Wyniki 1-10 spośród 10 dla zapytania: authorDesc:"Karol Kyzioł"

Wybrane właściwości użytkowe modyfi kowanych powierzchni biomateriałów metalicznych na bazie tytanu


  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 zmodyfi kowanych materiałów z próbkami wyjściowymi. Skład chemiczny i struktura powierzchni (przed i po modyfi kacji 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 a-SiCxNy(H) na korozję tytanu i jego stopu Ti6Al4V w płynach fi zjologicznych. Ponadto można, w oparciu o otrzymane wyniki wskazać kierunki modyfi kacji powierzchni zapewniające optymalne właściwości pozwalające na zastosowanie tych metali jako biomateriałów. Słowa kluczowe: tytan i jego stopów, korozja, chemiczne osadzanie z fazy gazowej, plazma Chosen properties of Titanium biomaterials with modifi ed surface In this work modifi cations of technical Titanium CP ASTM Grade2 and Titanium alloy Ti6Al4V with a-C:N:H and 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[...]

Kinetyka wzrostu warstw a-C:N:H w układzie RF CVD

Czytaj za darmo! »

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[...]

Wpływ parametrów procesu tlenoazotowania na właściwości użytkowe stopu Ti-6Al-4V

Czytaj za darmo! »

Stopy tytanu jak i tytan techniczny są atrakcyjnymi materiałami do zastosowań w różnych obszarach medycyny. Jest to możliwe ze względu na unikatowe właściwości fizyczne i chemiczne, takie jak wysoka wytrzymałość, mała gęstość, dobra odporność korozyjna i dobra biozgodność w środowisku ludzkich komórek i tkanek [1÷3]. Zastosowanie tytanu i jego stopów umożliwia zwiększenie komfortu operacji chirurgicznych (aparatura medyczna) oraz leczenia urazów (na przykład endoprotezy i sztuczne kończyny, implanty, płyty stabilizacyjne) [4÷9]. Z drugiej strony materiały te mają stosunkowo niskie właściwości tribologiczne, dużą wartość współczynnika tarcia i małą odporność na ścieranie. W badaniach prowadzonych nad modyfikacją powierzchni tytanu i jego stopów, mających na celu poprawę właściwości tribologicznych, stosowane są różne technologie i różnego rodzaju warstwy. W ostatnich latach widoczne jest rosnące zainteresowanie warstwami Ti(N) Ti(C) i Ti(C, N) [9÷11]. W wyniku tlenoazotowania jarzeniowego uzyskuje się warstwy zawierające Ti(O, N) + Ti2N + α-Ti(N) [12]. Grubość warstwy tlenoazotku tytanu po godzinnej obróbce wynosi około 2 μm. Chropowatość tlenoazotowanych powierzchni zarówno tytanu, jak i stopu zależy od warunków prowadzenia procesu, a głównie od temperatury. Należy podkreślić, że zarówno skład chemiczny, mikrostruktura, jak i topografia powierzchni mają istotny wpływ na właściwości biofizyczne implantów [13, 14]. Wyniki przedstawione w wymienionych pracach potwierdzają duże możliwości wykorzystania procesu tlenoazotowania jarzeniowego do wytwarzania biomateriałów tytanowych. Świadczy o tym również fakt, że warstwy wytworzone w procesie tlenoazotowania charakteryzują się dużą odpornością na zużycie przez tarcie i korozję [14]. Warstwy są biozgodne i stanowią barierę hamującą przechodzenie tytanu i składników stopowych do otaczającego je środowiska biologicznego. Materiały i metody bada ń Próbki stopu tytanu Ti-6Al-[...]

Wpływ plazmochemicznej modyfikacji powierzchni stopów Al-Zn-Mg na ich budowę i wybrane właściwości użytkowe

Czytaj za darmo! »

Aluminium i jego stopy stanowią grupę materiałów inżynierskich które są alternatywą dla innych metali i stali konstrukcyjnych stosowanych w wielu gałęziach przemysłu. Wynika to głównie z małej gęstości tych materiałów, dużego stosunku wytrzymałości do masy oraz podatności na obróbkę mechaniczną [1, 2]. Właściwości stopów aluminium mogą być kształtowane w pewnym zakresie na drodze modyfikacji ich składu chemicznego (zatem i fazowego) przez dodatki innych pierwiastków, na przykład Cu, Si, Zn i Mg. Problem dla niektórych zastosowań tej grupy materiałów stanowią niewystarczające właściwości użytkowe, w tym wytrzymałość mechaniczna, słaba odporność na korozję i zużycie tribologiczne [3÷5]. Jednym z perspektywicznych materiałów do zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym jest stop Al-Zn-Mg (7075). Poza metodami mechanicznymi (np. shot peening) do metod stosowanych w celu poprawy wspomnianych właściwości można zaliczyć metody obróbki cieplno-chemicznej. Wciąż prowadzone badania są dowodem na to, że obróbka powierzchni tych materiałów (np. na drodze otrzymania warstw DLC, procesów azotowania, depozycji powłok zawierających Ti i N, warstw WC/C) może przyczynić się do poprawy ich właściwości użytkowych [3÷8]. Na szczególną uwagę zasługują metody plazmochemicznego otrzymywania powłok z fazy gazowej (PA CVD) [8], fizycznego otrzymywania powłok z fazy gazowej (PVD) [3] lub kombinacje kilku technik [7÷9]. Praca dotyczy badań plazmochemicznej modyfikacji stopów aluminium serii 7075 metodą RF CVD (Radio Frequency Chemical Vapour Deposition). Zastosowana obróbka miała na celu wytworzenie na powierzchni stopów odpornej na zużycie powłoki o dobrej adhezji do podłoża. Otrzymane powłoki scharakteryzowano pod względem ich budowy strukturalnej oraz wybranych właściwości mechanicznych i tribologicznych. Zastosowano zespół typowych technik badawczych dla inżynierii powierzchni, wśród których można wyróżnić skaningową mikroskopię elektronową[...]

Właściwości żaroodporne stali zaworowych poddanych procesowi azotowania


  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. Słowa kluczowe: stale zaworowe, wstrząsy cieplne, azotowanie Heat-resisting properties of nitrided valve steels 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 infl uence on its corrosion behavior. In the case of remaining steels, with lower chromium concentration, the nitriding process decreases slightly scale adherence to substrate. Keywords: valve steels, thermal shocks, nitriding.1. Wstęp W ostatnich latach obserwuje się stałą tendencje do podwyższania temperatury pracy silników samochodowych w celu zwiększenia ich wydajności oraz stosowanie na coraz szerszą skalę alternatywnych materiałów pędnych w przemyśle motoryzacyjnym (LPG, gaz ziemny, biopaliwa, itp.) [1-3]. Należy podkreślić, że zarówno wyższe temperatury pracy, jak i stosowanie paliw alternatywnych znacznie przyspieszają degradację poszczególnych elementów silników [4-9]. Zagrożenie to występuje w szczególności w odniesieniu do zaworów wylotowych, pracujących w najwyższych temperaturach (obecnie coraz częściej przekraczających 1173 K) i atmosferze silnie agresywnych gazów spalinowych. W związku z tym w szeregu ośrodkach badawczych na świecie prowadzone są in[...]

Kinetyka wzrostu warstw w procesie RFCVD


  W projektowaniu technologii cienkich warstw i powłok, w tym również technologii chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD - Chemical Vapour Deposition) istotne jest poznanie kinetyki i mechanizmu procesu. Znajomość ta umożliwia optymalizację warunków technologicznych formowania, czyli uzyskanie warstw o ściśle określonej grubości i strukturze. Szybkość wzrostu warstw zależy od parametrów procesu osadzania. Wpływa na nią również geometria reaktora. Badania szybkości wzrostu warstw w warunkach CVD prowadzi się zwykle eksperymentalnie. Teoretyczne jej oszacowanie jest bardzo trudne ze względu na złożoność równań opisujących zjawiska transportu masy i energii oraz procesy chemiczne, na które składają się reakcje homoi heterogeniczne na powierzchni ciała stałego [1]. Na podstawie danych eksperymentalnych i poszukiwaniu odpowiednich korelacji pomiędzy parametrami procesu CVD a szybkością wzrostu warstw w pracach [2, 3] podano ogólne zależności na szybkość wzrostu warstw w zależności od temperatury, ciśnienia, szybkości przepływu oraz mocy generatora plazmy (dla CVD wspomaganej plazmowo - PACVD). Zaskakujące jest natomiast to, że w literaturze brak jest danych dotyczących kinetyki wzrostu, czyli wpływu czasu osadzania na grubość warstw. W projektowaniu reakcji chemicznych CVD zakłada się zwykle liniowy wzrost grubości z upływem czasu. Jedynie w pracy [4] autorzy na podstawie pomiaru grubości warstw w funkcji czasu nie potwierdzają liniowej kinetyki wzrostu w przypadku osadzania warstw węgloazotku krzemu na podłożu ze szkła kwarcowego. Szybkość wzrostu warstwy przyjmuje największą wartość na początku procesu, a potem monotonicznie maleje do zera. Taki przebieg autorzy przypisują zmniejszaniu się ilości centrów aktywnych na powierzchni wraz z upływem czasu osadzania. Nie tłumaczą oni jednak, jakie miejsca na powierzchni stanowią centra aktywne, na których w pierwszym etapie produkty pośrednie powstające w wyniku reakcji homogenicznyc[...]

Wpływ składu mieszaniny reakcyjnej w procesie modyfikacji powierzchni stopu Al-Zn na wybrane właściwości fizykochemiczne powłoki a-SiCN-H DOI:10.15199/28.2015.4.2


  The effect of chemical composition of gas mixture on the selected physicochemical properties of a-SiCN:H coatings in case of surface modification of Al-Zn alloy 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). Key words: Al-Zn alloys, surface modification, RF CVD, a-SiCN:H, microstructure, physicochemical properties. Metoda plazmochemicznego osadzania z fazy gazowej (PA CVD - Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition) jest szeroko stosowaną tech[...]

Wpływ powłok SiC na właściwości żaroodporne stali zaworowych DOI:10.15199/40.2017.5.7


  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. Słowa kluczowe: stale zaworowe, powłoka SiC, utlenianie, warunki izotermiczne 1. Wprowadzenie Niniejsza praca powstała w ramach szerokiego programu badawczego, zmierzającego do ograniczenia wysokotemperaturowej korozji zaworów silnikowych w samochodach osobowych w wyniku stosowania powłok ochronnych. Problem korozji zaworów silnikowych w ostatnim dziesięcioleciu staje się coraz bardziej istotny ze względu na stałą tendencję podnoszenia temperatury pracy silników samochodowych w celu zwiększenia ich wydajności, a także stosowanie, w coraz szerszym zakresie, alternatywnych materiałów pędnych w przemyśle motoryzacyjnym, takich jak gaz LPG, gaz ziemny, biopaliwa, itp. [1-3]. Trzeba podkreślić, iż wyższa temperatura pracy silników oraz używanie paliw alternatywnych znacznie przyspieszają degradację poszczególnych elementów silników, a zwłaszcza wylotowych zaworów silnikowych [4, 8, 9]. Na ekstremalne warunki pracy zaworów silnikowych składa się zarówno wysoka temperatura, obecnie coraz częściej przekraczająca 1173 K, jak i środowisko silnie agresywnych gazów spalinowych. Coraz bardziej aktualna staje się zatem konieczność prowadzenia prac zmierzających do ograniczenia korozji wysokotemperaturowe[...]

Żaroodporność stali zaworowych z wytworzoną powłoką chromu i itru DOI:10.15199/40.2017.7.2


  Problem wysokotemperaturowej korozji materiałów metalicznych występuje w wielu gałęziach przemysłu [5]. Pomimo stosowania różnorodnych powłok ochronnych materiały konstrukcyjne bardzo często nie są chronione przed korozją ze względów ekonomicznych. Obserwuje się to w przypadku silników samochodowych, w których elementy najszybciej ulegające degradacji, tj. zawory silnikowe, nie są w większości przypadków w żaden sposób chronione [7]. Ze względu na fundamentalne znaczenie omawianego problemu rozpoczęto badania nad nową generacją tanich powłok żaroodpornych na bazie chromu, mogących znaleźć szerokie zastosowanie do ochrony przed korozją wysokotemperaturową [1, 2]. Innowacyjność zaproponowanego rozwiązania przejawia się w małej grubości powłok (około 1 mikrometra). Głównym zadaniem tych powłok jest zainicjowanie powstawania ciągłej, ochronnej warstwy Cr2O3, której stabilność i dalszy wzrost zapewnia odrdzeniowa dyfuzja chromu z wnętrza chronionego materiału. W toku dotychczas przeprowadzonych badań stwierdzono, że powłoki takie znacząco podnoszą żaroodporność In this work the results of scaling-resistance studies performed on two grades of valve steels, i.e. X33CrNiMn23-8 and X55CrMnNiN20-8, covered by a chromium layer with 1 micrometer thickness modified and an yttrium coating are discribed. The oxidation studies were carried out in 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 increases 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, wh[...]

 Strona 1