[發(fā)明專利]鈦合金表面滲銅層的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210134157.4
• 申請(qǐng)日: 2012-05-03
• 公開（公告）號(hào): CN102676985A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林乃明;楚志兵;鄒嬌娟;張翔宇;唐賓;范愛(ài)蘭;秦林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C10/08
• 分類號(hào): C23C10/08;C23C10/02
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈦合金表面滲銅層材料的制備方法。

背景技術(shù)

環(huán)境微生物諸如細(xì)菌、真菌和病毒等能夠?qū)е露喾N疾病的傳播與流行，因此人們對(duì)各種抗菌材料的研究和應(yīng)用得到廣泛的關(guān)注。金屬材料的抗菌化是近年發(fā)展起來(lái)的一個(gè)嶄新的課題。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)抗菌金屬材料的研究主要集中在抗菌不銹鋼方面，有關(guān)抗菌鈦及鈦合金材料的研究見諸報(bào)道的還較少。

鈦合金具有優(yōu)異的耐蝕性、力學(xué)性能，其應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的航空航天領(lǐng)域拓展到文體用品，如眼鏡架、手表、羽毛球拍及工藝品等。鈦合金本身無(wú)抗菌性能，若能賦予其抗菌性能，可進(jìn)一步拓展其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用。兼顧對(duì)鈦合金本體力學(xué)性能和生物相容性及抗細(xì)菌粘附性能的需要，對(duì)其進(jìn)行表面處理以適應(yīng)更廣泛的應(yīng)用是十分必要的。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種在鈦合金表面形成滲銅層的制備方法，所獲得的滲銅層具有優(yōu)異的抗菌性能。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，其特征是，在鈦合金表面滲銅層的制備方法是：

(1)將鈦合金工件預(yù)處理：將鈦合金工件的表面除油后使用SiC水砂紙將鈦合金工件逐級(jí)打磨、拋光至鏡面，再清洗、干燥；

(2)?如圖1所示，將預(yù)處理好的鈦合金工件(4)放入輝光離子滲金屬爐內(nèi)的工件臺(tái)(8)上，并通過(guò)工件臺(tái)(8)與工件電源(12)的陰極連接，稱為工件極，再通過(guò)源極支架(11)將純銅板(3)懸掛于爐腔(1)內(nèi)的鈦合金工件(4)的上方，設(shè)其與鈦合金工件(4)相距15?mm～20?mm，并通過(guò)源極支架(11)使純銅板(3)與源極電源(13)?的陰極連接，稱為源極，爐殼(2)與工件電源(12)和源極電源(13)的陽(yáng)極連接，并接地；

(3)把輝光離子滲金屬爐爐腔(1)內(nèi)部抽成真空度為1×10^–1?Pa，通入流量為30?sccm～35?sccm的氬氣到爐腔(1)?內(nèi)，使?fàn)t腔(1)內(nèi)氣壓維持在35?Pa～45?Pa，接通工件電源(12)的陰極電源，在陽(yáng)極與陰極間施加直流電壓，當(dāng)工件極溫度升至400?℃～600?℃時(shí)，對(duì)鈦合金工件進(jìn)行離子轟擊清洗20?min～40?min；

(4)將工件極電壓調(diào)至–450?V～–500?V，接通源極電源(13)，并將源極電壓調(diào)至–950?V～–1000?V。源極溫度維持在950?℃～1000?℃，工件極溫度控制在800?℃～850?℃，保溫2?h～6?h后斷開源極和工件極電源，使工件緩冷到室溫。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果是鈦合金表面的滲銅層具有良好的抗細(xì)菌粘附性能。

附圖說(shuō)明

圖1為輝光離子滲金屬爐結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為拋光鈦合金工件表面細(xì)菌粘附的熒光顯微照片；

圖3為滲銅層表面細(xì)菌粘附的熒光顯微照片；

圖中：1—爐腔；2—爐殼；3—純銅板；4—鈦合金工件；5—觀察窗口；6—光電溫度計(jì)；7—與抽真空系統(tǒng)連接；8—工件臺(tái)；9—爐底；10—與充氣系統(tǒng)連接；11—源極支架；12—工件極電源；13—源極電源；14—粘附于鈦合金工件表面的單個(gè)細(xì)菌。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)以Ti6Al4V為例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行實(shí)施，如圖1所示：

(1)?將鈦合金Ti6Al4V棒材切割成Φ15?mm×3?mm的工件作為基體，將鈦合金工件的表面除油后使用SiC水砂紙將鈦合金工件逐級(jí)打磨、拋光至鏡面，再清洗、干燥；

(2)?如圖1所示，將預(yù)處理好的鈦合金工件(4)放入輝光離子滲金屬爐內(nèi)的工件臺(tái)(8)上，并通過(guò)工件臺(tái)(8)與工件電源(12)的陰極連接，稱為工件極，再通過(guò)源極支架(11)將純銅板(3)懸掛于爐腔(1)內(nèi)的鈦合金工件(4)的上方，設(shè)其與鈦合金工件(4)相距15?mm，并通過(guò)源極支架(11)使純銅板(3)與源極電源(13)的陰極連接，稱為源極，爐殼(2)與工件電源(12)和源極電源(13)的陽(yáng)極連接，并接地；

(3)把輝光離子滲金屬爐爐腔(1)內(nèi)部抽成真空度為1×10^–1?Pa，通入流量為35?sccm的氬氣到爐腔(1)內(nèi)，使?fàn)t腔(1)內(nèi)氣壓維持在40?Pa，接通工件電源(12)的陰極電源，在陽(yáng)極與陰極間施加直流電壓，當(dāng)工件極溫度升至500?℃時(shí)，對(duì)鈦合金工件進(jìn)行離子轟擊清洗30?min；

(4)將工件極電壓調(diào)至–475?V，接通源極電源(13)，并將源極電壓調(diào)至–975?V。源極溫度維持在975?℃，工件極溫度控制在825?℃，保溫4?h后斷開源極和工件極電源，使工件緩冷到室溫。

在上述工藝條件下，可在鈦合金表面制備出具有優(yōu)異抗細(xì)菌粘附性能的滲銅層。如圖2所示，拋光鈦合金表面粘附有大量細(xì)菌，圖3顯示，經(jīng)過(guò)滲銅的鈦合金表面沒(méi)有細(xì)菌粘附。