Mehanička svojstva i mikrostrukture bioinertnih slojeva hrom-oksidnih prevlaka deponovanih APS-procesom

  • Mihailo R. Mrdak IMTEL komunikacije a.d.
DOI: https://doi.org/10.5937/vojtehg66-14009
Ključne reči: Substrates||, ||podloge, Microstructure||, ||mikrostruktura, Corrosion||, ||korozija, Ceramics||, ||keramika,

Sažetak


Plazma sprej keramički slojevi Cr2O3 koriste se kao zasebna prevlaka ili kao dodatak bioreaktivnoj organskoj kompozitnoj keramici Ca10(PO4)6(OH)2-Al2O3-ZrO2-Cr2O3 i drugim bioinertnim keramikama, praveći kompozi tipa Al2O3–ZrO2–SrO–Cr2O3–Y2O3, ZrO2-TiO2-Cr2O3 i TiO2-Cr2O3 za povećanje mehaničkih karakteristika i otpornosti komponenti veštačkog zgloba na habanje klizanjem i koroziju. U radu je analiziran uticaj odstojanja plazma pištolja od podloge na mehaničke karakteristike i mikrostrukturu Cr2O3 slojeva deponovanih sa snagom napajanja od 40 kW. Cilj rada bio je da se deponuju slojevi optimalnih karakteristika koji će omogućiti efikasnu primenu Cr2O3 slojeva na podlogama čeličnih implantata izloženih suvom trenju bez podmazivanja i koroziji živih tkiva. Ispitivanje mehaničkih karakteristika realizovano je ispitivanjem mikrotvrdoće slojeva metodom HV0.3 i čvrstoće spoja metodom na zatezanje. Izgled površine čestica praha ispitan je metodom SEM. Mikrostrukture slojeva analizirane su uz primenu optičkog mikroskopa (OM) i skening elektronskog mikroskopa (SEM). Rezultati ispitivanja potvrdili su mogućnost efikasne primene bioinertnih slojeva Cr2O3 sa drugim keramikama namenjenim za izradu funkcionalnih implantata.

 

Biografija autora

Mihailo R. Mrdak, IMTEL komunikacije a.d.
doktor tehničkih nauka

Reference

-ASM Handbook, 1992, Volume 3, Alloy Phase Diagrams, ASM International, Metals Park.

-ASTM C633-1, 2008. Standard Test Method for Adhesion or Cohesion Strength of Thermal Spray Coatings, Reapproved.

Bag, S. & Biswas, B.K., 2016. Review on bioactive ceramic coating. International Journal of Pharma and Bio Sciences, 7(2), pp.117–128.

Cetinel, H., Celik, E. & Kusoglu, M.I., 2008. Tribological behavior of Cr2O3 coatings as bearing materials. Journal of Materials processing technology, 196(1-3), pp.259-265. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.05.048.

Khanna, A. & Bhat, D.G., 2006. Growth and characterization of chromium oxide thin films prepared by reactive ac magnetron sputtering. Journal of Vacuum Science & Technology A:Vacuum, Surfaces, and Films, 24, 1870. Available at: http://dx.doi.org/10.1116/1.2244536.

-Material Product Data Sheet, 2012. Metco 106NS Chromium Oxide Thermal Spray Powders, DSMTS-0072.1, Sulzer Metco.

Morks, M.F. & Akimoto, K., 2008. The Role of Nozzle Diameter on the Microstructure and Abrasionwear Resistance of Plasma Sprayed Al2O3/TiO2 Composite Coatings. Journal of Manufacturing Processes, 10(1), pp.1-5. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.jmapro.2008.10.001.

Mrdak M.R., 2017a. Mechanical properties and the microstructure of the plasma-sprayed ZrO2Y2O3/ZrO2Y2O3CoNiCrAlY/CoNiCrAlY coating. Vojnotehnički glasnik/Military Technical Courier, 65(1), pp.30-44. Available at: http://dx.doi.org/10.5937/vojtehg65-10586.

Mrdak, M.R., 2017b. Structure and properties of Ni22Cr10Al1Y coatings deposited by the vacuum plasma spray process. Vojnotehnički glasnik/Military Technical Courier, 65(2), pp. 378-391. Available at: http://dx.doi.org/10.5937/vojtehg65-11904.

Ogwu, A.A., Oje, A.M. & Kavanagh, J., 2016. Corrosion, ion release and Mott–Schottky probe of chromium oxide coatings in saline solution with potential for orthopaedic implant applications. Materials Research Express, 3(4). Available at: http://dx.doi.org/10.1088/2053-1591/3/4/045401.

Pang, X., Gao, K. & Volinsky, A.A., 2007. Microstructure and mechanical properties of chromium oxide coatings. Journal Materials Research Society, 22(12), pp.3531- 3537. Available at: http://dx.doi.org/10.1557/JMR.2007.0445.

Schutz, H., Gosmann, T., Stover, D., Buchkremer, H. & Jager, D., 1991. Manufacture and properties of plasma sprayed Cr2O3. Materials and Manufacturing Processes, 6(4), pp.649–669. Available at: http://dx.doi.org/10.1080/10426919108934795.

Szafarska, M. & Iwaszko, J., 2012. Laser remelting teratment of plasma-sprayed Cr2O3 oxide coatings. Archives of metallurgy and materials, 57(1), pp.215-221. Available at: http://dx.doi.org/10.2478/v10172-012-0013-8.

Trifa, F.I., Montavon, G. & Coddet, C., 2005. On the relationships between the geometric processing parameters of APS and the Al2O3–TiO2 deposit shapes. Surface and Coatings Technology, 195(1), p.54-69. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.07.116.

Wang, M. & Shaw, L.L., 2007. Effects of Powder Manufacturing Methods on Microstructure and Wear Performance of Plasma Sprayed Alumina-Titania Coatings. Surface and Coating Technology, 202(1), pp.34-44. Available at: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2007.04.057.

Objavljeno
2017/12/21
Broj časopisa
Vol. 66 Br. 1 (2018): januar – mart
Rubrika
Originalni naučni radovi

Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:

Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:

  1. Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
  2. Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
  3. Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).