stopu Ti6Al4V w płynach fizjologicznych. Ponadto można, w oparciu o otrzymane wyniki wskazać kierunki modyfikacji powierzchni zapewniające optymalne właściwości pozwalające na zastosowanie tych metali jako biomateriałów.
PL
Praca zawiera wyniki badań dotyczących tlenoazotowania powierzchni tytanu i jego stopu (Ti6Al4V). Proces ten został przeprowadzony przy użyciu metody chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganej plazmą generowaną falami o częstotliwości radiowej (RFCVD 13,56 MHz, 400 W). Proces ten przeprowadzono w atmosferze gazów zawierającej N2O i Ar w różnych proporcjach. Skład chemiczny i morfologię powierzchni badano używając metody SEM/EDS. Badania odporności korozyjnej przeprowadzono przyspieszoną technika polaryzacyjną w roztworze sztucznej śliny w temperaturze 37oC. Wyznaczono także współczynnik tarcia i wskaźnik zużycia uzyskanych materiałów. Otrzymane wyniki potwierdzają przypuszczenia, że najlepsze własności użytkowe posiadają próbki, które w swoim składzie zawierały azot oraz tlen. Modyfikowane w ten sposób materiały są obiecujące dla zastosowań w medycynie.
EN
In this work a research concerning oxynitriding of titanium and its Ti6Al4V alloy is reported. Oxynitriding of the samples was performed by Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition method with plasma generated by radio frequency waves (RFCVD 13,56 MHz, 400 W). The process was carried out in the gas atmosphere containing N2O and Ar at various ratios. Chemical composition and morphology of the modified surfaces were studied by SEM/EDS and compared with those for unmodified surface. The corrosion resistance was examined with polarization technique, in the environment of artificial saliva, at 37oC. The friction coefficient and wear index were measured. The obtained results confirm that the best operating parameters have the oxynitrided samples containing N and O. Ti and Ti6Al4V with oxynitrided surface offer promising materials for medical applications.
EN
Purpose: EU directive of CO2 emission reduction causes many applied technologies to become unprofitable considering environmental protection. Due to that, there is an urgent need to create new or modify existing technological solutions - especially in the field of materials engineering. One of the options to reduce CO2 emission is replacement of parts made of steel by Aluminum -Lithium alloys mainly in such branches like automotive and aircraft industry. Design/methodology/approach: Prenitriding option was carried out in low pressure plasma discharge mode, at a substrate temperature below 200şC followed by the deposition of 500 nm thick SixNy coating. Morphology and mechanical properties were compared with substrate without prenitriding treatment. Findings: In this paper, first promising results of surface treatment with the use of prenitriding option of Al-Li alloy are presented. The results showed that the wear resistance of the Al-Li alloy may be modified by application of plasma enhanced CVD [1-4]. Two different types of surface modification were applied. Research limitations/implications: In case of vehicles’ parts, subjected to wear or/and contact fatigue a use of light weight alloys gives rise to many difficulties, caused by their low surface parameters. The aluminium alloys applied for elements operated in wear contact even with the best possible mechanical properties at the moment, it is limited due to still not enough tribological properties. The research in this field may bring another reduction of vehicles total weight. Practical implications: At present, ultra light materials with high durability are elaborated for components, e.g. in automotive industry mainly to realize a light gearbox. Originality/value: Functional Gradient Coatings (FGC) was deposited below temperature which could cause destruction of “tailored” structure of the substrate.
PL
Warstwy a-C:N:H mogą być otrzymywane z zastosowaniem niekonwencjonalnych metod syntezy, zwykle w warunkach plazmochemicznych (PA CVD - Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition). Materiały te cechują się między innymi atrakcyjnymi właściwościami mechanicznymi, tribologicznymi i biozgodnością. Ich budowa i właściwości mogą być kształtowane poprzez odpowiedni dobór parametrów procesu osadzania, co sprawia, że mogą znaleźć zastosowanie w wielu gałęziach techniki. W pracy przedstawiono wyniki badań warstw otrzymanych na podłożach (001) Si za pomocą metody RF CVD. Szczególną uwagę zwrócono na kinetykę ich wzrostu. Dokładnej analizie poddano ich grubość, morfologię i strukturę w skali atomowej. Rezultaty badań pokazują, że szybkość wzrostu warstw zmienia się nieliniowo w funkcji czasu osadzania. Kinetyka tego procesu może być opisana przez równanie Avrami-Jerofiejewa. Przedyskutowanie wyników tych badań pozwoliło na wyznaczenie trzech etapów wzrostu warstw a-C:N:H: początkowego, środkowego i końcowego.
EN
The a-C:N:H layers may be formed with application of non-conventional synthesis, mostly in plasma chemical conditions (PA CVD - Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition). Many attractive mechanical, tribiological features are characteristic of them, including good biocompatibility. Rother quality (of them) is that one can form their properties through appropriate selection of deposition process so that they may be used in many branches of technology. In this work the results are presented concerning the details of RF CVD processing applied in the deposition of amorphous a-C:N:H layers on (001) Si-substrate. A special attention is paid to research of the kinetics of a-C:N:H layers. The layer thickness, morphology and atomic structure of the samples are carefully analysed. The results are showed, that the growth rate does not change linearly with time. The kinetic of this process can be approximate by Avrami-Jerofiejew's equation. These investigations enabled delimitation of three stages of layers growth: initial, middle and final stage.
PL
Z uwagi na interesujące właściwości mechaniczne, optoelektroniczne i elektryczne, warstwy typu a-C:N:H są obiecujące dla zastosowań w nowoczesnych technologiach. Ich specyficzne parametry użytkowe mogą być kształtowane poprzez odpowiedni dobór składu chemicznego i modelowanie warunków syntezy warstw (wpływając na ich grubość i strukturę). Pożądane rezultaty mogą być osiągnięte przy zastosowaniu metody chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmowym. Zachęciło to autorów do określenia optymalnych parametrów osadzania w warunkach procesu RF CVD. Specjalną uwagę poświęcono ocenie wpływu temperatury, ciśnienia gazowych reagentów w układzie i mocy generatora plazmy RF na proces osadzania, co pozwoliło określić optymalne warunki wzrostu. Dokładnej analizie poddano wyniki badań morfologicznych i strukturalnych oraz przedyskutowano wpływ parametrów procesu na strukturę i szybkość wzrostu warstw. Stwierdzono, że wzrost temperatury podłoża ma destrukcyjny wpływ na proces osadzania. Zwiększenie ciśnienia w układzie i stosowanie wyższych mocy generatora plazmy zapewnia szybszy wzrost warstw.
EN
A wide spectrum of exceptional mechanical, chemical, optoelectronical and electric properties of a-C:N:H layers makes them very promising materials of many potential applications. Their specific usable parameters may be tailored via precise adjusting of the chemical composition and through the modelling the constitution of the layers (including the thickness, microstructure and atomic level structure). The desired effects may be achieved by application of plasma enhanced RF CVD technique. This has motivated the authors to look for optimal parameters of deposition process in plasma conditions. In this work the results are presented concerning the details of RF CVD processing applied in the deposition of amorphous a-C:N:H layers on Si-substrate. A special attention is paid to adjusting of the temperature, pressure of the gaseous precursors in the chamber and RF plasma power that would allow obtaining good quality layers. The morphology and atomic structure of the samples are carefully analysed. An influence of the respective processing parameters on the deposition ratio is discussed. It is found that increase of the substrate temperature exerts destructive effect on the technological process.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.