一种具有复合硬质涂层的骨科用刀制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有复合硬质涂层的骨科用刀，包括基底和形成在基底表面的复合硬质涂层，基底为医用骨科用刀，复合硬质涂层包括形成在基底表面的黏附层、形成在黏附层上的过渡层以及形成在过渡层上的表面层，黏附层为Ti层，过渡层为TiCuNiZrN层，表面层为AlCrSiWN层，粘附层、过渡层、表面层均通过真空电弧离子镀技术沉积，使得普通医用不锈钢骨科用刀在提升硬度、耐磨和耐腐蚀性的同时具备抗菌性能，从而提高其服役寿命和使用安全性，提升了普通不锈钢骨科用刀的综合性能。升了普通不锈钢骨科用刀的综合性能。升了普通不锈钢骨科用刀的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有复合硬质涂层的骨科用刀


[0001]本技术涉及医疗器械表面处理的
，具体为一种具有复合硬质涂层的骨科用刀。

技术介绍

[0002]随着医疗事业的不断进步发展，传统的骨科用刀已经不能满足越来越严苛的性能要求。骨科用刀是一种常用的骨科医疗器械，在反复与人体骨头直接接触、清洗消毒后容易造成摩擦耗损，再加上使用时容易造成腐蚀和细菌残留，大幅度降低了其服役寿命和使用安全性。在普通医用不锈钢骨科用刀上沉积具有高硬度、高耐磨、抗腐蚀和抗菌性能好的功能性涂层是提高医疗器械服役寿命和使用安全性的有效途径。由于真空电弧离子镀技术沉积具有速率快、膜厚度均匀、附着力好且成本低的优点，因此常被用来沉积由不同类型的涂层材料组成的多层材料。
[0003]与传统的钴基、镍基高温合金相比，钛基合金密度低，黏附强度高，在高温下强度高、弹性模量高，是理想的高温结构材料，但是Ti基合金的抗氧化性较差。在Ti基合金表面施加防护涂层是提高钛合金抗高温氧化性能的常用方法之一。
[0004]众所周知，TiN涂层与Ti涂层具有相似的膨胀系数，因此两者能够很好的结合。TiN涂层因为可以提高耐磨性，减小摩擦系数，防止粘结，常被用做刀具表面的强化涂层，但是将单一的TiN涂层沉积在骨科用刀表面时具有以下缺点：(1)TiN涂层的耐腐蚀性还需要进一步提升；(2)人体骨头硬度高、密度大，TiN涂层的硬度有时会满足不了实际骨科用刀的需要；(3)普通医用不锈钢骨科用刀常暴露于空气中，表面容易会沾染细菌或滋养细菌。为解决以上问题，在TiN涂层中引入与Ni、Zr、Cu、W等合金化元素的可以进一步提升涂层的硬度，并降低腐蚀氧化过程中氧的溶解度和扩散系数来改善其耐腐蚀性。其中Cu元素还可长期的缓慢析出为Cu离子，而Cu离子具有强烈的杀菌作用，通过Cu离子的持续析出使得涂层具备抗菌性能。
[0005]目前AlCrN涂层已被开发为一种优秀的商业化涂层，三元AlCrN涂层具有较TiN涂层更高的硬度、优异的抗氧化性被广泛应用切削刀具涂层、模具防护涂层等。新近研究发现在AlCrN涂层中引入Si、W元素可以进一步提升其硬度。
[0006]基于此，本技术提出在普通医用不锈钢骨科用刀表面制备一层具有高硬度、高耐磨、抗腐蚀，并兼具抗菌性的复合硬质涂层，复合硬质涂层提升普通医用不锈钢骨科用刀的服役寿命与使用安全性。

技术实现思路

[0007]本技术旨在提升普通医用不锈钢骨科用刀的服役寿命与使用安全性。
[0008]为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0009]本技术提供一种具有复合硬质涂层的骨科用刀，包括基底和形成在基底表面的复合硬质涂层，基底为医用骨科用刀，复合硬质涂层包括形成在基底表面的黏附层、形成
在黏附层上的过渡层、以及形成在过渡层上的表面层，黏附层为Ti层，过渡层为TiCuNiZrN层，表面层为AlCrSiWN层。
[0010]进一步地，基底为医用不锈钢骨科用刀。
[0011]进一步地，黏附层的厚度为0.5～1.2μm。
[0012]进一步地，过渡层的厚度为1～1.6μm。
[0013]进一步地，表面层的厚度为1.2～2.2μm。
[0014]进一步地，Ti层通过真空电弧离子镀技术沉积于基底表面。
[0015]进一步地，TiCuNiZrN层通过真空电弧离子镀技术沉积在Ti层上。
[0016]进一步地，AlCrSiWN层通过真空电弧离子镀技术沉积在TiCuNiZrN层上。
[0017]由于上述技术方案，本技术具有以下功能效果：
[0018]本技术提供的具有复合硬质涂层的骨科用刀，具有36.0
±
3GPa的高硬度和缓慢析出Cu离子的能力，因此可大幅提升不锈钢医用骨科用刀的耐磨损和耐腐蚀性能，而且具有长期的抗菌性能。
[0019]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0020]图1是本技术的具有复合硬质涂层的骨科用刀的一个实施例的结构示意图，图中骨科用刀前部网格阴影位置为涂层区域；
[0021]图2是本技术的具有复合硬质涂层的骨科用刀的复合硬质涂层的结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0023]此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0024]本实施例的具有复合硬质涂层的骨科用刀，包括基底2和形成在基底2表面的复合硬质涂层1，基底2为普通的医用不锈钢骨科用刀，复合硬质涂层1包括形成在基底2表面的黏附层11、形成在黏附层11上的过渡层12、以及形成在过渡层12上的表面层13，黏附层11为Ti层，其厚度为0.5～1.2μm，过渡层12为TiCuNiZrN层，其厚度为1～1.6μm，表面层13为AlCrSiWN层，其厚度为1.2～2.2μm，且Si元素的含量为3～6at％，W元素的含量为2～5at，复合硬质涂层1的总厚度为2.7～5μm。Ti层通过真空电弧离子镀技术沉积于基底2表面，TiCuNiZrN层通过真空电弧离子镀技术沉积在Ti层上，AlCrSiWN层通过真空电弧离子镀技术沉积在TiCuNiZrN层上。Ti层与TiCuNiZrN形成具有高结合力的复合结构，该复合结构具有抗菌性且耐磨损耐腐蚀，AlCrSiWN层的作用是提升复合硬质涂层1耐磨损性并释放
TiCuNiZrN层的工作应力，防止其崩裂，因此，涂层同时具有理想的硬度、耐腐蚀与抗菌性，使骨科用刀拥有理想的服役寿命与使用安全性。
[0025]下面给出一种制备上述具有复合硬质涂层1的骨科用刀的方法，需要说明的是，制备方法不应看做对本实施例的限定。
[0026]步骤一，使用真空电弧离子镀技术在医用不锈钢骨科用刀表面沉积Ti涂层：在沉积之前，基体表面依次经过打磨、抛光、清洗和干燥处理。在涂层沉积炉内，基体试样表面经过Cr离子刻蚀去除吸附污染。使用一对纯度为99.9％的Ti作为靶源，Ti靶源工作功率为3kW，弧电流为70A，氩气(Ar)为工作气氛，压强为3.8Pa，基体偏压为
‑
60V，沉积时间为10min。
[0027]步骤二，使用真空电弧离子镀技术在Ti层表面制备TiCuNiZrN涂层。使用一对Al70Cr30和Ti60Cu25Ni7.5Zr7.5作为靶源，Al70Cr30靶电源工作功率为0.5kW，弧电流为5A，Ti60Cu25Ni7.5Zr7.5靶电源的工作功率为3kW，弧电流为15A，氮气(N2)为工作气氛，压强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有复合硬质涂层的骨科用刀，其特征在于，包括基底和形成在基底表面的复合硬质涂层，所述基底为医用骨科用刀，所述复合硬质涂层包括形成在所述基底表面的黏附层、形成在所述黏附层上的过渡层、以及形成在所述过渡层上的表面层，所述黏附层为Ti层，所述过渡层为TiCuNiZrN层，所述表面层为AlCrSiWN层。2.根据权利要求1所述的一种具有复合硬质涂层的骨科用刀，其特征在于，所述的基底为医用不锈钢骨科用刀。3.根据权利要求1所述的一种具有复合硬质涂层的骨科用刀，其特征在于，所述的黏附层的厚度为0.5～1.2μm。4.根据权利要求1所述的一种具有复合硬质涂层...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈君，吴国平，
申请(专利权)人：苏州涂冠镀膜科技有限公司，
类型：新型
国别省市：