Although calcium titanate has been proposed as a coating for biomedical applications, a characterization of tribological properties simulating human conditions has not been reported. In this work we studied friction and wear mechanism of calcium titanate coating growth onto AISI 304 steel (750 nm thickness) deposited by r.f. magnetron sputtering. It was found that the wear mechanisms of the system is bone adhesion to the coating without detachment of the coating, both dry and in Hank's solution, with a friction coefficient of 0.84 ± 0.13 and 0.65 ± 0.13, respectively. The wear of the bone was more severe when using a simulated body fluid at 37°C in the pin on disk test.

Aunque el titanato de calcio ha sido propuesto como recubrimiento para aplicaciones biomédicas, no se han reportado caracterizaciones tribológicas en condiciones que simulan las condiciones del interior del cuerpo humano. En este trabajo se evalúan propiedades de fricción y mecanismos de desgaste de estos recubrimientos (de 750 nm de espesor) depositados mediante r.f. magnetrón sputtering. Se encontró que el mecanismo de desgaste del sistema es adhesión de hueso al recubrimiento sin desprendimiento de la capa, tanto en seco como en solución de Hank, con coeficientes de fricción de 0.84 ± 0.13 y 0.65 ± 0.13, respectivamente. El desgaste del hueso fue más severo cuando el ensayo de pin-disco se llevó a cabo en fluido corporal simulado.

In the present paper, aluminum chromium nitride (Al-Cr-N) films were deposited onto AISI H13 steel substrates by a reactive d.c magnetron co-sputtering system in an atmosphere of Ar/N2 (90/10) gas mixture from a binary target composed of chromium (99.95%) and aluminum (99.99%). Different powers (40, 50, 60, and 70 W) were applied to the target, in order to study the effect of this parameter and the sputtering yield of binary target, on the microstructure and the electrochemical properties of the Al-Cr-N coatings. The corrosion behavior in 3.5 wt. (%) NaCl solution was investigated by electrochemical corrosion tests (Tafel polarization curves and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)), and the chemical composition, microstructure and the absorption bands by means of Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX), X-ray diffractometry (XRD) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), respectively. EIS results showed that the Al-Cr-N coating deposited at 40 W, exhibited the lower porosity and the highest polarization resistance, and subsequently, when the power applied to the binary target increased, the corrosion rate and the porosity increase.

elículas delgadas de nitruro de carbono (CNx) fueron formadas por la técnica de depósito por láser pulsado (PLD, siglas en inglés). Para la ablación incidió sobre la superficie del blanco de grafito pirolítico (99.999% de pureza) un láser Nd:YAG (1064 nm, 500 mJ), cuya fluencia del haz se mantuvo a un valor de 10 J-cm². Las películas se formaron sobre sustratos de Si (100) y en una atmósfera de nitrógeno, y a tres valores diferentes de temperatura del sustrato (21, 50 y 200° C). Durante el crecimiento de estas películas se mantuvo la presión del gas ambiente constante (2,66 Pa). También se analizaron las propiedades mecánicas y químicas de las películas mediante microscopia de fuerza atómica (AFM, por sus siglas en inglés), espectroscopia infrarroja (FTIR), energía dispersiva de rayos x (EDx) y nanoindentación. El análisis de FTIR revela la presencia de modos activos alrededor de 1108 cm-1, 1465 cm-1, 2270 cm-1, asociados a enlaces simples, dobles y triples de CN, respectivamente. Por medio de EDx, se estudió la composición química de las muestras, encontrándose bajos contenidos de nitrógeno, con una variación entre el 3 y 6 %at. Las propiedades mecánicas fueron evaluadas mediante la técnica de nanoindentación. La mayor dureza de las muestras fue de 14 GPa, obtenida para la muestra formada a una temperatura del sustrato de 200° C.

Carbon Nitride (CNx) thin films were grown by pulsed laser deposition using a Nd:YAG laser (1064 nm, 500mJ), in a graphite target (99.999%) on Si(100) substrate for three different temperatures 21, 50 and 200 °C, in a nitrogen atmosphere at constant pressure of 2,66 Pa. The FTIR's analysis made to the films, revealed the presence of active modes around 1108 cm-1, 1465 cm-1, 2270 cm-1, associated with the simple, double and triple bonding of CN, respectively. Chemical composition was studied by EDX analysis, low nitrogen contents were found between 3 and 6 at%. And the mechanical properties of the films were evaluated using nanoindentation technique. The highest hardness was 14 GPa at 200°C substrate temperature.

Se depositaron películas de Cr/CrN sobre sustratos de silicio [100] y acero RUS-3 mediante la técnica de pulverización catódica d.c. reactiva asistida por campo magnético, usando un blanco de Cr (99.95%). Con el fin de estudiar el efecto del contenido de nitrógeno de la mezcla de gases Ar/N2 sobre las propiedades tribológicas del acero recubierto con el sistema Cr/CrN, se utilizaron varias concentraciones de nitrógeno (10, 20, y 40%) durante el proceso de depósito de las películas. El patrón de difracción de rayos X de las películas de Cr/CrN obtenidas, exhibe las reflexiones de los planos [111], [200] y [220] correspondientes a la fase cúbica del CrN, como también el [200] y [112] correspondientes a la fase hexagonal del ß-Cr2N. De otro lado, los análisis de FTIR mostraron la presencia de modos activos entre 350 cm-1 y 600 cm-1 con una banda ancha centrada en 520 cm-1 asociada a los enlaces Cr-N del nitruro de cromo. La morfología de las películas fue evaluada por AFM . Las propiedades tribológicas fueron estudiadas por el ensayo de pin-on-disc encontrando una relación directa entre la disminución de los valores de coeficiente de fricción en un 25% como función de la disminución del contenido de N2 en la mezcla de gases. Las huellas de desgaste se estudiaron mediante microscopia óptica y perfilometría, el área de contacto en las bolas fue estudiada por microscopia electrónica de barrido, SEM y la adherencia de las películas de Cr/CrN usando la técnica de rayado.

Cr/CrN films were deposited onto silicon [100] and RUS-3 steel substrates by d.c reactive cathodic sputtering magnetic field assisted technique, using a chromium target (99.95 %). In order to study the effect of the nitrogen content in the gas Ar/N2 mixture on the tribological properties of the steel coated with Cr/CrN bilayer system, various nitrogen concentrations (10, 20, and 40%) were used. XRD patterns of Cr/CrN films exhibited the [111] [200] and [220] reflection planes related to the Cr2N cubic phase, as well as a reflection [200] related to the ß-Cr2N hexagonal phase. On the other hand, FTIR analysis showed the presence of active modes between 350 cm-1 and 600 cm-1 centered at 520 cm-1, corresponding to the Cr-N chromium nitride bonds, the morphology of the films was evaluated by atomic force microscopy. The tribological properties of Cr/CrN films were studied by pin-on-disc test, finding a direct relation between the decrease of friction coefficient values by 25%, as function of the decrease in N2 content in the gas mixture. The wear tracks were studied by optical microscopy and profilometry, the contact area in the balls was studied by scanning electron microscopy and the adherence of Cr/CrN films by scratch test.