一种高熵陶瓷氮化物TiZrTaNbHfNx梯度涂层及其制备方法技术

技术编号:42200905 阅读:19 留言:0更新日期:2024-07-30 18:47
本发明专利技术公开了一种高熵陶瓷氮化物TiZrTaNbHfN<subgt;x</subgt;梯度涂层及其制备方法,属于材料表面涂层技术领域。该方法采用射频磁控溅射技术在NiTi合金上沉积TiZrTaNbHfN<subgt;x</subgt;梯度涂层,N元素在涂层生长方向呈梯度分布,抑制柱状晶的生长,抑制腐蚀离子在柱状晶晶间的扩散,能够显著提升涂层的耐腐蚀性能。其制备具体包括以下步骤:(1)研磨并抛光NiTi合金衬底;(2)对衬底进行清洁预处理;(3)通过磁控溅射制备TiZrTaNbHfN<subgt;x</subgt;涂层;(4)沉积过程调整N<subgt;2</subgt;的通入流量获得梯度碳含量的TiZrTaNbHfN<subgt;x</subgt;高熵氮化物涂层。本发明专利技术制备的涂层具有优异的耐磨蚀性、生物相容性和良好的骨结合能力,可以作为保护膜防止Ni离子从NiTi植入物中释放,可以满足骨科植入物和骨替代品涂层的临床应用的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料表面涂层,尤其涉及一种具有优异的耐磨蚀性、生物相容性和良好的骨结合能力的涂层,具体的说是一种高熵陶瓷氮化物tizrtanbhfnx梯度涂层的制备与应用。


技术介绍

1、niti合金因其超弹性和形状记忆特性而在医疗领域备受青睐,优于传统植入材料如不锈钢、钴基合金和钛合金。其超弹性使其成为牙科弓丝和心血管支架的理想材料,形状记忆特性使其用于固定骨折骨的骨钉,促进愈合。niti合金也被视为骨科植入物和骨替代品的潜在材料,能够有效减少骨吸收、防止骨脆性和种植体失败。然而,由于镍含量高,niti合金长期应用存在争议,可能引发过敏和不良反应。

2、为了改善niti合金,人们尝试在其表面形成tio2薄膜,采用多种表面改良技术。然而,tio2的力学性能不符合临床应用要求,涂层易受机械载荷影响而断裂,可能导致镍释放。因此,研究人员开始探索更可靠的niti合金涂层。其中高熵涂层成为关注焦点,高熵涂层具有优异的物理性、机械性能和生物相容性,适用于生物医学应用。

3、本专利技术通过磁控溅射法,制备高熵陶瓷氮化物tizrtanbhfnx梯度本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高熵陶瓷氮化物TiZrTaNbHfNx梯度涂层,其特征在于,所述高熵陶瓷氮化物涂层由Ti、Zr、Ta、Nb、Hf、N六种元素构成,涂层厚度方向上N元素成分呈现梯度分布;其中金属元素在高熵陶瓷氮化物涂层中的摩尔分数为10-20%,所述氮元素的摩尔分数在高熵陶瓷氮化物涂层基体中沿着涂层生长方向由0%线性增长至50%。

2.根据权利要求1所述的一种高熵陶瓷氮化物TiZrTaNbHfNx梯度涂层,其特征在于,所述TiZrTaNbHfNx梯度涂层总厚度为1~3μm。

3.根据权利要求1所述的一种高熵陶瓷氮化物TiZrTaNbHfNx梯度涂层,其特征在于,所述涂层具有...

【技术特征摘要】

1.一种高熵陶瓷氮化物tizrtanbhfnx梯度涂层,其特征在于,所述高熵陶瓷氮化物涂层由ti、zr、ta、nb、hf、n六种元素构成,涂层厚度方向上n元素成分呈现梯度分布;其中金属元素在高熵陶瓷氮化物涂层中的摩尔分数为10-20%,所述氮元素的摩尔分数在高熵陶瓷氮化物涂层基体中沿着涂层生长方向由0%线性增长至50%。

2.根据权利要求1所述的一种高熵陶瓷氮化物tizrtanbhfnx梯度涂层,其特征在于,所述tizrtanbhfnx梯度涂层总厚度为1~3μm。

3.根据权利要求1所述的一种高熵陶瓷氮化物tizrtanbhfnx梯度涂层,其特征在于,所述涂层具有优异的耐磨蚀性、生物相容性和良好的骨结合能力,其作为保护膜防止ni离子从niti植入物中释放,满足骨科植入物和骨替代品涂层的临床应用的要求。

4.一种高熵陶瓷氮化物tizrtanbhfnx梯度涂层的制备方法,其特征在于,它包括以下步骤:

5.根据权利要求4所述的一种高熵陶瓷氮化物tizrtanbhfnx梯度涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤一中niti合金的ni元素原子占比为50%~55%。

6.根据权利要求4所述的一种高熵陶瓷氮化物tizrtanbhfnx梯度涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤一对niti合金基底进行打磨抛光类预处理是采用240~2500磨粒sic砂纸对基体表面进行逐级打磨,然后用0.2~0.4μm氧化铝抛光液镜面抛光,抛光后基底表面粗糙度ra≤50nm。

7.根据权利要求4所述的一种高熵陶瓷氮化物tizrta...

【专利技术属性】
技术研发人员:唐振楠岳贤琦相泷涛施仙庆徐锋葛旺
申请(专利权)人:南京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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