具有复合涂层的超声手术刀刀头制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种具有复合涂层的超声手术刀刀头，其刀头包括一主体，以及附在所述刀头主体外侧的复合涂层，所述刀头主体为钛合金材质，所述复合涂层由内及外依次为TiN涂层、TiCN涂层、DLC涂层。本实用新型专利技术的有益效果主要体现在：两层过渡层的存在能够有效地减少涂层之间的不匹配关系，形成较好的结合力；并且，各个涂层之间采用特定的厚度比能够避免内应力的过分集中而导致薄膜脱落的发生；所述TiN涂层、TiCN涂层、DLC涂层的结合，实现了超声手术刀刀头的高导热性和高硬度。手术刀刀头的高导热性和高硬度。手术刀刀头的高导热性和高硬度。

【技术实现步骤摘要】
具有复合涂层的超声手术刀刀头


[0001]本技术涉及手术器械
，具体地涉及一种具有复合涂层的超声手术刀刀头。

技术介绍

[0002]随着现代医学的迅猛发展，超声手术仪器已越来越多地应用于临床外科手术治疗中，超声手术刀就是一种具有特定应用功能的超声手术仪器。它将超声能量应用于外科手术，具有切割精细、安全、组织选择性和低温止血等特点，极大地丰富了外科手术的手段，提升了外科手术的质量，一定程度上减轻了患者的病痛。超声手术刀包括主体，主体的近端为连接结构，远端设置刀头，如美国专利US8343178、USD667117、US6379371、欧洲专利EP3586774所揭示的结构。
[0003]目前的技术中，超声手术刀刀头的材料一般选用高硬度的合金钢材，拥有远大于皮质骨的硬度，且齿形可以设计的非常锋利。而且超声手术刀由于存在高频振动产生的内应力，在材料选材及齿形设计上都被限制的比较严格。在材料的选用上，由于受到现有材料工艺条件的限制，目前最优的方案是选择Ti6Al4V钛合金材料。但是该材料的基材硬度仅为HRC30，略高于皮质骨的硬度。而骨科领域应用的合金钢材料硬度一般都大于HRC60。
[0004]而且在金属材料中，钛合金的导热系数几乎是最低的。纯钛的导热系数为15W/m
·
K，仅为钢材的1/7，铝材的1/16。目前超声手术刀刀头的选材Ti6Al4V钛合金材料的导热系数仅为6.8W/m
·
K，导热效果不佳，这就导致超声手术刀在切削过程中产生的热量很难被带走，容易积累在切削区域，这就使得超声手术刀刀头极易发黑，使其刀头的刃口迅速磨损，且切面组织温度较高，对被切割组织产生更高的热损伤，寿命也较短。而且在超声手术刀切骨过程中由于接触面的摩擦和超声热效应的存在，会进一步降低材料的强度，导致切骨效率不高，在临床使用上，总有效时长在半小时左右即会失效。
[0005]为了解决硬度和导热的问题，在传统的切削刀具领域一般会在切削刀具的表面镀上一层耐高温、硬度高以及韧性好的涂层。但超声手术刀与传统切削刀具领域的不同是，超声手术刀在切骨的过程中会生产极高的周期性加速度变化。以工作在35kHz、振幅为200微米的超声手术刀为例，有如下运动方程：
[0006]s＝Acos(wt)w＝2πf
[0007]v＝s
′
＝
‑
A
·
w
·
sin(wt)
[0008]a＝v
′
＝s
″
＝
‑
A
·
w2·
cos(wt)
[0009]其中，s表示位移，A为单边最大振幅，为总振幅的一半，w为圆频率，f为振动频率，v为速度，a为加速度。根据上述公式我们可以计算出瞬间最大加速度约为5
×
107m/s2，最大的瞬间加速度为重力加速度的五百万倍。普通的涂层在这种工况下，很容易与基材表面分离，造成脱落失效。

技术实现思路

[0010]本技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种具有高导热性、高硬度以及超高结合力的复合涂层的超声手术刀刀头。
[0011]本技术的目的通过以下技术方案来实现：
[0012]一种具有复合涂层的超声手术刀刀头，包括刀头主体，以及附在所述刀头主体外侧的复合涂层，所述刀头主体为钛合金材质，所述复合涂层由内及外依次为TiN涂层、TiCN涂层、DLC涂层。
[0013]优选的，所述刀头主体为Ti6Al4V钛合金。
[0014]优选的，所述复合涂层的TiN涂层为第一过渡层，厚度为10微米至50微米。
[0015]优选的，所述复合涂层的TiCN涂层为第二过渡层，厚度为5微米至25微米。
[0016]优选的，所述DLC涂层厚度为1微米至10微米。
[0017]优选的，所述刀头主体包括位于最远端的刀刃和至少位于其一侧沿主体轴线延伸设置的锯齿排，所述锯齿排为并排的两列，两列锯齿排紧贴或间隔设置，每列锯齿排均由一列锯齿排列而成，两列所述锯齿排的齿尖的朝向相同或相反。
[0018]优选的，所述超声手术刀在厚度方向分别具有两个端面，至少一个所述端面上开设有凹槽，所述凹槽的表面也涂附有所述复合涂层。
[0019]优选的，所述刀刃为刃口刀刃，钝口刀刃，及锯齿刀刃的至少一种。
[0020]本技术的有益效果主要体现在：两层过渡层的存在能够有效地减少涂层之间的不匹配关系，形成较好的结合力；并且，各个涂层之间采用特定的厚度比能够避免内应力的过分集中而导致薄膜脱落的发生；所述TiN涂层、TiCN涂层、DLC涂层的结合，实现了超声手术刀刀头的高导热性和高硬度。
附图说明
[0021]下面结合附图对本技术技术方案作进一步说明：
[0022]图1：本技术超声手术刀刀头的优选实施例的示意图。
具体实施方式
[0023]以下将结合附图所示的具体实施方式对本技术进行详细描述。但这些实施方式并不限于本技术，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本技术的保护范围内。
[0024]如图1所示，本技术揭示了一种具有复合涂层的超声手术刀刀头，其包括一刀头主体100，所述刀头主体为钛合金材质，本优选实施例中采用的是Ti6Al4V钛合金。
[0025]所述刀头主体100包括位于最远端的刀刃101和至少位于其一侧沿主体轴线延伸设置的锯齿排102，所述锯齿排102为并排的两列，两列锯齿排紧贴或间隔设置，每列锯齿排均由一列锯齿103排列而成，两列所述锯齿排的齿尖的朝向相同或相反。优选的，所述超声手术刀在厚度方向分别具有两个端面108，至少一个所述端面上开设有凹槽107。所述刀刃101为刃口刀刃，钝口刀刃，及锯齿刀刃的至少一种。
[0026]所述刀头主体100外侧(包括凹槽107的外表面)附有复合涂层，图中1部分为复合涂层的微观剖视图。所述复合涂层由内及外依次为TiN涂层104、TiCN涂层105、DLC涂层106。
所述复合涂层的TiN涂层为第一过渡层，厚度为10微米至50微米。所述复合涂层的TiCN涂层为第二过渡层，厚度为5微米至25微米。所述DLC涂层厚度为1微米至10微米。
[0027]本优选实施例中，TiN涂层中会夹杂部分TiAlN，膜层硬度较高，但韧性较差，耐磨性相对较差。TiCN涂层侧韧性较好。由TiN涂层和TiCN涂层组成的过渡层则兼顾了硬度和韧性，且膜层间的残余应力很小，结合力非常强。而且涂层的导热系数为基材的5倍，大大提高导热能力，从而减小了工作尖处的热量积累。
[0028]最外层的DLC(类金刚石)涂层降低表面的摩擦系数，减少切削过程中的发热，此条件形成DLC膜层与本专利技术所采用的TC4钛合金的杨氏模量接近，膜层硬度最佳。由于新的涂层结构大大提高了导热系数，为了进一步加强散热效果，将涂层总长度设计成高于切割齿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有复合涂层的超声手术刀刀头，其特征在于：包括刀头主体（100），以及附在所述刀头主体外侧的复合涂层，所述刀头主体为钛合金材质，所述复合涂层由内及外依次为TiN涂层（104）、TiCN涂层（105）、DLC涂层（106）。2.根据权利要求1所述的具有复合涂层的超声手术刀刀头，其特征在于：所述刀头主体为Ti6Al4V钛合金。3.根据权利要求1所述的具有复合涂层的超声手术刀刀头，其特征在于：所述复合涂层的TiN涂层为第一过渡层，厚度为10微米至50微米。4.根据权利要求1所述的具有复合涂层的超声手术刀刀头，其特征在于：所述复合涂层的TiCN涂层为第二过渡层，厚度为5微米至25微米。5.根据权利要求1所述的具有复合涂层的超声手术刀刀头，其特征在于：所述DLC涂层厚度为1微米至10微米。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，郑少腾，刘柯，颜忠余，骆威，
申请(专利权)人：以诺康医疗科技苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：