Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Warstwy gradientowe Ti:C wytwarzane w plazmie RF PACVD z udziałem rozpylania magnetronowego

100%

Batory D. , Cłapa M. , Mitura S.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

tom Vol. 27, nr 5

868-870

PL

Gradientowe warstwy Ti:C mogą być wytworzone dzięki połączeniu technik stałoprądowego rozpylania magnetronowego i wspomaganego plazmą chemicznego osadzania z fazy gazowej. Zastosowanie wyposażonego w magnetron reaktora plazmochemicznego RF PACVD umożliwia przeprowadzenie całego procesu bez konieczności otwierania komory. Szeroki zakres mocy generatora częstotliwości radiowej oraz układu zasilania magnetronu, a także system dozowania gazów reaktywnych daje pełną kontrolę nad przebiegiem procesu oraz pozwala wpływać na skład fazowy i właściwości wytwarzanych warstw. Podczas nanoszenia warstw jony argonu biorą bezpośredni udział w procesie rozpylania magnetronowego oraz służą jako medium aktywujące powierzchnię podłoża poprzez jej trawienie w plazmie wyładowania w.cz. Ważnym czynnikiem w procesie osadzania jest napięcie autopolaryzacji podłoża mające wpływ na energię jonów argonu w trakcie trawienia oraz energię jonów materiału rozpylanego w trakcie procesu nanoszenia warstwy. Sterowanie napięciem autopolaryzacji oraz mocą magnetronu daje możliwość otrzymywania warstw o pożądanym składzie i zróżnicowanej strukturze. Skład chemiczny naniesionych warstw oznaczony został metodą EDS na SEM, natomiast gradient zawartości Ti i C metodą GDOES. Wytworzone warstwy poddane zostały badaniom odporności na ścieranie oraz wyznaczony został współczynnik tarcia. Właściwości trybologiczne otrzymanych warstw gradientowych porównano z właściwościami próbki stalowej oraz warstwy węglowej wytworzonej metodą RF PACVD.

EN

Metal containing carbon layers can be deposited by combination of DC magnetron sputtering and plasma assisted chemical vapor deposition. Due to hybrid deposition system made up of a RF PACVD reactor equipped with a magnetron, the deposition process can be obtained without opening the reaction chamber. Wide range of the radio frequency power generator and the magnetron power supply in combination with gas supplying system, makes it possible to have full control over the deposition process. Ar ions taking direct part in DC magnetron sputtering process can be also used for sample surface activation by Ar plasma, generated by rf power. An important factor is also the substrate bias voltage which influences the energy of both the Ar ions during the substrate surface activation process and the target sputtered ions during the deposition process. That means it is possible to obtain layers with different structures depending on the rf power emitted from the cathode. Quantitative analysis of deposited layers was made by EDS on SEM, gradient of chemical composition was obtained by GDOES. Friction coefficient and wear resistance was measured. Results were compared to each other, for gradient layer, DLC layer and pure steel.

2

The effect of deposition parameters on the properties of gradient a-C:H/Ti layers

100%

Batory D. , Stanishevsky A. , Kaczorowski W.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

tom Vol. 37, nr 2

381-386

EN

Purpose: During the last 20 years DLC (diamond-like carbon) layers became a very attractive material in many medical and engineering applications. While the layer’s stress and adhesion were always a concern, several adhesion improvement methods have been proposed. A majority of those methods consists of either the deposition of an adhesion promoting interlayer or the application of a gradient of chemical composition. In whatever way this reduces the internal stress and improves the adhesion of carbon layers, it also affects the properties of the carbon layer. The aim of this study was to investigate the physicochemical properties of gradient carbon layers manufactured by RF PACVD/MS method at different process parameters. Design/methodology/approach: The a-C:H/Ti gradient layers were deposited onto silicon wafers using a hybrid deposition method which combines PVD and CVD processes in one reaction chamber. Surface topography, adhesion and coefficient of friction (COF) were measured at a nanoscale using Atomic Force Microscopy, Nanoindentation, and Nanotribometry. Findings: The result of this investigation has demonstrated that gradient interlayer deposition parameters affect roughness and tribological properties of outer carbon layer. Research limitations/implications: Presented investigation was performed with mirror-polished silicon wafers to prevent possible interferences caused by variations in surface topography of other typical substrates during polishing. However, the adhesion of carbon layer measured for the silicon substrates can be noticeably different from that measured for metal substrates. Thus, new adhesion investigations have to be done when using these layers on application-specific substrates. Also, additional friction and wear resistance measurements performed under wet conditions (biological serum) should be conducted in a case of medical applications. Originality/value: There are several reports available on the properties of carbon layers deposited subsequently onto the adhesion promoting interlayer. Present work is an attempt to understand and describe influence of adhesion promoting interlayer deposition parameters on the properties of interlayer - layer system as a whole.

3

Application of microwave/radio frequency and radio frequency/magnetron sputtering techniques in polyurethane surface modification

100%

Kaczorowski W. , Batory D. , Niedzielski P.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

tom Vol. 37, nr 2

286-291

EN

Purpose: The aim of the study is the analysis of the possibilities of application of MW/RF PACVD and RF PACVD/MS systems in polyurethane surface modification. Design/methodology/approach: As the substrates samples made out of the biocompatibile polyurethane were used. Modifications were performed in MW/RF PACVD and RF PACVD/MS reactors using different gases and process parameters. Topography, thickness and contact angle were measured using Atomic Force Microscopy, Profilometry and Contact Angle Measuring Instrument. Findings: Optimal plasma parameters ensuring deposition of carbon layers without surface degradation were worked out. Deposited layers were less than 500 nm thick and presented the wetting angle value more than 90ş. During the examinations the influence of the gas atmosphere and process parameters used for the preliminary substrates modification were investigated. Obtained results prove the possibility of application of MW/RF PACVD and RF PACVD/MS techniques in deposition of carbon-based coatings on polyurethane substrates used for artificial heart chambers manufacturing. Research limitations/implications: Modification of polymer surface has to be conducted at low temperatures, up to 100şC. Unfortunately not all CVD and PVD methods used in this field guarantee the adequate adhesion of manufactured layers deposited in such low temperatures. So far the most promising results were obtained with use of PLD (pulsed laser deposition) techniques. However application of MW (microwave) low temperature plasma source and combination of magnetron sputtering technique with RF (radio frequency) plasma source seems to be equally interesting techniques. Originality/value: Optimization of carbon layers deposition techniques on polyurethane substrates can be helpful in improvement of modern artificial heart chambers construction. All investigation results obtained in his field attend to work out the new generation of cardiosurgical implants within the confines of multiyear Project „Polish Artificial Hart”.

4

Mechanical and tribological properties of gradient a-C:H/Ti coatings

100%

Batory D. , Szymański W. , Cłapa M.

|

tom Vol. 31, No. 3

415--423

EN

The unusual combination of high hardness and very low friction coefficient are the most attractive tribological parameters of DLC (diamond-like carbon) layers. However, their usability is strongly restricted by the limited thickness due to high residual stress. The main goal of the presented work was to obtain thick, wear resistant and well adherent DLC layers while keeping their perfect friction parameters. As a proposed solution a Ti–TixCy gradient layer was manufactured as the adhesion improving interlayer followed by a thick diamond-like carbon film. This kind of combination seems to be very promising for many applications, where dry friction conditions for highly loaded elements can be observed. Both layers were obtained in one process using a hybrid deposition system combining PVD and CVD techniques in one reaction chamber. The investigation was performed on nitrided samples made from X53CrMnNiN21-9 valve steel. Structural features, surface topography, tribological and mechanical properties of manufactured layers were evaluated. The results of the investigation confirmed that the presented deposition technique makes it possible to manufacture thick and well adherent carbon layers with high hardness and very good tribological parameters. Preliminary investigation results prove the possibility of application of presented technology in automotive industry.

5

Analiza właściwości powłok HAp wytwarzanych metodą magnetronową z wykorzystaniem wyładowania w.cz.

100%

Batory D. , Skwierzyński P. , Witman M. , Niedzielska A.

|

tom Vol. 14, no. 109-111 spec. iss.

81

PL

Hydroxyapatyt (HAp) jest fosforanem wapnia stosowanym jako biomateriał, który wspomaga odbudowę tkanki kostnej. Jednakże ze względu na jego niskie właściwości mechaniczne, a także anizotropię właściwości fizykochemicznych częściej stosowany jest w postaci powłok na implantach medycznych. Szereg technologii syntezy pozwala na wytwarzanie powłok fosforanów wapnia o szerokim wachlarzu składów stechiometrycznych oraz innych właściwości. Cechą wspólną powłok HAp wytwarzanych na podłożach metalicznych jest ich słaba adhezja spowodowana różnymi wartościami współczynników rozszerzalności cieplnej. Proponowaną w niniejszej pracy metodą poprawy adhezji powłok HAp do różnych podłoży stosowanych w medycynie jest zastosowanie międzywarstwy węglowej. Dzięki wysokiemu powinowactwu chemicznemu wapnia do fosforu możliwe jest uzyskanie lepszej adhezji warstwy HAp do podłoża, a przez to zapewnienie jej lepszych właściwości użytkowych. Warstwy hydroksyapatytowe otrzymano metodą rozpylania magnetronowego katody, wykonanej z proszku HAp, przy różnych parametrach prądowonapięciowych. W efekcie końcowym uzyskano warstwy kompozytowe C/HAp charakteryzujące się poprawioną adhezją i zróżnicowanymi właściwościami fizykochemicznymi. Strukturę i morfologię otrzymanych warstw badano przy wykorzystaniu SEM. Właściwości mechaniczne analizowano za pomocą metody nanoindentacji, grubość otrzymanych warstw mierzono za pomocą profilometru stykowego, natomiast swobodną energię powierzchniową metodą Owensa-Wendta przy wykorzystaniu analizy kąta zwilżania warstw. W wyniku przeprowadzonych badań opracowano typoszereg parametrów syntezy warstw HAp na podłożach metalicznych, modyfikowanych warstwą węglową, o poprawionych właściwościach użytkowych, adekwatnych dla konkretnej aplikacji.

EN

Hydroxyapatite (HAp) is a calcium phosphate used as a biomaterial, that supports the reconstruction of bone tissue. However, due to an anisotropy of its physicochemical properties and its low mechanical properties is often used in the form of thin coatings on medical implants. A number of synthesis technologies allows the production of calcium phosphate coatings characterized by a wide range of stoichiometric compositions and other properties. A common feature of HAp coatings produced on metal substrates is their poor adhesion caused by different coefficients of thermal expansion. Proposed in this paper method to improve adhesion of hydroxyapatite coatings to various substrates used in medicine is the application of carbon interlayer. High chemical affinity of calcium to carbon makes it possible to obtain a better adhesion of HAp layer to the substrate, and thus to ensure its better performance. Hydroxyapatite layers were manufactured by RF magnetron sputtering of cathode, which was made of pressed and sintered HAp powder, using different synthesis parameters. The final result are obtained C/HAp composite layers characterized by improved adhesion and variety of physicochemical properties. The structure and morphology of obtained layers were studied using SEM. The mechanical properties were analyzed using a nanoindentation method. Thickness of deposited layers was measured on the profilometer, whereas free surface energy (SEM) was investigated by Owens-Wendt method based on the measurement of layers contact angle. Following this study a range of synthesis parameters of HAp layers on substrates modified using carbon interlayer was worked out. Conducted investigation made it possible to obtain hydroxyapatite layers with improved performance characteristics that are adequate for the particular application.

6

Analiza strukturalna i fazowa nanokompozytowych warstw a-C:H/Ti wytworzonych hybrydową metodą RF PACVD/MS

100%

Batory D. , Wilczek R. , Szymański W. , Cłapa M.

|

tom Vol. 31, nr 4

856-859

PL

Praca dotyczy nanokompozytowych warstw a-C:H/Ti wytworzonych w procesie reaktywnego rozpylania magnetronowego, prowadzonego w obecności wyładowania wysokiej częstotliwości. Opracowana technologia zakłada zastosowanie tytanu jako materiału domieszki ze względu na jego wysokie powinowactwo chemiczne do węgla oraz bardzo dobre właściwości mechaniczne supertwardej ceramiki TiC. W wyniku procesu syntezy otrzymywane są nanoktystaliczne wydzielenia węglików TixCy, równomiernie rozmieszczone w amorficznej osnowie węglowej, których wielkość oraz skład chemiczny zależne są od warunków procesu nanoszenia. W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów syntezy na topografię powierzchni, skład fazowy oraz strukturę warstw nanokompozytowych, wytworzonych na podłożach krzemowych. Badania topografii powierzchni przeprowadzono za pomocą techniki mikroskopii sił atomowych (AFM). Niskokątowa dyfrakcja promieni Roentgena (XRD) wykorzystana została do analizy składu fazowego warstw, natomiast badania struktury oraz składu chemicznego przeprowadzono za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM).

EN

Presented work concerns a nanocomposite a-C:H/Ti layers deposited in reactive magnetron sputtering process conducted in the presence of radio frequency discharge. The technology assumes application of titanium as the additive material due to its high chemical affinity to carbon and very good mechanical properties of superhard TiC ceramics. As the result of the synthesis process nanocrystalline inclusions of TixCy carbides evenly distributed In amorphous carbon matrix. Size and chemical composition of obtained carbi- des depend on the process parameters. In this work the results of investigations of the influence of the synthesis parameters on the surface topography, chemical and phase composition as well as the structure of nanocomposite layers deposited onto silicon substrates are presented. Surface topography was determined using atomic force microscopy (AFM), low angle X-ray diffraction (XRD) was used to analyze the phase composition, whereas structure and chemical composition were characterized with use of transmission electron microscopy (TEM).

7

Metody modyfikacji powierzchni narzędzi ze stali szybkotnącej do obróbki drewna oraz materiałów drewnopodobnych

100%

Fijałkowski M. , Rożek Z. , Batory D. , Louda P.

|

tom Vol. 31, nr 4

949-952

PL

Celem pracy jest charakterystyka cienkich warstw naniesionych na powierzchnię narzędzi wykonanych ze stali szybkotnącej metodami: RF PACVD oraz RF PACVD/MS. Warstwa azotowana wytworzona została za pomocą technologii RF PACVD z plazmy wyładowania częstotliwości radiowej, natomiast proces RF PACVD/MS zakłada syntezę warstwy diamentopodobnej w procesie rozpylania magnetronowego oraz dysocjacji węglowodorów w polu wysokiej częstotliwości. Morfologia powierzchni oraz grubość wytworzonych warstw została scharakteryzowana za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) oraz mikroskopii świetlnej. Adhezję warstwy węglowej do stalowych podłoży określono za pomocą metody rysy. Przeprowadzone zostały pomiary twardości oraz właściwości tribologicznych. Współczynnik tarcia oraz odporność na ścieranie wyznaczone zostały metodą kulka-krążek z zastosowaniem kulki ceramicznej ZrO2, natomiast twardość zbadano techniką nanoindentacji. Uzyskane wyniki badań laboratoryjnych potwierdzają wysoki potencjał aplikacyjny zastosowanych technologii w obróbce drewna oraz materiałów drewnopodobnych.

EN

The main aim of work is the characteristics of layers deposited onto surfach of high speed cutting tools using RF PACVD and RF PACVD/MS methods. RF PACVD technology was used to synthesize nitrided layers using radio frequency plasma discharge, whereas RF PACVD/MS technology assumes the deposition of a-C:H/Ti gradient layers using the magnetron sputtering of Ti cathode and dissociation of hydrocarbons in high frequency electromagnetic field. Morphology and thickness of deposited layers was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and light microscopy. Adhesion measurements of carbon layers was performed using the scratch test method. Tribological features of both types of layers were investigated with use of the ball-on-disc method where as the counterpart material ZrO2 ceramic ball was used. Hardness measurements were made using the nanoindentation method. Obtained laboratory investigation results prove the possibility of application of both technologies in wood and wood like materials machining industry.

8

Wpływ warunków wytwarzania na właściwości emisyjne warstw diamentopodobnych

88%

Staryga E. , Znamirowski Z. , Piszczek P. , Cłapa M. , Batory D.

|

2009

|

tom Vol. 50, nr 1

54-56

PL

Zbadano emisję elektronów z heterostruktur warstwa diamentowa/krzem i warstwa diamentowa domieszkowana azotem/krzem. Analiza natężenia prądu emisji w zależności od natężenia pola elektrycznego umożliwiła wyznaczenie parametrów emisyjnych (efektywna praca wyjścia, natężenie pola włączeniowego) wytworzonych heterostruktur. Badane układy odznaczały się stabilną pracą podczas pomiaru emisji polowej. Zaobserwowano znaczny wzrost prądu emisji w układach z domieszkowaną azotem warstwą diamentową w stosunku do prądu emisji z układów z niedomieszkowaną warstwą. Wyniki badań pokazują, iż wytworzone warstwy diamentowe, przy doborze odpowiednich parametrów procesu HF CVD, zastosowaniu domieszkowania azotem oraz wyborze odpowiedniego podłoża półprzewodnikowego, mogą stanowić dobry materiał na pokrycie emiterów polowych.

EN

The emission current from diamond/silicon and nitrogen doped diamond/silicon heterostructures has been investigated. The analysis of the emission current vs. electric field characteristics have enabled to determine the basic emission parameters (such as effective work function, turn-on field). The studied heterostructures was stable during the measurements. The nitrogen doping tumed out to enhance the electron emission from the heterostructures significantly. The results presented prove that it is possible to obtain good electron emitters using silicon covered with polycrystalline diamond films provided that the properly chosen parameters of HF CVD preparation, including nitrogen doping, are used.

9

Analiza właściwości tribologicznych powłok a-C:H:SiOx wytwarzanych metodą RF PACVD

88%

Batory D. , Kaczorowski W. , Kołodziejczyk Ł. , Makówka M. , Jędrzejczak A.

|

tom Vol. 36, nr 6

473--478

PL

Domieszkowane SiOx powłoki węglowe zostały wytworzone metodą RF PACVD (Radio Frequency Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition) z wykorzystaniem mieszaniny metanu (CH4 ) oraz heksametylodisiloksanu (HMDSO). Procesy syntezy prowadzono przy różnych proporcjach przepływu CH4/ HMDSO oraz w szerokim zakresie ujemnego potencjału autopolaryzacji elektrody rf. Jako substraty zastosowano utleniany stop tytanu Ti6Al7Nb. Badania współczynnika tarcia oraz odporności na zużycie przez tarcie przeprowadzono metodą kula–tarcza za pomocą tribotestera T-11 oraz przeciwpróbki wykonanej ze stali 100Cr6. Analizę śladów wytarcia prowadzono za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego oraz spektroskopii Ramana. Odporność na zużycie przez tarcie określano na podstawie zarejestrowanych profili wytarcia powłok oraz przeciwpróbek. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdzają zróżnicowany wpływ parametrów procesów syntezy na właściwości tribologiczne otrzymanych powłok. Zarejestrowano wyraźnie pozytywny wpływ domieszki SiOx na zmniejszenie współczynnika tarcia badanych powłok obserwowany już w zakresie poniżej 0,5% at. Si. Niemniej jednak dla niższych potencjałów autopolaryzacji powłoki o dużej zawartości krzemu i tlenu uległy zniszczeniu po kilku metrach drogi tarcia. Głównym mechanizmem zużycia powłok a-C:H:SiOx jest efekt trzeciego ciała. Wydaje się, że domieszkowanie powłok węglowych SiOx ogranicza zjawiska grafityzacji prowadzące do powstania warstwy przejściowej spełniającej rolę smaru stałego. Pomimo wyraźnie mniejszych oraz stabilnych wartości współczynników tarcia powłok a-C:H:SiOx przy większych zawartościach krzemu i tlenu nie zapewniają one wystarczającej ochrony przed zużyciem współpracujących elementów.

EN

SiOx incorporated carbon coatings were synthesized using RF PACVD (Radio Frequency Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition) method with use of mixture of methane (CH4) and hexamethylodisiloxane (HMDSO). The processes of synthesis were conducted using different CH4/HMDSO flow ratios and wide range of the self-bias potential of the r.f. electrode. As the substrate oxidized Ti6Al7Nb titanium alloy was used. Friction coefficient and wear resistance analysis was performed using the T-11 tribometer in the ball–on–disc configuration and counterpart made of 100Cr6 steel. Wear track analysis was made using scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. The resistance against wear was determined basing on the registered wear profiles and scars on the surface of the coatings and the balls respectively. The results of the conducted examinations prove the varied impact of the process parameters on the tribological properties of the obtained coatings. A noticeably positive influence of SiOx incorporation on the decreasing value of the coefficient of friction was registered for as low concentration of silicon as 0.5 at. %. Nevertheless for low self-bias potentials coatings with high concentration of silicon and oxygen were damaged just after few meters of the sliding distance. The main wear mechanism of a-C:H:SiOx coatings is the third body effect. It seems that incorporation of SiOx into carbon coatings limits the graphitisation phenomena, which lead to formation of the transition layer acting as the solid lubricant. Despite significantly lower and stable coefficients of friction of a-C:H:SiOx coatings with higher concentrations of silicon and oxygen they do not provide sufficient protection against wear of the co-working elements.

10

Biologiczna ocena warstw węglowych domieszkowanych srebrem

75%

Jakubowski W. , Komorowski P. , Bociaga D. , Batory D. , Niedzielski P. , Walkowiak B.

|

tom Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.

89

PL

Postęp w naukach biologicznych i medycznych jest obecnie coraz silniej uzależniony od gromadzenia i poddawania analizie informacji o wzajemnych relacjach między komórkami żywych organizmów a powierzchniami materiałów abiotycznych. Szczególnie istotne jest to w dziedzinach związanych z wykorzystaniem biomateriałów, ale taka zależność jest też silnie widoczna w obszarze obejmującym przemysł przetwórczo-spożywczy. Oddziaływania materiał - komórka żywa, w znacznej mierze wykraczają poza dotychczas postrzegany zakres standardowego wykorzystania biomateriałów, a odkrycia na polu interakcji powierzchni materiałów z komórkami mają coraz większe znaczenie w prawidłowym użytkowaniu nowoczesnych systemów dystrybucji wody pitnej, a także przemysłowych systemów chłodzenia i obiegu cieczy. Wspomniany postęp stawia kolejne wyzwania przed inżynierią materiałową, która odpowiada za opracowywanie nowych technologii i materiałów mających spełniać coraz bardziej rygorystyczne oczekiwania użytkowników. Lepsze zrozumienie zależności w jakich pozostaje układ środowisko - organizmy żywe - materiał inżynierski prowadzą do wyeliminowania materiałów stwarzających potencjalnie zagrożenie, z jednoczesnym wprowadzeniem nowych materiałów, lepiej spełniających swoje funkcje. W procesie opracowania materiałów o wysokiej biozgodności uwagę naukowców w dużej mierze skupia grupa problemów związanych z zasiedlaniem powierzchni abiotycznych przez mikroorganizmy. Ograniczenie lub wyeliminowanie procesu kolonizacja powierzchni biomateriałów, zwykle prowadzącego do rozwinięcia się trudno zwalczanego biofilmu, stanowi istotne wyzwanie dla nowoopracowywanych biomateriałów. W literaturze fachowej dostrzegane są niekorzystne efekty, obserwowane przede wszystkim w praktyce klinicznej, do jakich doprowadza rozwiniecie się biofilmu na powierzchniach implantów. Opisywany jest także efekt wzrostu oporności takich kolonii bakteryjnych na działania układu immunologicznego oraz farmakoterapię. Jedną z możliwych modyfikacji powierzchni, pozwalających na ograniczenie zasiedlania ich przez mikroorganizmy, jest wprowadzenie elementów o działaniu bakterio- i grzybobójczym. W Instytucie Inżynierii Materiałowej opracowany został materiał, wytwarzany metodą hybrydową RF PACVD/MS, łączący bioinertny charakter warstw węglowych z bakteriobójczymi właściwościami jonów srebra. Powłoka tego typu pozwala na znaczące ograniczenie adhezji bakterii prowadzącej do rozwoju biofilmu na powierzchni materiału, przy jednoczesnej znikomej cytotoksyczności dla komórek organizmów wyższych. Wyniki eksperymentów prowadzonych z wykorzystaniem modelowych hodowli bakterii E.coli (DH5a) oraz komórek ludzkich osteoblastów (Saos 2) i komórek śródbłonka (EA.hy 926) w pełni potwierdziły zakładane właściwości nowego materiału.

EN

Progress in biological sciences and medicine is today increasingly dependent on collecting and examining information on the relationship between the cells of living organisms and abiotic surfaces of different materials. This is especially important in areas related to the use of biomaterials, and this dependence is particularly evident in certain areas such as the food industry. Interactions between material - living cells, has until recently been largely considered outside the scope of the standard use of biomaterials. The discovery of cell interactions with material surfaces are of growing importance in the proper use of modern drinking water distribution systems, industrial cooling systems and fluid circulation. This progress poses new challenges for materials engineering, which is responsible for the development of new technologies and materials that must meet increasingly stringent standards. With a better understanding of relationships present in such a system: environment - living cells - material engineering, it will be possible to eliminate any materials that poses a potential threat, and introduce new materials, that perform their functions more efficiently. In the process of developing materials with high a degree of biocompatibility, much of the research has focused on the problem of abiotic surface colonization by different microorganisms. One of the most significant challenges in developing new biomaterials is the reduction or elimination of biomaterial surface colonization, which usually leads to the development of a biofilm. In the literature the adverse effects of such interactions have been observed, primarily in clinical practice and the development of biofilms on the surface of implants. Increased resistance of these bacterial colonies to the human immune system and drug therapy has also been described. One possible material surface modification, which could reduce microorganism colonization, is the introduction of elements that exhibit bactericidal and fungicidal activity. The Institute of Materials Engineering has developed a material produced using a hybrid method RF PACVD/MS, which combines the bioinert nature of carbon layers and the bactericidal properties of silver ions. Such a coating can significantly reduce the degree bacterial adhesion, which results in the development of a biofilm on the surface materials, whilst having a negligible cytotoxic effect on the cells of higher organisms. Results of experiments conducted using the model bacterium E. coli culture (DH5a) together with human osteoblastic (Saos 2) and endothelial cells (EA.hy 926) have fully confirmed the assumed properties of this new material.

11

Influence of chemical heat treatment on the mechanical properties of paper knife-edge die

63%

Dybowski K. , Kaczmarek Ł. , Pietrasik R. , Smolik J. , Kołodziejczyk Ł. , Batory D. , Gzik M. , Stagliński M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

tom Vol. 37, nr 2

422-427

EN

Purpose: In this article mechanical properties together with wear mechanism of paper knife-edge die made of A 681 steel with TiN, TiCN and DLC coating were analyzed. A Paper knife-edge die using in stamping machine, serves a map of complicated graphical projects. However wear resistance is strongly dependent on chemical composition of a paper mainly on the TiO2 content. Design/methodology/approach: In order to optimize the wear resistance of analyzed paper knife-edge die, influence of HS6-5-2 and A 681 substrate with Duplex treatment (vacuum nitriding/ TiN, TiCN and DLC antiwear coatings deposition) were compared. Morphology and mechanical properties (hardness, adhesion) were measured. Findings: The present results show that the duplex treatment (nitriding/TiN) is a very promising technology for protection of paper knife-edge dies due to the uniform, dense structure with a high adhesion to the HS6-5-2 substrate. Hybrid layer fabricated by the gas nitriding and vacuum arc deposition presented improved mechanical properties. Research limitations/implications: In further examinations to compare the results obtained for each layer it should be taken into consideration to manufacture the gradient DLC layers onto nitrided high-speed cutting steel. For full analysis of worked out technology additional examinations concerning investigation of friction coefficient and wear resistance and corrosion features of deposited layers should be conducted. Originality/value: Our experiments provide in this case the evidence of increased mechanical properties of HS6-5-2 steel together with Duplex treatment (TiN coating) instead of A 681 substrate with TiN or TiCN coating.

12

Optimization of the heat treatment and tribological properties of 2024 and 7075 aluminium alloys

63%

Kaczmarek Ł. , Stegliński M. , Sawicki J. , Świniarski J. , Batory D. , Kyzioł K. , Kołodziejczyk Ł. , Szymański W. , Zawadzki P. , Kottfer D.

|

tom Vol. 58, iss. 2

535--540

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.