Vojnotehnički Glasnik (Jan 2018)
Mechanical properties and microstructures of bio-inert layers of chrome oxide coatings eposited by the APS process / Механические характеристики и микроструктура биоинертных слоев хромоксидных покрытий, нанесенных воздушно-плазменным напылением / Mehanička svojstva i mikrostrukture bioinertnih slojeva hrom-oksidnih prevlaka deponovanih APS-procesom
Abstract
Plasma spray Cr2O3 ceramic layers are used as a separate coating or as a supplement to bio-reactive organic composite ceramics Ca10(PO4)6(OH)2-Al2O3-ZrO2-Cr2O3 and other bio-inert ceramics in composites of the types Al2O3–ZrO2–SrO–Cr2O3–Y2O3, ZrO2-TiO2-Cr2O3 and TiO2-Cr2O3 to increase the mechanical properties and resistance components of artificial joints on sliding abrasion and corrosion. This paper analyzes the influence of the plasma gun distance from the substrate on the mechanical properties and the microstructure of Cr2O3 layers deposited with the current of 40kW. The aim was to deposit layers with optimal characteristics that will enable the effective implementation of Cr2O3 layers on substrates of steel implants exposed to dry friction without lubrication and to corrosion of living tissues. The mechanical properties were tested by examining microhardness layers using the HV0.3 method and the strength was tested by tensile testing. The surface of powder particles was examined by SEM. The microstructures of layers were analyzed with the use of an optical microscope (OM) and a scanning electron microscope (SEM). The test results confirmed a possibility of effective application of bio-inert layers of Cr2O3 with other ceramics intended for the production of functional implants. / Метод плазменного напыления керамических Cr2O3 покрытий применяется как самостоятельное покрытие, так и в качестве дополнения к биоактивной органической композиционной керамике Ca10(PO4)6(OH)2-Al2O3-ZrO2-Cr2O3 и к иным биоинертным керамикам, создавая композиты типа Al2O3–ZrO2–SrO–Cr2O3– Y2O3, ZrO2-TiO2-Cr2O3 и TiO2-Cr2O3 с целью улучшения механических характеристик и повышения стойкости к износу и коррозии компонентов протеза сустава. В данной статье представлено каким образом расстояние между пистолетом для плазменного напыления и обрабатываемой поверхностью влияет на механические характеристики и микроструктуру Cr2O3 слоев покрытия, нанесенных при электоромощности 40 кВт. Цель нанесения различных слоев заключалась в определении лучших характеристик, которые обеспечат эффективное применение покрытия Cr2O3 для подложек металлических имплантатов, подверженных сухому трению без смазки, а также коррозии живых тканей. Анализ механических характеристик покрытия проведен на основании испытаний микротвердости методом HV0.3 и прочности соединений методом растяжения. Структура слоев испытана методом оптической микроскопии (ОМ), а поверхность испытана методом электронной микрографии (SEM). На основании полученных характеристик установлено, что эффективное применение биоинертных слоев Cr2O3 возможно и в сочетании с другими керамическими покрытиями, предназначенными для изготовления функциональных имплантатов. / 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.
Keywords
