[發明專利]一種復合納米多層薄膜及其制備方法以及醫用手術刀具

有效

• 申請號: 202110239101.4
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112593188B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 肖瑤;林嘉晏;劉國棟;姚磊
• 申請（專利權）人: 中南大學湘雅醫院
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/34;C23C14/58
• 代理公司: 長沙智勤知識產權代理事務所(普通合伙) 43254
• 代理人: 曾芳琴

一種復合納米多層薄膜及其制備方法以及醫用手術刀具，在襯底表面制備TiN/ZrN交替沉積的復合納米多層薄膜，克服了現有技術中單種薄膜難以突破硬度30GPa的技術瓶頸。進一步地，深入研究了調制周期為30nm時不同調制比對復合納米多層薄膜的硬度影響，結果表明，當調制比為R=1時，復合納米多層薄膜表現出最為優異的表面硬度。

技術領域

本發明涉及納米多層薄膜領域，具體涉及一種醫用手術刀具復合納米多層薄膜及其制備方法。

背景技術

手術刀具是外科手術中不可缺少的重要工具，為了提高純金屬或合金手術刀具的硬度及耐腐蝕性能，通常需要在刀具表面鍍覆一層改性薄膜，ZrN薄膜以及TiN薄膜由于其優異的表面性能而被廣泛應用于手術刀具中。但是，單種TiN薄膜或ZrN薄膜的硬度都低于30GPa，這大大限制了其使用場景。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明旨在提供一種復合納米多層薄膜，該復合納米多層薄膜可以提高單種薄膜的硬度，使其可滿足更多的應用場景。

一種復合納米多層薄膜的制備方法，包括以下步驟：

A.以鈦合金為襯底，先后對鈦合金進行打磨、拋光、除油和清洗處理，然后烘干待用；

B.將烘干的襯底放入磁控濺射鍍膜機中，進行輝光放電處理；

C.通入氮氣為工作氣體，關閉Zr靶，開啟Ti靶，在襯底表面濺射TiN薄膜，其中濺射功率為200-250W，濺射溫度為120-150℃，氮氣流量為400-500sccm；

D.關閉Ti靶，開啟Zr靶，在TiN薄膜表面濺射ZrN薄膜，其中濺射功率為220-250W，濺射溫度為100-150℃，氮氣流量為350-400sccm；

E.重復步驟C和D，直至復合納米多層薄膜的總厚度滿足需求；

F.對復合納米多層薄膜進行原位退火，退火溫度為350-380℃，退火時間2-3h，然后隨爐冷卻。

進一步地，打磨拋光后保證襯底的表面粗糙度Ra=5-6μm。

進一步地，除油選用15%的NaOH水溶液。

進一步地，清洗液為無水乙醇。

優選地，還包括向最外層ZrN薄膜中摻入金屬離子Ag、Cu、Zn中的一種或多種。

進一步地，單層TiN薄膜的厚度為5-25nm，單層ZrN薄膜的厚度為5-25nm。

進一步地，所述復合薄膜的總厚度為6μm。

進一步地，所述納米多層薄膜的調制周期為30nm，調制比為0.2-5。

本發明還提供了一種復合納米多層薄膜，所述復合納米多層薄膜薄膜由上述方法制備而得。

本發明還提供了一種醫用手術刀具，所述手術刀具表面上述復合納米多層薄膜。

本發明在襯底表面制備TiN/ZrN交替沉積的復合納米多層薄膜，克服了現有技術中單種薄膜難以突破硬度30GPa的技術瓶頸。并且，本發明還深入研究了調制周期為30nm時不同調制比對復合納米多層薄膜的硬度影響，結果表明，當調制比為R=1時，復合納米多層薄膜表現出最為優異的表面硬度。

具體實施方式

下面通過具體實施例來驗證本發明的技術效果，但是本發明的實施方式不局限于此。

實施例1

一種復合納米多層薄膜的制備方法，包括以下步驟：