Application of Plasma Nitriding in Medical Implants Post-Processing

The features of titanium implants nitriding in the dense stream of nitrogen ions generated in non-selfmaintainedgaseous discharge with a hollow anode are investigated. We have determined that nitridingprocess in such type of discharge is much more intense than in the non-self-maintained discharge with aplanar anode wherein there is no dense flux of ions. It has been found also that the rate of nitriding ofsurfaces oriented tangentially to the flux of ions exceeds the rate of nitriding of surfaces oriented perpendicularto the flux

Nitriding, oxidation and carburization of titanium and steels in non-self maintained gaseous discharge

The samples of stainless steel (SS), high speed steel (HSS) and titanium (Ti) were exposed to fluxes of ions N⁺, O⁺, and CmHn⁺ which have been ejected from hollow anode into hollow cathode (vacuum chamber). It has been found that the oxidation of Ti is going faster than the nitriding does. The surface microhardness of samples treated by fluxes of ions in non-self maintained gaseous discharge grows from 1.5 for HSS (except the carburization) to 6 times for Ti and SS.Образцы из нержавеющей стали (SS), быстрорежущей стали (HSS) и титана (Ti) подвергались воздействию потоков ионов N⁺, O⁺, и CmHn⁺, которые эжектировались из полого анода в полый катод (вакуумную камеру). Найдено, что процесс оксидирования титана идет с большей скоростью, чем азотирование. Поверхностная микротвердость образцов, обработанных потоками ионов в несамостоятельном газовом разряде, увеличивается от 1,5 для быстрорежущей стали (за исключением карбидизации) до 6 раз для титана и нержавеющей стали.Зразки з нержавіючої сталі (SS), швидкоріжучої сталі (HSS) і титану (Ti) були піддані дії потоків іонів N⁺, O⁺ і CmHn⁺, які ежектувалися з порожнистого анода в порожнистий катод (вакуумну камеру). Знайдено, що процес оксидування титану йде з більшою швидкістю, ніж азотування. Поверхнева мікротвердість зразків, оброблених потоками іонів в несамостійному газовому розряді, збільшується від 1,5 для швидкоріжучої сталі (за винятком карбідизації) до 6 разів для титану і нержавіючої сталі

Plasma parameters estimation in the non-self-sustained gas discharge with hollow anode

A simple global model was built for estimation of the plasma properties in the non-self-sustained gas discharge with hollow anode [2, 4]. The calculated results are compared with experimental data of probe measurements. The applicability and limitations of the model are discussed.Побудована проста глобальна модель для оцінки параметрів плазми в несамостійному газовому розряді з порожнистим анодом. Результати обчислень порівнюються з даними зондових вимірювань. Обговорюються застосовність та обмеження розглянутої моделі.Построена простая глобальная модель для оценки параметров плазмы в несамостоятельном газовом разряде с полым анодом. Результаты вычислений сравниваются с данными зондовых измерений. Обсуждается применимость и ограничения рассмотренной модели

Clinical analysis of blood traces of rats after subcutaneous implantation of Nd-Fe-B magnets with protective PVD ZrN coatings

It is possible to increase the effectiveness of treatment of various anomalies of occlusion with the help of orthodontic appliances, including permanent magnets as components. But a significant disadvantage of magnetic materials is low corrosion resistance, which can be prevented by applying to the magnets various PVD protective coatings leading to passivation of the surface of the magnetic material. The effect of Nd-Fe-B magnets with and without protective ZrN coating after subcutaneous implantation in rats on the results of laboratory blood tests has been evaluated.Ефективність лікування різних аномалій прикусу можна підвищити за допомогою ортодонтичних апаратів, на основі постійних магнітів. Але суттєвим недоліком магнітних матеріалів є їх низька корозійна стійкість, яку можна запобігти нанесенням на магніти різних захисних покриттів PVD, що ведуть до пасивації поверхні магнітного матеріалу. Оцінено вплив магнітів Nd-Fe-B із захисним покриттям ZrN та без нього після підшкірної імплантації щурам на результати лабораторних аналізів крові.Эффективность лечения различных аномалий прикуса можно повысить с помощью ортодонтических аппаратов на основе постоянных магнитов. Существенным недостатком магнитных материалов является их низкая коррозионная стойкость, которую можно улучшить путем нанесения на магниты различных защитных покрытий PVD, приводящих к пассивации поверхности магнитного материала. Оценено влияние магнитов Nd-Fe-B с защитным покрытием ZrN и без него после подкожной имплантации крысам на результаты лабораторного анализа крови

Effect of deposition parameters on microstructure and tribological properties of hard CA-PVD multi-component TiAlCrN and TiAlCrCN coatings

Multicomponent TiAlCrN and TiAlCrCN coatings were deposited using vacuum arc evaporation technique on AISI 430 stainless steel. The influence of working gas pressure, C ⁄ N ratio, bias voltage on the structure and tribomechanical properties of the obtained coatings has been studied. The surface morphology, chemical compound of the coatings obtained under the various conditions has been analyzed by SEM with EDX, XRD, and XRF analysis. The dry wear pad-on-disc tests against 100Cr6 counterbody at 20 N load have been carried out. It was established that Vickers micro-hardness was varied from 26 to 41 GPa depending on deposition parameters.Багатокомпонентні покриття TiAlCrN і TiAlCrCN були нанесені методом вакуумно-дугового осадження на нержавіючу сталь AISI 430. Вивчено вплив тиску робочого газу, відношення C ⁄ N, напруги зсуву на структуру і трібологічні властивості отриманих покриттів. Морфологія поверхні, хімічний і фазовий склади покриттів були досліджені за допомогою SEM з EDX-, XRD- і XRF-аналізів. Були проведені трибологічні випробування покриттів в умовах сухого тертя за схемою «диск-колодка» з контртілом зі сталі 100Cr6 при навантаженні 20 Н. Встановлено, що мікротвердість покриттів варіюється від 26 до 41 ГПа в залежності від параметрів осадження.Многокомпонентные покрытия TiAlCrN и TiAlCrCN были нанесены методом вакуумно-дугового осаждения на нержавеющую сталь AISI 430. Изучены влияния давления рабочего газа, отношения C ⁄ N, напряжения смещения на структуру и трибологические свойства полученных покрытий. Морфология поверхности, химический и фазовый составы покрытий были исследованы с помощью SEM с EDX-, XRD- и XRF-анализов. Были проведены трибологические испытания покрытий в условиях сухого трения по схеме «диск-колодка» с контртелом из стали 100Cr6 при нагрузке 20 Н. Установлено, что микротвердость покрытий варьируется от 26 до 41 ГПа в зависимости от параметров осаждения

Anti-corrosion ceramic coatings on the surface of Nd-Fe-B repelling magnets

The results of vacuum-arc deposition of thin ZrO₂ coatings to protect the surface of Nd-Fe-B permanent magnets used as repelling devices in orthodontics are presented. The structure, phase composition and mechanical properties of zirconium dioxide films have been investigated by means of SEM, XRD, EDX, XRF, and nanoindentation method. It was revealed the formation of polycrystalline ZrO₂ films of monoclinic modification with average grain size 25 nm. The influence of the ZrO₂ coating in terms of its barrier properties for corrosion in quasi-physiological 0.9 NaCl solution has been studied. Electrochemical measurements indicated good barrier properties of the coating on specimens in the physiological solution environment.Представленo результати вакуумно-дугового осадження тонких покриттів ZrO₂ для захисту поверхонь постійних магнітів Nd-Fe-B, що використовуються як стягувальні пристрої в ортодонтії. Структура, фазовий склад та механічні властивості плівки діоксиду цирконію були досліджені засобами SEM, XRD, EDX, XRF та наноіндентування. Було виявлено утворення полікристалічних плівок ZrO₂ моноклінної модифікації з середнім розміром зерна 25 нм. Вивчено вплив покриття ZrO₂ як бар’єру для захисту магнітів від корозії в квазіфізіологічному розчині 0,9 NaCl. Електрохімічні виміри встановили хороші бар'єрні властивості покриття на зразках у середовищі фізіологічного розчину.Представлены результаты вакуумно-дугового осаждения тонких покрытий ZrO₂ для защиты поверхности постоянных магнитов Nd-Fe-B, используемых в качестве стягивающих устройств в ортодонтии. Структура, фазовый состав и механические свойства пленок двуокиси циркония были исследованы методами SEM, XRD, EDX, XRF, наноиндентирования. Было обнаружено образование поликристаллических пленок ZrO₂ моноклинной модификации со средним размером зерна 25 нм. Изучено влияние покрытия ZrO₂ в качестве барьера для защиты магнитов от коррозии в квазифизиологическом растворе 0,9 NaCl. Электрохимические измерения показали хорошие барьерные свойства покрытия на образцах в среде физиологического раствора