一种钛钽涂层的牙种植体制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钛钽涂层的牙种植体制备方法，包括如下步骤：将牙种植体进行镀膜，所述镀膜的方法包括：在同一空间内依次进行磁控溅射和多弧离子镀，并且同时使用多个钽或钛靶材对同一位点聚焦镀膜，使钽层和钛层在所述牙种植体的表面均匀混合，形成钛钽涂层；所述钛钽涂层中，以质量百分比计，包括钽50%

【技术实现步骤摘要】
一种钛钽涂层的牙种植体制备方法


[0001]本专利技术涉及牙种植
，具体而言，涉及一种钛钽涂层的牙种植体制备方法。

技术介绍

[0002]目前的种植牙在制备过程中，经过机加工、喷砂和酸蚀等步骤成型后，会在种植牙表面喷涂镀层，以实现提高种植牙的抗腐蚀性、耐磨性和生物相容性等的效果，由于钽金属出色的生物相容性能够与钛金属良好的机械性能相配合，现有技术中往往采用钛钽复合涂层作为牙种植体的膜层。
[0003]在现有技术中，由于钽的溶解温度是3000度，钛的溶解温度是1600度，两者不能形成合金材料，无法制备钛钽混合靶材，因此钛钽复合涂层中的钽金属与钛金属并不是均匀混合，而是在微观层面上一层钛一层钽的交替结构。这类结构会影响涂层在牙种植体上的结合力，对牙种植体的机械性能、抗腐蚀性方面也会间接产生负面影响。
[0004]此外，现有技术中，牙种植体通常采用磁控溅射的方式进行镀膜，但在磁控溅射的过程中，膜层会产生微小的气孔，酸／盐离子会通过气孔腐蚀基材，影响了产品的耐腐蚀性。虽然可以通过使用多弧离子镀的方式打乱磁控溅射膜层的生长结构，用多弧涂层堵住磁控溅射形成的气孔，但磁控溅射和多弧离子镀为两种不同的镀膜方式，会相互影响而无法同时进行，而分成两步进行镀膜又会产生上述的多涂层结构，给牙种植体造成不利影响。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种钛钽涂层的牙种植体制备方法，通过此方法制备的牙种植体具有一层均匀混合的钛钽镀层，具有结合力强、机械性能优秀、耐腐蚀性高等更进一步的优势。
[0007]为实现上述目的，本专利技术特采用以下技术方案：本专利技术提供一种钛钽涂层的牙种植体制备方法，包括如下步骤：将牙种植体进行镀膜，所述镀膜的方法包括：在同一空间内依次进行磁控溅射和多弧离子镀，并且同时使用多个钽或钛靶材对同一位点聚焦镀膜，使钽层和钛层在所述牙种植体的表面均匀混合，形成钛钽涂层；所述钛钽涂层中，以质量百分比计，包括钽50%
‑
70%，钛30%
‑
50%；所述钛靶材在镀膜前进行脱氧处理；所述牙种植体在镀膜前进行电解抛光处理。
[0008]其中，钛的含量优选为35%
‑
43%，钽的含量优选为57
‑
65%。
[0009]与现有技术不同，本专利技术在镀膜时同时使用多个不同金属的靶材，多个靶材同时对牙种植体的同一位点进行镀层，实现了在微观层面上钛和钽均匀混合，提高了膜层的均匀性，使膜层的性能进一步增强。
[0010]此外，由于磁控溅射与多弧离子镀的镀膜原理不同，前者是通过氩离子轰击靶材，
把靶材溅射到产品上形成镀膜，后者通过引弧针在靶材表面形成电弧，熔化靶材使其沉积在产品上，因此在现有技术中，这两种方法难以复合进行。与现有技术不同，本专利技术的磁控溅射和多弧离子镀过程均设置在同一反应炉中依次进行，通过自动运行设置好的程序，可实现磁控溅射和多弧离子镀在同一反应炉内一步完成，并且镀膜后的膜层为一层均匀混合的钛钽涂层，既解决了磁控溅射造成气孔腐蚀基材的问题，又优化了钛钽涂层中双层或多层结构的现象。
[0011]另外，由于钛是活泼金属，表面易氧化，形成陶瓷层，导致膜层的结合力不强，因此本专利技术在镀膜前，通过碳热还原反应对用于镀钛的钛靶材进行脱氧处理，去除或减少氧化物，可以提高膜层的结合力和抗疲劳性能。
[0012]另一方面，牙种植体表面的粗糙程度也会对镀膜效果产生影响，本专利技术在镀膜前，将牙种植体进行电解抛光处理，能够使其表面光滑平整，降低表层应力，并减少表面划痕以及氧化膜，进一步提升膜层的结合力和抗疲劳性能。
[0013]进一步地，采用所述磁控溅射进行镀膜时，所述靶材的数量为一组包含2
‑
4个，且一组内的多个所述靶材之间沿镀膜方向相隔30
‑
70
°
的夹角。
[0014]为了使靶材尽可能正对镀膜位点以提高膜层的均匀性，并考虑到机械装配的设置，对同一位点进行镀膜的总夹角为140
°
最佳。角度过大会干涉到工件的运转；两个靶材之间的夹角小于30
°
时，距离过近，会产生相互干涉；两个靶材之间的夹角大于70
°
时，距离过远，影响混合效果，最终膜层容易出现分层现象。因此出于提高镀膜的效率以及使钽层和钛层混合更均匀的目的，设置一组内包含2
‑
4个靶材，且靶材之间沿镀膜方向相隔30
‑
70
°
的夹角。
[0015]其中，优选角度为45
‑
50
°
，可设置多个靶材组对牙种植体的不同位点同时进行镀膜，以提高镀膜效率。
[0016]进一步地，每个所述靶材由单独的电源控制，其中所述钽靶材上的电流为18
‑
24A，所述钛靶材上的电流为15
‑
25A。
[0017]每个靶材都有单独的电源控制，通过控制流经靶材上的电流，能够控制每种靶材的镀膜速率，从而控制钽和钛在膜层上的含量。其中，通入的电流越大，速率越快，但速率过快会影响到膜层的质量，平衡质量与速率后，钽靶材上的电流为18
‑
24A，优选为19
‑
22A，钛靶材上的电流为15
‑
25A，优选为17
‑
22A。
[0018]进一步地，使用所述多弧离子镀进行镀膜时，通入充入速率为20
‑
40SCCM的氧气。
[0019]多弧离子镀主要进行钛层的镀膜，在镀膜时充入氧气，能使钛层的表面形成氧化钛，能有效提高牙种植体的耐腐蚀性。由于镀膜过程需要在真空度低于10
‑1Pa的环境中进行，而氧气的输入会使真空度下降，因此控制氧气的充入速率可实现对镀膜环境的保护。
[0020]进一步地，所述钛靶材脱氧处理的方法包括：将所述钛靶材置于容器内，将所述容器抽真空至(3
‑
7)
×
10
‑4Pa；向所述容器中通入混合气体，控制真空度为1
‑
100Pa；将所述容器内的温度加热至1200
‑
1500℃，保温30
‑
40min。
[0021]其中，真空度优选控制在20
‑
60Pa，加热温度优选控制在1300
‑
1400℃，保温时间优选控制在33
‑
37min。
[0022]进一步地，所述混合气体为纯度不低于99.99%的CO和N2气体，CO与N2气体的分压比
为1:1
‑
4:1。
[0023]其中，CO与N2气体的分压比优选为2:1
‑
3:1。
[0024]控制真空度能促使脱氧反应的正向进行，提高脱氧处理的效果；高温加热会使Ti与N2反应在钛靶材表面形成TiN，提高膜层的结合力；CO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛钽涂层的牙种植体制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将牙种植体进行镀膜，所述镀膜的方法包括：在同一空间内依次进行磁控溅射和多弧离子镀，并且同时使用多个钽或钛靶材对同一位点聚焦镀膜，使钽层和钛层在所述牙种植体的表面均匀混合，形成钛钽涂层；所述钛钽涂层中，以质量百分比计，包括钽50%
‑
70%，钛30%
‑
50%；所述钛靶材在镀膜前进行脱氧处理；所述牙种植体在镀膜前进行电解抛光处理。2.根据权利要求1所述的牙种植体制备方法，其特征在于，采用所述磁控溅射进行镀膜时，所述靶材的数量为一组包含2
‑
4个，且一组内的多个所述靶材之间沿镀膜方向相隔30
‑
70
°
的夹角。3.根据权利要求2所述的牙种植体制备方法，其特征在于，每个所述靶材由单独的电源控制，其中所述钽靶材上的电流为18
‑
24A，所述钛靶材上的电流为15
‑
25A。4.根据权利要求1所述的牙种植体制备方法，其特征在于，使用所述多弧离子镀进行镀膜时，通入充入速率为20
‑
40SCCM的氧气。5.根据权利要求1所述的牙种植体制备方法，其特征在于，所述钛靶材脱氧处理的方法包括：将所述钛靶材置于容器内，将所述容器抽真空至(3
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜培齐，王路路，石培国，宋国安，陈锡剑，张李涵，
申请(专利权)人：北京华钽生物科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：