• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.157-163
• /
• 2004

금속 임플란트 재료들의 마모저항을 향상시키기 위하여 질소 이온주입 및 이온도금 기술을 적용하였다. 질소 이온주입 된 초내식성 스테인리스강(S.S.S)의 마모이온용출 특성을 S.S.S, 316L SS, TiN코팅된 316S SS와 비교 평가하기 위하여 탄소로 원자흡수분광분석기를 이용하여 시편들로부터 마모용출된 Cr과 Ni 이온량을 측정하였다. 또한, 저온아크증착법을 이용하여 TiN, ZrN, TiCN코팅된 Ti(Grade 2)원반의 마모저항을 비교하였고, 질소이온주입 및 질화물 코팅된 표면충의 화학적 조성은 SAES(scanning Auger electron spectroscopy)를 이용하여 분석하였다. 질소 이온주입된 S.S.S 표면으로부터 마모에 의하여 용출된 Cr과 Ni 이온량은 표면처리하지 않은 스테인리스강들에 비하여 크게 감소하였다 그러나 인공고관절에 걸리는 하중조건 하에서 실행된 마모이온용출실험에서 이온에너지 100 KeV로 질소이온 주입된 표면층은 20만회 내에서 쉽게 제거되었다. 질화물 코팅된 Ti 시편들의 마모저항도 크게 향상되었고, 그 마모특성은 코팅층의 화학적 조성에 따라 크게 차이가 났다. 코팅두께 3Um의 코팅시편들 중 TiCN 코팅된 티타늄이 가장 높은 내마모 특성을 보였으나 같은 하중조건 하에서 disk(Ti)-on-disk 마모실험에서 그 질화물 코팅면들의 마모 무게감 소비는 1만회 아래에서 모두 Ti의 마모비와 유사하게 전환되었다. 본 실험으로부터 얻어진 연구결과에 의하면, 100 KeV 질소이온주입 및 두께 3$\mu\textrm{m}$의 길화코팅된 표면층의 경우 표면 경화충의 깊이가 충분치 않아 높은 하중을 받는 임플란트의 마찰부위에 사용하기에는 한계가 있음을 보였다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제29권5호
• /
• pp.494-497
• /
• 1996

The effect of implanted nitrogen and carbon ion into SUS 304 on the absorption of hydrogen by cathodic chaging were studied. Implantations of $N^+$, $C^+$ were performed with doses of $3\times10^{17}$ ions $\textrm{cm}^2$ and $5\times10^{17}N^+cm^2$, and $5\times10^{17}C^+cm^2$, at an energy of 90 keV. Nitrides and carbide were investigatedby X-ray diffraction, Auger electron spectroscopy (AES) and scanning electron microscope (SEM). Formation of hydrides during cathodic charging were depressed by a modified surface layer. It is concluded that the both nitrides and carbides act as the barrier of hydrogen migration and the catalyst of desorption of cathodically charged hydrogen.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
• /
• 한국윤활학회 2002년도 proceedings of the second asia international conference on tribology
• /
• pp.165-166
• /
• 2002

Hydrogen free diamond like carbon (DLC) films were prepared on steel substrates by using a single ion beam in a configuration that allowed sputtering of a graphite target and at the same time allowed to impact the substrate at a grazing angle. The DLC films so prepared have improved properties with increased disorder and with modest hardness that is slightly higher than previously reported values. We have studied the effects of $N_2^+$ ions implantation on such films. It is found that the implantations of nitrogen ions into DLC films lead to chemical modifications that allowed N atoms to be incorporated into the carbon network to produce a nitrogenated DLC. Nano-indentation experiments indicated that the nitrogenated films have consistently higher hardnesses ranging from 30 to 45GPa, which represents a considerable increase in surface hardness, compared with non-nitrogenated precursor films. The investigations by XPS and Raman spectroscopy suggests that the $N_2^+$ implanted DLCs had undergone both chemical and structural modifications through the incorporation of N atoms and the increased ratio of $sp^3/sp^2$ type bonding. The observed high hardness was therefore attributable to these structural and chemical modifications. This result has implication for the preparation of super hard wear resistant films required for tribological functions in devices.