Obróbki powierzchniowe w niskotemperaturowej plazmie

W Zespole rozwijane są niekonwencjonalne metody modyfikacji powierzchni materiałów, w tym wytwarzania wieloskładnikowych i kompozytowych warstw powierzchniowych o strukturze nanokrystalicznej.

Wysokie właściwości użytkowe wytwarzanych warstw zyskały już krajowe i międzynarodowe uznanie, potwierdzone spektakularnymi zastosowaniami w medycynie i przemyśle. Opracowane metody wytwarzania warstw powierzchniowych wykorzystują głównie plazmę nierównowagową, nowe reaktywne atmosfery gazowe, zawierające bezpieczne dla środowiska związki organiczne, także w technologiach hybrydowych. Technologie te są realizowane poprzez łączenie różnych metod obróbek powierzchniowych, takich jak: procesy PDT, PVD, CVD, elektrochemiczne. Tak wytwarzane warstwy należą do najnowocześniejszej generacji warstw antyściernych i antykorozyjnych, umożliwiających także wzrost właściwości mechanicznych obrabianych materiałów konstrukcyjnych i funkcjonalnych, takich jak: różne gatunki stali, tytan i jego stopy, stopy niklu, magnezu, aluminium oraz polimery i kompozyty polimerowe. W Zespole prowadzone są również badania o charakterze podstawowym z zakresu  mechanizmów tworzenia się warstw w warunkach niskotemperaturowej plazmy. Badania dotyczą także szczegółowej charakterystyki wytwarzanych warstw pod względem mikrostruktury, topografii powierzchni, składu chemicznego i fazowego, naprężeń własnych w wytwarzanych warstwach oraz właściwości mechanicznych, chemicznych i biologicznych obrabianych materiałów metalowych i kompozytów polimerowych w aspekcie zastosowań w przemyśle oraz opracowania nowych rozwiązań konstrukcyjnych urządzeń do realizacji w/w procesów.

Tematyki badawcze

  • Obróbki cieplno-chemiczne w niskotemperaturowej plazmie
  • Procesy fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD)
  • Procesy chemicznego osadzania z fazy gazowej (PACVD)
  • Technologie hybrydowe z wykorzystaniem niskotemperaturowej plazmy
  • Badania struktur i właściwości wytwarzanych warstw powierzchniowych 
     

Oferta badawcza

  • obróbki powierzchniowe materiałów konstrukcyjnych i funkcjonalnych w niskotemperaturowej plazmie, w tym procesy hybrydowe. Dobór warunków  technologicznych procesów w aspekcie zwiększania trwałości i niezawodności obrabianych materiałów stosowanych w różnych gałęziach przemysłu, również w medycynie m.in. implanty, instrumentarium medyczne,
  • badania struktury, składu fazowego i chemicznego ( SEM, TEM, MO, XRD, EDS, XPS, SIMS),  morfologii i topografii powierzchni ( AFM, profilometr optyczny) wytwarzanych warstw powierzchniowych,
  • badania właściwości wytwarzanych materiałów m.in. tribologicznych z zastosowaniem metod badawczych zgodnie z obowiązującymi normami, odporności korozyjnej metodami potencjodynamiczną i spektroskopii impedancyjnej, właściwości mechanicznych,  przyczepności i zwilżalności wytwarzanych warstw,
  • modyfikacje konstrukcyjne urządzeń w aspekcie opracowywania nowych procesów technologicznych.
     

Infrastruktura badawcza

  • Półprzemysłowe urządzenie do obróbek jarzeniowych stali i stopów tytanu – procesy azotowania, tlenoazotowania, azotonawęglania i azototlenonawęglania jarzeniowego
  • Trzy laboratoryjne urządzenia do obróbek jarzeniowych stali, stopów tytanu, stopów niklu, stopów magnezu wykorzystujące zasilacze stałoprądowe oraz impulsowe w zakresie prądowym do 20 A z możliwością prowadzenia procesów z tzw. „aktywnym ekranem”
  • Urządzenie do obróbek RF/MW CVD Roth&Rau Microsys 40 z możliwością prowadzenia procesów wytwarzania warstw przy mocy generatorów do 1000W
  • Laboratoryjna napylarka jonowa JEOL Fine Coat Ion Sputter JFC-1100
  • Napylarka próżniowa JEOL JEE-4X Vacuum Evaporator
  • Urządzenie laboratoryjne do wytwarzania powłok metodą rozpylania magnetronowego (jeden target)
  • Scratch tester Revetest  (1-200N) firmy CSM Instruments
  • Chropowatościomierz kontaktowy Mitutoyo SJ-210N
  • Nano scatch tester Vantage firmy Micro Materials, umożliwiający wykonywanie pomiarów przyczepności warstw i powłok metodą scratch-test oraz pomiary nanoindentacyjne w zakresie nacisków od 10µN do 500mN.
     

Projekty

  • Wprowadzenie do praktyki klinicznej oryginalnej polskiej wszczepialnej wirowej pompy wspomagania serca oraz systemu zdalnego monitorowania i nadzorowanej zdalnie rehabilitacji pacjentów na wspomaganiu serca– zadanie badawcze pt.: „Transfer technologii wytwarzania klinicznej pompy Religa Heart ROT do pilotażowej produkcji wersji klinicznej protezy oraz wytworzenia partii informacyjnej do badań przedklinicznych i klinicznych, NCBR, STRATEGMED 2 266798
  • Penetrator planetarny dla eksperymentu THERMO-LR na misję Luna- Resurs 1, NCBR, 245691 POLON
  • Opracowanie i wdrożenie do produkcji niskotemperaturowego ekstraktora wirnikowego dla branży farmaceutycznej, NCBR
     

Współpraca krajowa

  • Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii, Zabrze
  • Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa
  • Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, Polska Akademia Nauk, Kraków
  • Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Uniwersytet Śląski, Sosnowiec
  • Astronika sp. z.o.o., Warszawa
  • Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej
     

Kontakt

dr hab. inż. Jerzy Robert Sobiecki, prof. uczelni
robert.sobiecki@pw.edu.pl
22 234 85 47
Zakład Inżynierii Powierzchni