Struktura i właściwości warstw tlenoazotowanych na stali 316L w aspekcie zastosowań w medycynie

• Autorzy: Wierzchoń, T. , Skołek, E. , Zajączkowska, A. , Psoda, M. , Czarnowska, E.

Warianty tytułu

EN

Structure and properties of oxynitrided layers produced on 316 L steel for medical purposes

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja "Nowoczesne Technologie w Inżynierii Powierzchni" (III; 3-6.10.2006; Łódź-Spała, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zastosowanie niskotemperaturowego procesu tlenoazotowania jarzeniowego stali 316L (00H17N14M2) umożliwia wytworzenie warstw powierzchniowych składających się z austenitu przesyconego azotem tzw. fazy S z powierzchniową strefą tlenku chromu. Proces ten zapewnia zachowanie dobrej odporności korozyjnej tzw. stali medycznej, a jednocześnie w znaczący sposób zwiększa odporność na zużycie przez tarcie. W artykule przedstawiono warunki wytwarzania warstw tlenoazotowanych, ich strukturę, topografię powierzchni i właściwości tj. odporność na zużycie przez tarcie, korozję oraz ich biozgodność w kontakcie z ludzkimi fibroblastami. Uzyskane wyniki wskazują, że proces niskotemperaturowego tlenoazotowania jarzeniowego umożliwia wzrost twardości stali 316L do około 1120 HV0,05 oraz jej odporności na korozję i w znaczącym stopniu odporności na zużycie przez tarcie. Wytworzenie warstwy tlenków chromu wpływa również korzystnie na biozgodność stali austenitycznej 316L.

EN

316 steel (00H17N14M2) was subjected to low-temperature glow discharge-assisted oxynitriding in order to produce surface layers composed of nitrogen saturated austenite, known as the S phase, with a near-surface chromium oxide zone. This process improves significantly the properties of the steel, in particular the corrosion resistance and the frictional wear resistance, which are properties important in medical applications. The paper is concerned with the technology of the oxynitrided layers, and describes their structure, surface topography and properties, such as frictional wear resistance, corrosion resistance and biocompatibility with human fibroblasts. The results obtained indicate that the low-temperature glow discharge-assisted oxynitriding increases the hardness of 316L steel to about 1120 HV0.05, improves its corrosion resistance, and in a significant degree, its frictional wear resistance. The chromium oxide layers in addition improve the biocompatibility of the steel.

Słowa kluczowe

PL

wytwarzanie warstw tlenoazotowanych; struktura; topografia powierzchni; właściwości; odporność na zużycie; odporność na tarcie i korozję; biozgodność; stal 316L

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 5
• Strony: 1265-1267
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wierzchoń, T.

autor

Skołek, E.

autor

Zajączkowska, A.

autor

Psoda, M.

autor

Czarnowska, E.

• Wierzchoń, T. - Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska,

Bibliografia

• [1] J. Marciniak, Biomateriały, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2002
• [2] J. Siwka, Rozpuszczalność azotu w ciekłym żelazie, chromie i ich stopach oraz elementy wytapiania stali wysokoazotowych przy użyciu plazmy, Metalurgia 8, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, 1999
• [3] M. L. Byrnes, M. Gruijicic, W. S. Owen, Nitrogen strengthening of stable austenitic stainless steel, Acta Metali, vol. 35, 7, (1987), 1853
• [4] S. Kumar, M. J. Baldwin et al., The effect of hydrogen on the growth of the nitrided layer in r. f. - plasma nitrided austenitic stainless steel, Surf. and Coat. Techn., 123, (2000), 29
• [5] X. Y. Li, t. Bell, Low temperaturę plasma nitriding of 316 stainless steel - naturę of S phase and its thermal stability, Surface Engineering, vol. 17, 2, (2001), 147
• [6] J. R. Sobiecki, T. Wierzchoń, Corrosion resistance of austenitic stainless steel after low-temperature głów discharge nitriding, Inżynieria Powierzchni, 2A, (2005), 39
• [7] M. P. Fewell, J. M. Priest et al., Nitriding at Iow temperaturę, Surf. and Coat. Techn., 131, (2000), 284
• [8] J. Trojanowski, T. Wierzchoń, Modyfikacje procesu azotowania jonowego w celu zwiększenia właściwości użytkowych wyrobów z żeliwa, Inżynieria Powierzchni, l, (1999), 3
• [9] J. R. Sobiecki, T. Wierzchoń, Głów discharge assisted oxynitriding of the Ti6A12Cr2Mo titanium alloy, 79, (2005), 2003
• [10] T. Bacci, F. Borgioli, E. Galvanetto, G. Pradelli, glow-discharge nitriding of sintered stainless steels, Surf. and Coat. Techn., 139, (2001), 251