PL403159A1

PL403159A1 - Method for preparing oxide-nitride diffusion layers on components made of NiTi

Info

Publication number: PL403159A1
Application number: PL403159A
Authority: PL
Inventors: Józef Lelątko; Tadeusz Wierzchoń; Tomasz Goryczka; Maciej Ossowski
Original assignee: Uniwersytet Śląski W Katowicach
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-09-29
Also published as: PL221821B1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania dyfuzyjnych tlenkowo-azotkowych warstw wierzchnich na elementach wykonanych ze stopu NiTi, zdolnych do odkształceń mechanicznych związanych z indukowaniem efektów pamięci kształtu, warunkujących poprawę właściwości korozyjnych i mechanicznych stopu. Element ze stopu NiTi o składzie chemicznym zbliżonym do równoatomowego poddaje się w pierwszym etapie procesowi azotowania jarzeniowego w atmosferze mieszaniny gazów N2 i H2, gdzie zawartość H2 wynosi od 3% do 6%, a następnie w drugim etapie do komory reakcyjnej zawierającej jedynie N2 wprowadza się powietrze w ilości od 25% do 50% w stosunku do N2, poddając element procesowi tlenoazotowania jarzeniowego. Obydwa etapy prowadzi się w temperaturze od 250 do 350°C, stosując ciśnienie mieszaniny gazów o wartości od 2.0 do 4,5 hPa, w czasie łącznym od 15 do 60 min., z czego pierwszy etap prowadzi się w czasie od 8 min do 15 min, po czym w trzecim etapie element z wytworzoną na nim dyfuzyjną tlenkowo-azotkową warstwą wierzchnią chłodzi się od temperatury procesu do temperatury otoczenia, w atmosferze gazu ochronnego, korzystnie azotu. Sposób pozwala na obróbkę powierzchniową implantów NiTi o bardzo skomplikowanych kształtach i wytworzenie na nich warstwy tlenku i azotku tytanu o łącznej grubości do 20-60 nm i strukturze amorficzno-nanokrystalicznej.The subject of the invention is a method of producing diffusive oxide-nitride surface layers on elements made of NiTi alloy, capable of mechanical deformations associated with the induction of shape memory effects, conditioning the corrosion and mechanical properties of the alloy. At first stage, a NiTi alloy element with a chemical composition similar to equatomic is subjected to a process of glow discharge nitriding in an atmosphere of a mixture of N2 and H2 gases, where the H2 content is from 3% to 6%, and then in the second stage to the reaction chamber containing only N2 is introduced air in the amount of 25% to 50% in relation to N2, subjecting the element to the process of glow nitriding. Both stages are carried out at a temperature of 250 to 350 ° C, using a gas mixture pressure of 2.0 to 4.5 hPa, for a total time of 15 to 60 min, of which the first stage is carried out for a period of 8 min to 15 min, after which in the third stage the element with the diffusion oxide-nitride surface layer formed on it is cooled from the process temperature to ambient temperature in a protective gas atmosphere, preferably nitrogen. The method allows surface treatment of NiTi implants with very complicated shapes and creating on them a layer of titanium oxide and nitride with a total thickness of up to 20-60 nm and an amorphous-nanocrystalline structure.