Influence of Thin Coatings Formed by ALD Techniques on the Properties of Ti13Nb13Zr Titanium Alloy

The article evaluates the properties of oxide films: Al2O3 and TiO2, deposited using the ALD method on the Ti13Nb13Zr alloy. It presents the results of examining the geometrical structure of the surface, nanohardness and tribological tests. The surface’s geometrical structure was tested through optical microscopy, and nanohardness was determined using the instrumental indentation method with a Berkovich indenter. The modelling tribological tests were performed in a reciprocating motion under the conditions of technically dry friction and with lubrication using Ringer's solution. An analysis of the results of tribological tests indicates that the films were characterised by lower motion resistances and wear with respect to the Ti13Nb13Zr alloy. Hardness measurements indicate that, as a result of deposition of the films, the hardness increased by approximately 51% in the case of the Al2O3 film and by approximately 44% in the case of the TiO2 coating. The produced test results constitute a source of knowledge about the Ti13Nb13Zr alloy, oxide films and the possibilities of their potential application to low-load biotribological systems.

W artykule dokonano oceny właściwości warstw tlenkowych: Al2O3 i TiO2 osadzonych metodą ALD na stopie Ti13Nb13Zr. Przedstawiono wyniki badań struktury geometrycznej powierzchni, nanotwardości oraz testów tribologicznych. Strukturę geometryczną powierzchni zbadano przy użyciu mikroskopii optycznej, a nanotwardość określono metodą instrumentalnej indentacji przy użyciu wgłębnika Berkovich’a. Modelowe badania tribologiczne przeprowadzono w ruchu posuwisto-zwrotnym w warunkach tarcia technicznie suchego oraz ze smarowaniem płynem Ringera. Analiza wyników badań tribologicznych wskazała, że powłoki charakteryzowały się mniejszymi oporami ruchu oraz zużyciem w odniesieniu do stopu Ti13Nb13Zr. Pomiary twardości wskazują, że w wyniku osadzenia powłok twardość wzrosła o około 51% w przypadku powłoki Al2O3 oraz o około 44% w przypadku powłoki TiO2. Uzyskane wyniki badań stanowią źródło wiedzy na temat stopu Ti13Nb13Zr, powłok tlenkowych oraz możliwości ich potencjalnego zastosowania w niskoobciążonych systemach biotribologicznych.