Fogorvosi szemle, 1994 (87. évfolyam, 1-12. szám)

1994-07-01 / 7. szám

talmú gáz ilyen körülmények között ionizálódik, és a pozitív töltésű nitrogénionok nagy sebességgel repülnek a nitridálandó darabok felülete felé. A nagy sebességgel becsapódó ionok és az implantátumfelület kölcsönhatása révén a bediffundált nitrogén nitrideket képez, és hasonló tulajdonságú nitridréteg alakul ki, mint más nitridáló eljárások során. E termokémiai kezelés (nitridálás) hőmérséklete ,350. . . 630 °C, ideje pedig 10 perc és 40 óra között van, a kívánt rétegvastagságtól függően. A kapott rétegek fizikai, kémiai és mechanikai tulajdonságai nagymértékben függnek az alkalmazott paraméterektől. A nitridált implantátumokat (vagy „műszereket”) általában ott használják, ahol jelentős tribológiai hatások (súrlódás, dörzsölés, kopás) lépnek fel. Ilyenek lehetnek: csípőízületi protézisek gömbfejei, térdízületi protézisek, illetve orvosi fúró- és marófejek.

A többi PVD-eljárás, a fizikai gázfázisú rétegelválasztás módszere (és elve) közel azonos a plazmában végzett nitridálási eljárással. Itt is magas vákuumot alkalmaznak. A reakciótérbe bevezetett inert gáz (rendszerint argon) a magas villamos feszültség hatására ionizálódik, felgyorsul és a nagy energiával az erős negatív potenciálon tartott target anyagába csapódik. A célanyagból képződik a leváló réteg, mivel ez a target a „bombázás” hatására szétporlad, kisebb-nagyobb atomcsoportokra hull szét, gőzállapotba kerül [1]. Ez a szétporlasztott anyag kondenzálódik le a bevonandó szubsztrátum felületén, és képez bevonatot.

A kivitel több formája ismeretes: a legismertebb a katódporlasztás (sputtering), de gyakran használják a reaktív porlasztás (reactive sputtering) vagy az RF-porlasztás (radio-frequency sputtering) módszerét is.

E módszerekkel is leggyakrabban titán-nitrid-rétegeket, ritkábban titánkarbid-, esetleg vegyes felépítésű rétegeket állítanak elő. Alapfémként leginkább Ti, titánötvözet és Cr-, Co-, Mo-, Ni-, . . ötvözésű acélok kerülnek felhasználásra. A reakció aránylag alacsony hőmérsékleten zajlik le, ez lehetővé teszi a műanyagbevonat készítését is. A módszer az egyenetlen felületű szubsztrátumok bevonására is alkalmas [4].

A CVD-eljárás. Ennek a módszernek a lényege az, hogy a könnyen elgőzölögtethetó fém-halogenidek a gázhalmazállapotból kiválnak. Eredményként szilárd halmazállapotú vegyület keletkezik, amely a szigorúan előírt hőmérsékletű reakciótérbe helyezett fémtiszta implantátum (szubsztrátum) felületére vékony bevonat formájában leválik. Ebben az esetben az implantátum eredeti felülete nem vesz részt közvetlenül a kémiai reakcióban. Általában oxidkerámia vagy műanyag bevonatokat lehet ilyen módon előállítani. Például, ha alumínium-oxid-bevonatot kívánnak az implantátum felületére leválasztani, akkor a reakciókamrába alumínium- (halogenid-) gőzt vezetnek, amely oxigén jelenlétében, mint alumínium-oxid-réteg válik le a felületen (14).

Ilyen reakció a következő is:

TiCh + CH, => TiC + 4 HC1,

ahol tehát a felületen titán-karbid-réteg keletkezik.

A CVD-eljárással előállított bevonatok keménységét a leválasztás hőmérséklete rendkívüli módon befolyásolja. A leválasztási hőmérséklet ugyanis nagyon széles tartományt fog át (350 °C-tól 1500 °C-ig terjed). A CVD-eljárások utóbbi időben történt továbbfejlesztéseként alacsonyabb hőmérsékletű eljárásokat is alkalmaznak, amelyet részben aromás vegyületek felhasználásával, részben a plazmaaktiválás bevezetésével értek el.

195