В работе представлены характеристики процесса конденсации нитридных покрытий из плазменной фазы с ионной бомбардировкой (КИБ) с тремя электродуговыми испарителями титана и гафния на металлическую и коллагеновую подложки. Линейная расчетная скорость осаждения покрытия нитрида титана составила при токе дугового испарителя 65 А от 4.44 до 4.95 мкм/ч. Скорость роста покрытия из нитрида гафния при токе дугового испарителя 75 А находилась в области от 0.72 о 0.82 мкм/ч с доверительной вероятностью 0.9. При конденсации нитридов от двух гафниевых испарителей скорость роста покрытия составила 1.65 нм/с. Прочность натурального белкового волокнистого материала с нитридгафниевым покрытием не ухудшилась и предел прочности составил 10–12 МПа, также не изменился размер пор и паропроницаемость, исходя из температуры сваривания в 100°С наноструктура коллагена сохранилась стабильной. Наноструктура конденсатов представляет многослойную композицию с толщиной слоев 5–12 нм. Конденсаты нитридов на коллагене образуются в виде чешуйчатых структур, а также нитей диаметром 30 нм и длиной до 5 мкм. Установлена высокая устойчивость к коррозии и твердость, что позволяет рекомендовать полученный материал для снижения асептической неустойчивости металлических медицинских имплантов в эндопротезировании.
The paper presents characteristics of the condensation process of nitride coatings from the plasma phase with ion bombardment (Arc-PVD) using three electrode arc evaporators of titanium and hafnium onto metallic and collagen substrates. The calculated linear deposition rate of titanium nitride coating ranged from 4.44 to 4.95 μm/h at an arc evaporator current of 65 A. The growth rate of hafnium nitride coating at an arc evaporator current of 75 A ranged from 0.72 to 0.82 μm/h with a confidence probability of 0.9. When condensing nitrides from two hafnium evaporators, the coating growth rate was 1.65 nm/s. The strength of the natural protein fibrous material with hafnium nitride coating remained unchanged at 10–2 MPa, and there was no alteration in pore size and vapor permeability. Based on a welding temperature of 100°C, the nanostructure of collagen remained stable. The nanostructure of the condensates represents a multi-layer composition with layer thicknesses of 5–2 nm. Nitride condensates on collagen form as scale-like structures, as well as threads with a diameter of 30 nm and lengths up to 5 μm. High corrosion resistance and hardness have been established, recommending the produced material for reducing the aseptic instability of metallic medical implants in endoprosthetics.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.