一种金属表面镀制DLC薄膜的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种金属表面镀制DLC薄膜的方法及其应用。所述方法包括如下步骤：对基体材料进行预处理；采用微波等离子体化学气相沉积法在基体材料表面镀制类金刚石薄膜。通过本发明专利技术方案制备的表面镀制DLC薄膜的金属，工艺简单、成本低廉，在骨科植入材料、功能性材料、生物活性材料等领域均具有广泛的应用前景，适用于批量及工业化生产。用于批量及工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种金属表面镀制DLC薄膜的方法及其应用


[0001]本专利技术属于化工领域，具体涉及一种金属表面镀制DLC薄膜的方法及其应用。

技术介绍

[0002]金属骨科植入材料因其良好的机械性能、耐蚀性以及优良的生物相容性，已在临床上广泛应用于人工关节、人工骨和牙科种植体等人体硬组织的修复、替代与再生。
[0003]植入体内的金属材料与机体骨组织在界面处良好的骨性结合是保证力学载荷稳定传递的前提，因此也是保证植入物长期、稳固地在人体行使功能的必要条件。虽然大多数金属植入材料都具有良好的生物相容性，但在体内因表现为生物惰性而缺乏骨传导性和骨诱导能力，在人体内不能快速、有效地与骨组织形成牢固的骨性结合，同时金属表面在长期(或临时)与人体接触时，在人体环境中与周围物质发生毒性、致敏、炎症、致癌、血栓等生物反应问题。由于金属植入材料的生物学性能主要由其表面的物化性质所决定，对其进行表面改性可以在材料自身优点不受影响的前提下提高其生物学性能。
[0004]含DLC薄膜的医用不锈钢相较于未经处理的医用不锈钢，其具有更好的促成骨能力。由于样品表面涂层的不均匀，导致浸泡过程中，不锈钢的腐蚀速率加快，仅7天就发生了局部腐蚀，点蚀严重。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种金属表面镀制DLC薄膜的方法，能够均匀覆盖于金属表面，提高金属表面的耐腐蚀性能。
[0006]本专利技术还提出一种由上述方法制备得到的金属表面镀制的DLC薄膜。/>[0007]本专利技术还提出一种上述DLC薄膜的应用。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提出了一种金属表面镀制DLC薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：
[0009]S1、对基体材料进行预处理；
[0010]S2、采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在基体材料表面镀制类金刚石(DLC)薄膜。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤S1中，基体材料采用金属材料。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述金属材料选自医用不锈钢、钴及其合金、钛及其合金、镍及其合金、镁及其合金。
[0013]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述金属材料为医用不锈钢。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤S1中，预处理包括抛光处理和超声清洗步骤。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤S1中，预处理包括砂纸对基体材料进行抛光处理和用乙醇溶液作为清洗剂进行超声清洗。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述砂纸的型号为400#、800#、1600#的一种或多种。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述乙醇的体积比为50～95％。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤S2中，在基体材料表面镀制类金刚石薄膜(DLC薄膜)的工艺参数包括：温度500～1000℃，含CH4和H2的气体，所述气体的引入流量为200～400sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute，标准状态毫升/分)，气体注入时间为5～180分钟，DLC膜的沉积时间为5～180分钟。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，上述CH4和H2的注入比例为5～30:185～390。
[0020]在本专利技术的一些优选地实施方式中，上述CH4和H2的注入比例为5:195。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述气体注入时间优选为5～120分钟。
[0022]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述气体注入时间为60分钟。
[0023]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述DLC膜的沉积时间优选为30～60分钟。
[0024]根据本专利技术第二方面的上述方法制备得到的金属表面镀制的DLC薄膜。
[0025]根据本专利技术第三方面提出的金属表面镀制的DLC薄膜的应用，所述应用为在制备医用植入材料或医疗器械中的用途。
[0026]根据本专利技术实施方式的金属表面镀制DLC薄膜的方法及其应用，至少具有以下有益效果：本专利技术方案采用MPCVD系统，以金属材料为基底，H2与CH4为实验前驱体，在金属表面沉积DLC薄膜。在沉积过程中，通过调节工艺参数包括气体流量比、沉积温度、沉积时间等，制备综合性能良好的DLC薄膜，使DLC薄膜能够均匀的覆盖于金属材料表面。通过本专利技术方案制备的表面镀制DLC薄膜的金属，成本低廉，制备工艺简单，在骨科植入材料、功能性材料、生物活性材料等领域均具有广泛的应用前景，适用于批量及工业化生产。
附图说明
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明，其中：
[0028]图1为本专利技术测试例中的不同温度下制备得到的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢的表面形貌分析实验结果图；
[0029]图2为本专利技术测试例中的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢样品#1
‑
1的SEM扫描电镜图；
[0030]图3为本专利技术测试例中的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢样品#1
‑
2的SEM扫描电镜图；
[0031]图4为本专利技术测试例中的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢样品#1
‑
3的SEM扫描电镜图；
[0032]图5为本专利技术测试例中的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢样品#1
‑
4的SEM扫描电镜图；
[0033]图6为本专利技术测试例中的不同气体流量比下制备得到的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢的表面形貌分析实验结果图；
[0034]图7为本专利技术测试例中的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢样品#2
‑
1放大30000倍的SEM形貌特征图；
[0035]图8为本专利技术测试例中的为表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢样品#2
‑
2放大30000倍的SEM形貌特征图；
[0036]图9为本专利技术测试例中的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢样品#2
‑
3放大30000倍的
SEM形貌特征图；
[0037]图10为本专利技术测试例中的不同沉积时间下制备得到的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢的表面形貌分析实验结果图；
[0038]图11为本专利技术测试例中的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢样品#3
‑
1经SEM放大10000倍后的微观形貌图；
[0039]图12为本专利技术测试例中的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢样品#3
‑
2经SEM放大10000倍后的微观形貌图；
[0040]图13为本专利技术测试例中的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢样品#3
‑
3经SEM放大10000倍后的微观形貌图；
[0041]图14为本专利技术测试例中的表面覆有DLC薄膜的医用不锈钢样品#3
‑
4经SEM放大10000倍后的微观形貌图；
[0042]图15为本专利技术测试例中的表面覆有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属表面镀制DLC薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、对基体材料进行预处理；S2、采用微波等离子体化学气相沉积法在基体材料表面镀制DLC薄膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，基体材料采用金属材料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属材料选自医用不锈钢、钴及其合金、钛及其合金、镍及其合金或镁及其合金。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预处理包括抛光处理和超声清洗步骤。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，在基体材料表面镀制类DLC薄膜的工艺参数包括：温度500～1000℃，含...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝闻，郭金滔，苏志军，李文芳，罗有斌，易爱华，廖忠淼，李康，陈肯，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：