Таблица 1.

Оптимальные технологические режимы предварительной очистки и нанесения покрытия на образцы из нержавеющей стали на плазменной установке «Юнион»

Примечание: Верхние значения для нитрид титана, нижние для нитрид циркония.

Для исследования коррозионных свойств данных образцов и моделирования реальных условий, в которых будут эксплуатироваться импланты, с целью прогнозирования их надежности и долговечности после напыления, использовали метод АПИД (анодно-поляризационное инициирование дефектов).

Метод АПИД реализуется с помощью прибора ПККП. Этот прибор предназначен для сравнительной экспрессной оценки качества износостойкости покрытий в лабораторных и производственных условиях. Показателем качества служит интегральный параметр К. Он отражает совокупность физико-химических свойств покрытий, определяющих уровень износостойкости образца с покрытием; количественно характеризует сопротивление разрушению химически инертных покрытий при анодной поляризации участка покрытия в электролитах, содержащие агрессивные анионы. При этом воздействии происходит инициирование дефектов, и последующее локальное разрушение покрытия с оголением подложки [2].

Метод АПИД включает в себя нагружение, моделирующее нагрузки на покрытие в процессе эксплуатации и регистрацию реакции покрытия на данное нагружение. В этом методе использованы электрострикционные свойства существующей на поверхности покрытия окисной пленки. Для создания в окисной пленке электрического поля высокой напряженности, поверхность покрытия подвергают анодной поляризации в среде электролита (в нашем случае это слабощелочная среда). Среда электролита по своим химическим и физическим свойствам схожа со средой в полости рта человека.

В зависимости от конкретного сочетания когезионных свойств покрытия, напряженного состояния, толщины, адгезии электрострик­ционные напряжения приводят к отделению фрагментов покрытия с оголением участка подложки или же отделение может произойти внутри слоя покрытия.

При оголении подложки вступает в действие второй механизм разрушения покрытия. Он связан с наличием в износостойких покрытиях значительных остаточных напряжений сжатия и анодной растворимостью подложки. За счет растворения подложки под покрытием происходит ослабление связи покрытие — подложка и, в результате действия внутренних напряжений, дальнейшее разрушение покрытия.

Таким образом, анодная поляризация может служить методом инициирования основных дефектов износостойких вакуумно-плазменных покрытий.

Для количественной интегральной оценки качества покрытия используется интегральный параметр К:

где Q_o — количество электричества прошедшее через электролитическую ячейку при поляризации поверхности образца без покрытия, Кл;

Q₁ — количество электричества, прошедшее через электролитическую ячейку при поляризации поверхности образца с покрытием, Кл.

Параметр К является безразмерным и нормированным. Высшее качество покрытия соответствует значению К=1, а низшее качество покрытия соответствует значению К=0 [1].

Испытаниям подвергали образцы с монопокрытиями Ti+TiN и Zr+ZrN на сталь Х18Н9Т.

Таблица 2.

Характеристика качества нитридтитановых и нитридциркониевых покрытий

Таким образом, было установлено, что использование нитридциркониевых покрытий является одним из наиболее перспективных способов повышения износостойкости и коррозионных свойств имплантатов.

Список литературы:

1.        Прибор контроля качества покрытий ПККП — 1К паспорт. / Самар. гос. техн. ун-т, 1997.

2.        Способ определения прочности сцепления покрытия с основой / В. В. Стацура, В. В. Кудинов, Ю. А. Харламов, В. М. Зузлов. Опубл. в Б. И., 1983.