[發(fā)明專利]一種織構化人工關節(jié)復合涂層的制備方法

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• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114807836A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 朱春霞;楊曉楠;崔琴
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權代理有限公司 21109
• 代理人: 徐笑陽

1.一種織構化人工關節(jié)復合涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)鈦合金基體處理：對鈦合金表面進行研磨拋光打磨處理；

(2)表面微織構加工：采用飛秒激光加工光源對鈦合金表面進行形貌為圓形/橢圓形微凹坑陣列織構加工；

(3)表面處理：清洗加工后的鈦合金表面，并將鈦合金固定在反應磁控濺射系統(tǒng)腔室中；

(4)TaCN復合涂層制備：以碳化鉭為靶材，在氬氣和氮氣的混合環(huán)境中，在鈦合金表面沉積TaCN薄膜。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種織構化人工關節(jié)復合涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中激光的輸出波長為1035nm，脈沖寬度0～400fs。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種織構化人工關節(jié)復合涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中鈦合金表面微織構加工所采用的參數(shù)為：輸出波長1035nm，泵浦電流4.7A，脈沖頻率100kHz，掃描速度200mm/s，標刻次數(shù)5～30次。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種織構化人工關節(jié)復合涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中織構形貌為橢圓形凹坑時，橢圓長軸2A＝140～160μm、短軸2B＝90～110μm，橢圓長軸與鈦合金基體長邊夾角θ＝0°～90°，凹坑深度為8～12μm，面覆率S_p為15～25％，形貌截面為類階梯狀拋物線。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種織構化人工關節(jié)復合涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中織構形貌為圓形凹坑時，直徑為90～210μm，凹坑深度為8～12μm，面覆率S_p為15～25％，形貌截面為類階梯狀拋物線。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種織構化人工關節(jié)復合涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中TaCN薄膜厚度為4～6μm。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種織構化人工關節(jié)復合涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)沉積前，抽空反應磁控濺射系統(tǒng)腔室空氣，腔室中的鈦合金基體壓力須小于2.0×10^-4帕，并加熱真空腔室2小時。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種織構化人工關節(jié)復合涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)抽真空并加熱后，將氬氣引入腔室中，將鈦合金基體壓力穩(wěn)定在3帕，調節(jié)濺射靶的功率至40～100瓦，保持5～10分鐘后，進行2～10分鐘的預濺射以沉積過渡層，最后同時引入氬氣和氮氣，在氬氣和氮氣的混合環(huán)境中沉積TaCN薄膜。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種織構化人工關節(jié)復合涂層的制備方法，其特征在于，同時引入氬氣和氮氣時，氬氣和氮氣的流量比為20:15。

10.根據(jù)權利要求1所述的一種織構化人工關節(jié)復合涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)后還包括步驟(5)后處理：使用超景深電子顯微鏡觀察步驟(4)處理過后的微織構形態(tài)，對未滿足表面潔凈和粗糙度要求的織構進行打磨或修復；再次清洗，并除去加工表面多余原料，研磨使其表面粗糙度達到Ra＝0.5～1.5。