Analysis of the DC01 Steel's Surface Depending on the Resistance to Corrosion and the Adhesion of Metallic Layers to the Metal Structure of Medical Equipment

Dariusz Sołek

Doctoral thesis

Anotácia:

Podsumowanie: Rozprawa doktorska skupia się na analizie warstwy wierzchniej podłoża stalowego i metalicznych powłok ochronnych stosowanych na stali DC01 i RSt37-2 NBK, jak również odporność na korozję z nałożonych powłok. Wybrane materiały badawcze, DC 01 i RSt37 2 NBK, są bardzo często stosowane w produkcji urządzeń medycznych, takich jak łóżka rehabilitacyjne, wózki, stoliki chirurgiczne, parawany i szafki nocne. Obserwacje poczynione w jednostkach opieki zdrowotnej, pozwalają na stwierdzenie, że elementy konstrukcyjne sprzętu medycznego są chronione przez powłoki lakiernicze, jak i metaliczne powłoki niklowo-chromowe. Podczas długotrwałej eksploatacji i utrzymania urządzeń medycznych w warunkach aseptycznych powoduje znaczne zmniejszenie odporności na korozję powłok galwanicznych. To dotyczy zwłaszcza trudno dostępnych miejsc, w których czyszczenie, pomimo stosowania agresywnych środków dezynfekcyjnych, nie jest łatwe. Miejsca te często zawierają pozostałości jedzenia, picia, plwocin, a także krwi. Wszystkie te czynniki mają niszczący wpływ na powłokę ochronną, co prowadzi do pojawienia się korozji. Badania wykazały, że korozja jest korzystnym układem do osadzania się niebezpiecznych bakterii i grzybów. Dlatego do badań wybrano standardowe powłoki ochronne nikiel-nikiel-chrom, nikiel-chrom, jak również powłoki o właściwościach antybakteryjnych, nikiel-miedź i miedź bez podwarstwy. Badania koncentrowały się głównie na właściwościach antykorozyjnych wybranych powłok galwanicznych. Wyniki pozwalają na lepszy wybór powłoki ochronnej przy projektowaniu urządzeń medycznych w zakresie ochrony przed korozją i bakterii. Obiektem badań było łóżko rehabilitacyjne, gdzie korozja została znaleziona na poręczy bocznej. Produkty korozji zawierają wiele elementów wskazujących przyczynę zniszczenia powłoki. Zidentyfikowano pierwiastki wapnia, chloru, potasu, węgla, sodu, glinu, magnezu, siarki, które są składnikami płynów ustrojowych krwi, śliny, resztek posiłków, ale także środków dezynfekcyjnych. Przeprowadzone obserwacje sprzętu medycznego eksploatowanego w warunkach szpitalnych potwierdziły istnienie tego typu zanieczyszczenia na powłokach ochronnych. Pojawienie się korozji jest również zagrożenie dla zdrowia, a nawet może zagrażać życiu pacjentów ze zmniejszoną odpornością immunologiczną. Ponieważ wykazano, że korozja jest dobrym miejscem do osadzania się niebezpiecznych szczepów bakterii i grzybów. Zastosowanie powłok metalicznych z warstwą wierzchnią miedzi o wysokim połysku i niskim współczynniku chropowatości zwiększa odporność na korozję. Zastosowanie powłoki warstwy powierzchniowej miedzi znacząco przyczyniają się do spadku liczby osób hospitalizowanych, którzy są ponownie zakażani w szpitalach. Miedź ma właściwości bakteriobójcze, które zapewniają utrzymanie sprzętu medycznego w warunkach aseptycznych. Zastosowanie powłok ochronnych o bardzo niskim współczynniku chropowatości umożliwia dłuższą żywotność sprzętu medycznego. Mając na uwadze powyższe wnioski wybór powłoki niklowo-miedzianej jest najlepszym rozwiązaniem dla ochrony przed korozją sprzętu medycznego, a także doskonałą ochronę antybakteryjną w kontekście ochrony zdrowia ludzkiego w szpitalu.

Abstract:

Summary: The dissertation focused on the analysis of surface layer of steel substrate and metallic coatings applied to DC01 and RSt37-2 NBK steel, as well as the corrosion resistance of the applied coatings. Selected research materials, DC 01 and RSt37 2 NBK, are very often used in the manufacture of medical equipment such as rehabilitation beds, trolleys, surgical tables, screens and bedside cabinets. Observations made in units of health care, permit the conclusion that the construction elements of the medical equipment are protected by paint coatings as well as metallic nickel-chrome coatings. During long-term operating and maintaining of aseptic medical equipment there is a significant reduction in the corrosion resistance of galvanized coatings. It particularly relates to areas with difficult accessibility where cleaning, despite the use of aggressive disinfectants, is not easy. These areas often contain residues of food, drink, expectoration as well as blood. All these factors have a devastating impact on the protective coating, leading to the appearance of corrosion. The research revealed that corrosion is a favorable condition for the deposition of dangerous bacteria and fungi. Therefore, the study selected standard protective coatings (nickel-nickel-chromium, nickel-chromium) as well as antibacterial properties, nickel-copper and copper without a sublayer. The research focused mainly on the properties of selected anti-corrosive galvanic coatings. The results allow for a better choice of the protective coating when designing medical equipment in terms of protection against corrosion and bacteria. The object of research was the bed rehabilitation, where local corrosion was found. The corrosion products contain a many elements indicating the cause of the destruction of the coating. The identified elements calcium, chlorine, potassium, carbon, sodium, aluminum, magnesium, sulfur, are components of body fluids blood, saliva, of meals remnants, but also of disinfectants Conducted observations exploited medical equipment in hospital conditions confirmed the existence of this type of pollution on protective coatings. The appearance of corrosion is also a health hazard or even life threatening to patients with reduced immune resistance. Because it has been shown that corrosion is a good place for locating dangerous strains of bacteria and fungi. The application of metallic coatings with a surface layer of copper of a high gloss and low coefficient of roughness will increase corrosion resistance. The application of a coating of a surface layer of copper will contribute significantly to the decreases in the number of people hospitalized who are re-infected in hospitals. Copper has antibacterial properties, which ensure the maintenance of medical equipment in aseptic conditions. The applications of protective coatings with very low coefficient of roughness enable longer life medical equipment. Light of the foregoing selecting a coating of nickel-copper is the best solution for the protection of medical equipment from corrosion and also an excellent antibacterial protection in the context of protection of human health of hospitalized.

Kľúčové slová

powłoki metaliczne, warstwa wierzchnia, odporność na korozję

Keywords

metallic coatings, surface layer, corrosion resistance

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 19. 5. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 15. 7. 2015
• Vedúci: Jitka Podjuklová
• Oponent: Jarmila Ševčíková, Stanislav Lasek, Kateřina Kreislová

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / odbor:
Strojní inženýrství / Strojírenská technologie