Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
170
T1: P–37 
Investigation of nitrogen transport in active screen plasma nitriding 
processes 
 
Jaroslaw Jan Jasinski
1
, Malgorzata Lubas
2
, Lukasz Kurpaska
3
, and Maciej Sitarz
4
 
 
1 
Czestochowa University of Technology, Institute of Logistics and International Managment, 
Av. Armii Krajowej 19, 42-200 Czestochowa, e-mail: [e-mail] 
2 
Czestochowa University of Technology, Institute for Material Engineering,  Av. Armii Krajowej 19, 
42-200 Czestochowa,  
3 
Materials Research Laboratory, National Center for Nuclear Research, Swierk-Otwock 05 -500 
Poland 
5 
AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Av. 
A.Mickiewicza 30, Krakow 
 
 
In order to enhance bio-active properties of titanium 99.2 used in implantology and various 
biomedical applications, numerous methods to form tight oxide coatings are being investigated. 
Consider  interesting  techniques  for  generating  TiO
2
  coatings,  electrochemical  methods  with 
anodizing,  electric  discharge  treatment,  plasma  methods  (PVD)  and  diffusive  methods 
(conventional oxidation, oxidation in a fluidized bed) are mostly applied. Each method aims to 
create  a  thin  homogenous  oxide  coating  characterized  with  thermal  stability  and  repassivation 
ability in the presence of i.e. body fluid environment [1]. However, new methods are still sought 
for  increasing  the  biocompatibility  of  the  substrate  following  a  change  in  the  intensity  of 
depositing  on  the  oxide  coating  compounds  with  high  biocompatibility  with  body  tissues, 
including hydroxyapatite, which constitutes the basis for subsequent osseointegration processes 
[2–3]. The article presents spectroscopic investigation of HAp formed on Ti 99.2 surface after 
hybrid  oxidation  process.  Surface  treatments  combines  methods  of  fluidized  bed  atmospheric 
diffusive treatment FADT with the PVD realized for different parameters (883 K, 913 K / 8 h / 
TiO
2
 target). In order to investigate the effects of hybrid oxidation on HAp molecules formation, 
SEM-EDS, RS, GID-XRD were realized. The hybrid method of titanium oxidation proposed by 
the Authors presents new outlook of modification and development of oxide coatings properties 
in  the  area  of  biomedical  applications.  Combining  the  ways  of  Ti  Grade  2  oxidation  in  the 
hybrid method improves of titanium surface roughness after oxidation, which due to the surface 
smoothing  result  in  the  formation  of  the  tight  PVD  coating.  Intensive  formation  of 
hydroxyapatite  globular  molecules  shows  the  potential  of  applying  the  techniques  presented 
above to the growth of bone tissues.  
 
Keywords: titanium 99.2; hybrid oxidation treatment; bioactivity; hydroxyapatite 
 
References 
[1]  B.D.  Ratner,  Titanium  in  Medicine:  Brunette  DM,  Tengvall  P,  Textor  M,  Thomsen  P,  editors. 
Springer, 2001, pp. 1-10. 
[2]  X. Cui, H.M. Kim, M. Kawashita, L. Wang, T. Xiong, T. Kokubo, T. Nakamura, Dental Materials 25 
(2009) 80. 
[3]  T. Kokubo, H.M. Kim, M. Kawashita, T. Nakamura, J. Mater. Sci. 15 (2004) 99. 
 
 
 
 
 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
171
T1: P–38 
Spectroscopic investigation of titanium based functional materials 
formed with different hybrid treatments 
 
Jaroslaw Jan Jasinski
1
, Malgorzata Lubas
2
, Lukasz Kurpaska
3
,  
Wojciech Napadlek
4
, and Maciej Sitarz
5
 
 
1 
Czestochowa University of Technology, Institute of Logistics and International Managment, Av. 
Armii Krajowej 19, 42-200 Czestochowa, e-mail: [e-mail] 
2 
Czestochowa University of Technology, Institute for Material Engineering,  Av. Armii Krajowej 19, 
42-200 Czestochowa,  
3 
Materials Research Laboratory, National Center for Nuclear Research, Swierk-Otwock 05-500, 
Poland 
4 
Military University of Technology in Warsaw, Kaliskiego 2, 01-476 Warszawa 
5 
AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, 
Av. A.Mickiewicza 30, Krakow 
 
 
The  article  presents  the  results  of  spectroscopic  investigation  of  Ti  99.2  based  functional 
substrates  formed  with  hybrid  oxidation  process.  Surface  treatments  combines  methods  of 
fluidized  bed  atmospheric  diffusive  treatment  FADT  with  the  PVD  treatment  and  laser 
treatment. The processes were realized to form a titanium diffusive layer saturated with oxygen 
in  the  diffusion  process  (substrate)  and  a  tight  homogeneous  oxide  coating  on  Ti  surface 
deposited with magnetron spraying and laser technique [1]. The hybrid treatment was realized in 
Al
2
O
3
 fluidized  bed reactor  with air  atmosphere, at 883 and  913  K  for  8, 12 h and  magnetron 
sputtering, with the use of TiO
2
 target at a pressure of 3×10
–2
 mbar and laser treatment Nd:YAG 
(λ= 1064 nm). In order to investigate the effects of hybrid oxidation, microscopic (AFM, SEM, 
SEM-EBSD), spectroscopic (RS, GDOS) and x-ray tests (GID-XRD,) were performed. Applied 
hybrid technique made it possible to combine the effects of the layers generated and to reduce 
the stresses in the area of the PVD coating/oxidized  
 
Ti substrate interface. Furthermore,  the  Raman spectroscopy  showed  results  obtained from 
for  oxide  layers  for  different  variants  of  oxidation  allowed  for  detailed  analysis  of  the  oxides 
that were created. The coatings formed had structure, with a Tiα(O) diffusion zone and a TiO
2
 
rutile and anatase oxide zone deposited and textured on the substrate [2]. Phase composition of 
these  oxides  is  essential  to  the  processes  of  osseointegration  i.e.  intensity  of  hydroxyapatite 
growing on the implant surface.  
 
In addition, the processes influenced the decrease in the surface roughness parameter and the 
increase in substrate functional activation, important for biomedical applications [3]. 
 
Keywords: functional materials; hybrid treatment; titanium oxidation; Raman spectroscopy 
 
References 
[1]  H.L. Ma, J.Y. Yang, Y. Dai, Y.B. Zhang, B. Lu, G.H. Ma, Appl. Surf. Sci. 253 (2007) 7497. 
[2]  M. Lubas, M. Sitarz, J.J. Jasinski, P. Jelen, L. Klita, P. Podsiad, J. Jasinski, Spectrochim. Acta A 133 
(2014). 883. 
[3]  D. Velten, V. Biehl, F. Aubertin, B. Valeske, W. Possart, J. Breme, J. Biomed. Mater. Res. 59 (2002) 
28. 
 
 
 
 
 

---