Ocena właściwości powłok DLC stosowanych w układach biotribologicznych

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych materiałów stosowanych na elementy systemu biotribologicznego – endoprotezy stawów biodrowych i kolanowych człowieka. Badaniom poddano stop Co-Cr-Mo oraz materiał z powłoką DLC uzyskaną techniką CVD wspomaganą plazmą. Wybór tego typu materiałów podyktowany został ich biokompatybilnością, odpornością na korozję i zużycie przez tarcie. Badania struktury powłok zrealizowano z użyciem mikroskopu skaningowego SEM. Charakterystyki tribologiczne uzyskano podczas testów na aparacie T-17, pracującym w skojarzeniu trzpień–płytka w warunkach tarcia ze smarowaniem. Skojarzenie systemu biotribologicznego stanowił stop kobaltu, stop kobaltu z naniesioną powłoką diamentopodobną oraz wysokocząsteczkowy polietylen UHMWPE. W badaniach zastosowano jako modelową substancję smarową – roztworów Ringera. Badania wykazały, że mechanizmy zużycia elementów endoprotez z naniesionymi powłokami zależą przede wszystkim od materiału powierzchni roboczych węzła tarcia. Dobrane w pracy powłoki DLC, będące elementami pary trącej charakteryzują się niskimi oporami tarcia.

This analysis concerns the interaction of a Co-Cr-Mo alloy head with and without a diamond like carbon (DLC) coating and an ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) acetabular cup. The diamond-like carbon films were deposited on the Co-Cr-Mo alloy substrate using the high frequency plasma-assisted chemical vapour deposition (PACVD) technology. The coatings characterised by good wear and corrosion resistance were used to prevent the substrate destructive attack of the environment. The morphology and structure of DLC coatings were analysed by scanning electron microscopy. The tribological tests were performed in accordance with ASTM 732-82 in a T-17 tribotester for a sliding-reciprocating motion. The friction pair was analysed in the pin-on-plate type wear tests. The research shows that the coefficient of friction and wear for DLC films on elements of endoprostheses are better than Co-Cr-Mo alloy.