一种钛合金表面纳米Ti/TiN梯度膜及其制备方法技术

一种钛合金表面纳米Ti/TiN梯度膜及其制备方法，属于材料技术领域，梯度膜为Ti基TiN纳米粒子梯度膜，TiN纳米粒子镶嵌在Ti基体薄膜中，TiN纳米粒子的体积分数沿基体到膜表面方向梯度增加，总厚度在2.5~6.0μm。制备方法为：（1）将基体在真空条件下加热保温；（2）氩气压力为0.3~0.6Pa，进行离子轰击清洗表面；（3）向基体沉积Ti附着层；（4）通入氮气，向具有Ti附着层的基体表面沉积TiN，沉积TiN过程分为5~10级，氮气与氩气的流量比逐级增大，沉积时间逐级加长。本发明专利技术的产品与基体存在天然良好的晶格匹配关系以及结合性；表面光滑，致密度高，有利于提高抗磨损性能；制备工艺简单，易于操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料
，特别涉及一种钛合金表面纳米Ti/TiN梯度膜及其制备方法。
技术介绍
钛合金以其低弹性模量，良好的生物相容性和适用的力学性能在人体脊柱矫形固定器、人工关节等承重部位有着广泛的应用。然而，钛合金的低耐磨性使植入体在长期使用过程中易于遭受磨损而产生磨屑粒子，引起无菌性松动，严重影响其使用安全性和使用寿命。TiN具有优异的耐蚀性，耐磨性和良好的生物相容性，已被美国食品药品管理局指定为心脏、口腔和矫形植入体表面涂层材料。作为人体植入部件，TiN涂层不仅要有高的硬度、耐磨性，冲击韧性、抗疲劳性能，而且应具备较高的表面光洁度，以防止细菌附着引起术后感染；而目前采用CVD、PVD、阳极氧化和热氧化方法在钛合金表面涂镀TiN涂层在结合性、摩擦磨损性能和机械性能等方面尚不能满足医用钛合金植入件方面的需求。磁控溅射是一种:“低温”溅射表面沉积技术，具有溅射率高、基片温升低、装置性能稳定，操作控制方便等优点，对基体组织没有影响，膜层表面光滑、致密。但采用磁控溅射方法制备的单一TiN薄膜在晶体结构和硬度方面与钛基体差异较大，二者之间的结合性还不够本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛合金表面纳米Ti/TiN梯度膜，为Ti基TiN纳米粒子梯度膜，TiN纳米粒子镶嵌在Ti基体薄膜中，其特征在于：TiN纳米粒子的体积分数沿基体到膜表面方向梯度增加，总厚度在2.5~6.0μm。

【技术特征摘要】
1.一种钛合金表面纳米Ti/TiN梯度膜，为Ti基TiN纳米粒子梯度膜，TiN纳米粒子镶嵌在Ti基体薄膜中，其特征在于：TiN纳米粒子的体积分数沿基体到膜表面方向梯度增加，总厚度在2.5~6.0μm。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金表面纳米Ti/TiN梯度膜，其特征在于钛合金表面纳米Ti/TiN梯度膜分为5~10层，与基体连接的第一层中TiN纳米粒子镶嵌在Ti基体薄膜中，从第一层到最后一层纳米TiN的体积分数逐层梯度增加。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金表面纳米Ti/TiN梯度膜，其特征在于钛合金表面纳米Ti/TiN梯度膜的显微硬度15~21GPa，结合力68~80N。
4.一种权利要求1所述的钛合金表面纳米Ti/TiN梯度膜的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）采用Ti6Al4V合金作为基体，将基体表面清洁后置于磁控溅射设备的真空室内，加热至280~400℃，在真空度0.001~0.008Pa条件下，保温10~30min；
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【专利技术属性】
技术研发人员：崔文芳，秦高悟，曹栋，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21