一种钛合金表面Cu掺杂TiN合金层的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103243306103243306B(45)授权公告日2015.01.14(21)申请号201310169141.1superhardnanocompositecoatings.《SurfaceandCoatingsTechnology》.2003,第163-16(22)申请日2013.05.104卷第591-596页.(73)专利权人太原理工大学应峰等.钛合金表面原位合成TiN渗镀层摩地址030024山西省太原市万柏林区迎泽西擦性能研究.《金属热处理》.2009,第34卷(第大街79号9期),第29-32页.(72)发明人张翔宇马永范爱兰林乃明X.B.Tianetal..Antibacterial黄晓波唐宾copper-containingtitaniumnitridefilms(74)专利代理机构太原科卫专利事务所(普通producedbydualmagnetronsputtering.合伙)14100《Surface&CoatingsTechnology》.2007,第201代理人戎文华卷第8606-8609页.(51)Int.Cl.审查员彭春玉C23C14/38(2006.01)(56)对比文件CN102676985A,2012.09.19,说明书第5-6段.CN1305023A,2001.07.25,权利要求1-6，说明书第1-3段.H.S.Myungetal..MicrostructureandmechanicalpropertiesofCudopedTiN权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称一种钛合金表面Cu掺杂TiN合金层的制备方法(57)摘要一种钛合金表面Cu掺杂TiN合金层制备方法是将基材和靶材置于等离子表面合金化炉，对钛合金表面进行预溅射处理，清除表面污渍及钝化层；然后同时开启源极和工件电压，通过氩离子对源极溅射及金属离子的沉积、扩散，在钛合金表面形成含Cu合金层；之最后在炉体内通入氮气并保温，在钛合金表面形成Cu掺杂TiN合金层。该钛合金表面改性层不仅具有优良的杀菌效果，而且表面硬度显著提高，耐磨性得到明显改善；该方法操作简单，重复性好，成本低，可广泛用于改善钛合金表面的抗菌及耐磨性能。CN103243306BCN103246BCN103243306B权利要求书1/1页1.一种钛合金表面Cu掺杂TiN合金层的制备方法，其所述制备方法是按以下列步骤进行的：(1)将打磨、抛光后的钛合金基材和钛铜合金靶材置于等离子表面合金化炉内，钛铜合金靶材是按铜合金靶材中Cu的原子百分含量为5%-50%的原子比冶炼而成，钛合金基材与钛铜合金靶材间的距离是18mm，抽真空至0.5Pa后，通入高纯氩气，气压控制在20-30Pa，开启工件电压，点燃辉光，工件电压控制在-400~-600V，对工件进行30分钟离子轰击溅射处理，清洗工件表面的污渍和钝化层，清洗结束后，关闭电压和气体，抽真空至极限；(2)重新冲入氩气，启动工件和源极电压，缓慢升高电压，使工件逐渐升温，逐渐调整电压和气压压强，待达到保温温度870℃时，工件电压控制在-500~-600V，源极电压控制在-700~-800V，气压压强保持在40Pa，保温3h后，关闭源极电压；(3)在炉体内通入高纯氮气，氩气与氮气比例为1︰1，使炉中气压稳定在50Pa，调节工件电压，使工件温度稳定在600℃，保温3h后，关闭氮气，随炉冷却1h后关闭氩气，继续抽真空，待工件冷却至室温，关闭冷却水，打开炉体取出试样；获得一种钛合金表面Cu掺杂TiN合金层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：高纯度氩气是纯度为99.999%；高纯氮气是纯度为99.999%。2CN103243306B说明书1/4页一种钛合金表面Cu掺杂TiN合金层的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种钛合金表面合金层的制备方法，具体而言，是一种钛合金表面Cu掺杂TiN合金层的制备方法，属于金属材料表面改性。背景技术[0002]钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀、生物相容性好等优点，而被广泛应用于生物医用领域，如医疗器械，骨替换材料的植入体等。然而，钛合金临床使用过程中出现的感染问题是目前科研工作者最关注的问题之一，并且其硬度低、耐磨性差也一定程度上限制了其应用。因此，如何使钛合金具有抗菌性能，同时改善其耐磨性能成为国内外学者关注和研究的热点之一。[0003]现有技术，在钛合金冶炼过程中，直接加入一定量的具有抗菌功能的金属元素，如Cu和Ag等，可使钛合金整体具备抗菌功效。显然，整体添加铜或银后会对钛合金整体的综合性能产生影响，且医用钛合金发挥抗菌性能作用的区域在于其与其它介