一种医疗器具及其制备方法技术

本发明专利技术涉及医学技术领域，具体公开了一种医疗器具，包括基体，所述基体上设有涂层，所述涂层依次包括金属钨或铬过渡层和类金刚石碳涂层，所述金属钨或铬过渡层设于基体和类金刚石碳涂层之间。本发明专利技术制备的医疗器具有优异的耐蚀性、疏水性且表面光滑，在电子产品等领域能得到很好的应用。同时，本发明专利技术还公开一种医疗器具的制备方法，方法简单，工艺稳定，易于工业投产。

【技术实现步骤摘要】
一种医疗器具及其制备方法
本专利技术涉及一种医学
，尤其是一种医疗器具的制备方法。
技术介绍
现代外科的真正发展起源于19世纪末和20世纪初。随着输血和麻醉技术的日臻完善，外科手术有了质的提高，手术器械也不断改进。不仅制作工艺进步，如材质由铁质演变为不锈钢、铬、钛、钒等。设计上刀身也与刀刃明显分开，刀片可拆卸；而且在握控的舒适、灵巧及使用的安全性上有本质的改变，手术刀的标准化使之成为现代外科医生创造奇迹的精致工具。1920年，Boviel首次在脑部手术中引入电凝刀技术，更开创了手术的电子时代。20世纪后期开始，电凝、超声刀、内镜手术器械等广泛进入临床，对外科手术的进步又起到了巨大的推动作用。随着科技的进步，新型手术切割器械日渐广泛地应用，其切割、止血功效日臻完善，使得外科手术创伤越来越小，促进了外科的飞速发展。这些新技术的普及和推广需要专业技术培训，使用不当易导致并发症。因此，在手术时，我们应根据每种手术刀不同的特性和优势合理地选择使用。于表面涂层一层耐蚀性能优异、膜基结合强、光滑且疏水的涂层，是现在精准、高效医疗器械的一个重要发展方向。1999年，Kouznetsov在普通磁控溅射的基础上采用脉冲电源，提出了高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)的方法。HiPIMS是一种峰值功率超过平均功率2个量级，溅射靶材原子高度离化的脉冲溅射技术。经过十多年的发展，HiPIMS渐渐成为一种在镀膜工艺中有着广泛应用前景的涂层沉积技术。HiPIMS的新颖特殊之处在于应用了短宽度(30–100μs)、低频(50Hz至1kHz)、高靶电流密度(高达几A/cm2)的脉冲，可产生具有高度离化的等离子体束流。在该瞬间大电流辉光放电情况下，空间中存在自由电子，在两极间施加脉冲电压，自由电子在电场的作用下运动，并与工作气体原子发生碰撞，产生电子和离子；产生的电子又可以与工作气体原子碰撞，而碰撞产生的离子被加速与阴极碰撞并产生二次电子；脉冲结束后，电子湮灭或与离子复合，电子冲击电离逐渐减弱，此时金属原子的电离主要由带电荷的粒子与金属原子碰撞产生电荷转移，也就是所谓的电荷交换机制；最终，工作气体离化形成等离子体。HiPIMS放电电流由到达靶面的离子与电子构成，放电电流的迅速增大说明这种靶材原子的自溅射过程是不断增殖的，该过程又被称为“雪崩式”放电。值得注意的是，HiPIMS的平均功率基本与传统DCMS相当。在传统DCMS中，等离子体以气体离子为主。因此，HiPIMS与DCMS对基体的加热效果基本类似，而在HiPIMS短脉冲期间产生的等离子体密度更高，达到1013cm～3(DCMS为109～1010cm～3)。因此，使用HiPIMS会增加溅射原子发生电子碰撞电离的可能性，并使离化率水平达到90％以上。在实际应用中，离化率还取决于：(1)材料本身特性，如被溅射元素原子相对于溅射气体原子的第一电离势差异；(2)电子碰撞电离的横截面大小；(3)溅射工艺参数，尤其是峰值靶峰值及沉积气压。HiPIMS靶电压和电流脉冲的详细形状作曲线由开关单元中电容器组相与靶表面大小决定。由于以上特点，HiPIMS成为一种具有广阔应用前景的离化物理气相沉积技术，并成为国际科研工作者争相研究的热点，目前国内研究尚处于起步阶段。基于高离化率以及气体稀释效应特征，HiPIMS的出现为于等表面溅射沉积功能薄膜提供了新思路。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种医疗器具。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：本专利技术公开了一种医疗器具，包括基体，所述基体上设有涂层，所述涂层依次包括金属钨(W)或铬(Cr)过渡层和类金刚石碳涂层(Diamond-likeCarbon,DLC)，所述金属钨或铬过渡层设于基体和类金刚石碳涂层之间。优选地，所述医疗器具为外科手术刀或注射针头。优选地，所述基体为不锈钢或碳钢。优选地，所述金属钨或铬过渡层的厚度为20～300nm。优选地，所述类金刚石碳涂层的厚度为0.2～5μm。金属钨或铬过渡层的厚度为20～300nm，可充分缓解膜基热膨胀系数失配问题，并增强膜基结合；类金刚石碳涂层的厚度为0.2～5μm，可保障刀具表面光滑、尺寸变化率低，并可提供润滑、疏水及表面增强功能。此外，本专利技术制备的医疗器具还具有优异的疏水特性且表面光滑。同时，本专利技术还公开一种上述医疗器具的制备方法，包括如下步骤：(1)在医疗器具基体的表面溅射沉积金属钨或铬过渡层；(2)在步骤(1)得到的金属钨或铬过渡层的表面溅射沉积类金刚石碳涂层，得到所述的医疗器具。优选地，所述步骤(1)和步骤(2)中的溅射沉积均采用高功率脉冲磁控溅射沉积法(HiPIMS)。优选地，所述步骤(1)中，在沉积金属钨或铬过渡层时，先将医疗器具基体加热至150～400℃，抽取沉积腔室至真空度小于1.0mPa，通入惰性气体，调节沉积腔室内压力至0.1～0.6Pa；然后使用高功率脉冲磁控溅射沉积金属钨或铬过渡层；其中，高功率脉冲磁控溅射沉积的设定条件为：频率为200～1000Hz，脉冲长度为30～150μs；偏压电源的脉冲偏压为-30～-150V，脉冲长度为30～200μs；所述步骤(2)中，在沉积类金刚石碳涂层时，先将步骤(1)得到的金属钨或铬过渡层加热至150～400℃，抽取沉积腔室至真空度小于1.0mPa，通入惰性气体，调节沉积腔室内压力至0.1～0.6Pa；然后使用高功率脉冲磁控溅射石墨靶材沉积类金刚石碳层；其中，高功率脉冲磁控溅射沉积的设定条件为：频率为200～1000Hz，脉冲长度为30～150μs，偏压电源的脉冲偏压为-30～-150V，脉冲长度为30～200μs。优选地，所述步骤(1)中高功率脉冲磁控溅射法设定条件为：金属钨或铬靶电源的峰值电流密度为0.6～1.2A/cm2；所述步骤(2)中高功率脉冲磁控溅射法设定条件为：石墨靶的峰值电流密度为0.2～1.0A/cm2。优选地，所述步骤(1)和步骤(2)中通入的惰性气体为纯氩气，纯氩气气流量为200～450sccm。采用高功率脉冲磁控溅射沉积法沉积，可提高沉积原子或离子的表面扩散能力，促进晶粒的重复形核速率和迁移速率，抑制贯穿涂层厚度的柱状晶结构的形成，提高金属钨或铬过渡层和类金刚石碳涂层的致密度和均匀性，改善了硬度、耐磨和耐蚀等性能。优选地，所述基体预处理的方法为：(1)超声清洗处理。用甲醇超声清洗5～30min，再用乙醇超声清洗5～30min，取出后用N2吹干；(2)辉光清洗处理。将步骤(1)中超声清洗处理过的基体，采用氩气辉光放电，清洗5～30min，氩气气体流量为100～250sccm，基体偏压为-400～-1200V，频率为50～300kHz。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术制备的医疗器具具有优异的耐蚀性、微弱的电偶腐蚀效应，基体与涂层之间具有很强的结合力，充分保障了免受外界环境的腐蚀；此外本专利技术制备的医疗器具还具有优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医疗器具，其特征在于，包括基体，所述基体上设有涂层，所述涂层依次包括金属钨或铬过渡层和类金刚石碳涂层，所述金属钨或铬过渡层设于基体和类金刚石碳涂层之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种医疗器具，其特征在于，包括基体，所述基体上设有涂层，所述涂层依次包括金属钨或铬过渡层和类金刚石碳涂层，所述金属钨或铬过渡层设于基体和类金刚石碳涂层之间。


2.如权利要求1所述的医疗器具，其特征在于，所述医疗器具为外科手术刀或注射针头。


3.如权利要求1所述的医疗器具，其特征在于，所述基体为不锈钢或碳钢。


4.如权利要求1所述的医疗器具，其特征在于，所述金属钨或铬过渡层的厚度为20～300nm。


5.如权利要求1所述的医疗器具，其特征在于，所述类金刚石碳涂层的厚度为0.2～5μm。


6.一种如权利要求1～5任一项所述的医疗器具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在医疗器具基体的表面溅射沉积金属钨或铬过渡层；
(2)在步骤(1)得到的金属钨或铬过渡层的表面溅射沉积类金刚石碳涂层，得到所述的医疗器具。


7.如权利要求6所述的医疗器具的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(2)中的溅射沉积均采用高功率脉冲磁控溅射沉积法。


8.如权利要求6所述的医疗器具的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，在沉积金属钨或铬过渡层时，先将医疗器具基体加热至150～400℃，抽取沉积腔室至真空度...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣铭聪，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44