钛及钛合金表面涂覆TiAlN的制备方法，它涉及一种钛及钛合金表面涂覆TiAlN的制备工艺。本发明专利技术按照下述步骤进行：a.准备好钛合金试样材料，然后进行试样镀层制备前的检查，经过在三氯乙烯中超声波清洗、汽油清洗(两次)、水洗、酸洗、乙醇清洗，最后烘干；b.采用8弧源多弧离子镀膜机制备TiAlN镀层，将烘干后的试样装炉，进行离子轰击清洗，之后制备TiAlN镀层，然后真空冷却，出炉；c.TiAlN镀层的制备工艺参数为：靶电流60-70A，基体负偏压为-100～-400V，N2分压0.32Pa，沉积温度500℃和600℃，总沉积时间为120min，镀层厚度约为3μm真空炉冷到80℃，试样出炉；d.涂层表面EDS分析；e.镀膜完成后，经水洗、擦拭烘干、组装、包装。本发明专利技术得到的TiAlN化学稳定性好、抗氧化磨损能力强、强度高、耐磨性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钛合金的表面处理，尤其涉及医用外科手术器械用钛合金的表面处理及其制备方法。
技术介绍
近些年来，由于钛及钛合金较其它金属材料具有质量轻、强度高、耐腐蚀性好、耐热性高、不生锈等材质性能优势，从而被人们推广到了外科手术医疗器械领域。但需要指出的是，钛及钛合金部件因表面硬度低而易于划伤，长期使用过程中其外观及使用质量逐渐下降，降低了手术医疗器械的寿命。同时钛及钛合金部件因其大的摩擦系数造成器械滑动、旋转部位快速磨损或咬死而损坏。为了改善上诉问题，国内外积极研究开发各种表面处理方法，以求提高钛及钛合金部件的耐磨性。目前常用的涂层方法有化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、等离子体化学气相沉积(PECVD)、热喷涂法、等离子喷涂以及化学涂覆法等。为解决上述问题，本专利技术涉及一种钛合金的表面处理，尤其涉及医用外科手术器械用钛合金的表面处理及其制备方法，得到的TiAlN化学稳定性好、抗氧化磨损能力强、强度高、耐磨性好。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的本次所用基体材料为TC4钛合金，即Ti6A14V合金，其化学成分为ω (Al) =6. 0% ； ω (V) =3. 8% ； ω (C)=O. ； ω (Fe)=O. 3% ；Ti 余量。为了改善钛合金的性能，在其表面涂覆TiAIN，其制备方案如下1)准备好钛合金试样材料，然后进行试样镀层制备前的检查，经过在三氯乙烯中超声波清洗、汽油清洗(两次)、水洗、酸洗、乙醇清洗，最后烘干。2)采用8弧源多弧离子镀膜机制备TiAlN镀层，将烘干后的试样装炉，进行离子轰击清洗，之后制备TiAlN镀层，然后真空冷却，出炉。3)TiAlN镀层的制备工艺参数为靶电流60-70 A，基体负偏压为-100 -400 V,N2分压0. 32Pa,沉积温度500°C和600°C，总沉积时间为120 min,镀层厚度约为3 μ m。真空炉冷到80°C，试样出炉。4)涂层表面EDS分析元素质量分数/%原子数分析/%N27. 1450. 77Al22. 0625. 43Ti50. 8023. 80合计100.00100. 005 )镀膜完成后，经水洗、擦拭烘干、组装、包装。3本专利技术的优点是一是相对于不锈钢表面镀层外科手术医疗器械来说，钛及钛合金医疗器械经过TiAlN镀膜，其重量轻、表面硬度高、摩擦系数小，解决了医疗手术器械的旋转部位因快速磨损或咬死而损害的问题。二是，这是对于钛及钛合金医疗手术器械的表面处理的一种新的方式，其TiAlN膜层厚度均勻，组织致密，膜层内层与基体结合良好。具体实施方法采用本专利技术可对钛及钛合金制作的牵开器、钳子、镊子、拉勾等多种外科手术器械进行表面涂层处理。将钛或钛合金各类手术器械分类，分别依照洗洁精、盐酸、乙醇、丙酮超声波液清洗一入离子镀膜机中镀膜一7jC洗一擦拭烘干一组装一包装的工艺流程进行。本专利技术的具体实施发法优选如下实施例一1)制作钳子系列手术器械，如咬骨钳，首先将以TC4钛合金制成的咬骨钳零部件经过经过在三氯乙烯中超声波清洗、汽油清洗(两次)、水洗、酸洗、乙醇清洗，最后烘干。2)将烘干后的试样用铜箔包覆，只裸露出需要镀膜的刃口部分，放入离子镀膜机(PVD)中，制备TiAlN镀层，然后真空冷却，出炉。其工艺参数如下靶电流60-70 A，基体负偏压为-300V，N2分压0. 32Pa，沉积温度500°C，总沉积时间为120 min，镀层厚度约为3 μ m。真空炉冷到80°C，试样出炉。3 )镀膜完成后，经水洗、擦拭烘干、组装、包装。4)其材料性能如下显微硬度HVa ^=23. 5GPa ；表面粗糙度0. 585 μ m ；TiAlN镀层与基体之间结合力的最高临界载荷56. 42 N ；抗磨损能力是无镀层试样的13倍；寿命是无镀层试样的3倍左右ο实施例二1)制作镊子系列手术器械，如显微镊，首先将以TC4钛合金制成的显微镊零部件经过经过在三氯乙烯中超声波清洗、汽油清洗(两次)、水洗、酸洗、乙醇清洗，最后烘干。2)将烘干后的试样用铜箔包覆，只裸露出需要镀膜的镊子端部工作部位，放入离子镀膜机(PVD)中，制备TiAlN镀层，然后真空冷却，出炉。其工艺参数如下靶电流60-70A，基体负偏压为-200V，N2分压0. 32Pa，沉积温度500°C，总沉积时间为120 min，镀层厚度约为3μπι。真空炉冷到80°C，试样出炉。3 )镀膜完成后，经水洗、擦拭烘干、组装、包装。4)其材料性能如下显微硬度HVa^=21. 5GPa ；表面粗糙度0. 585 μ m ；TiAlN镀层与基体之间结合力的最高临界载荷45 N ；抗磨损能力是无镀层试样的13倍；寿命是无镀层试样的3倍左右。实施例三1)制作手术器械拉勾系列，如医用拉勾，首先将以TC4钛合金制成的医用拉钩零部件经过经过在三氯乙烯中超声波清洗、汽油清洗(两次)、水洗、酸洗、乙醇清洗，最后烘干。2)将烘干后的试样用铜箔包覆，只裸露出需要镀膜的拉勾部位，放入离子镀膜机(PVD)中，制备TiAlN镀层，然后真空冷却，出炉。其工艺参数如下靶电流60-70 A，基体负偏压为-400V，N2分压0. 32Pa，沉积温度500°C，总沉积时间为120 min，镀层厚度约为3 μ m。真空炉冷到80°C，试样出炉。3)镀膜完成后，经水洗、擦拭烘干、组装、包装。4)其材料性能如下显微硬度HVa^=20. 3GPa ；表面粗糙度0. 585 μ m ；TiAlN镀层与基体之间结合力的最高临界载荷41. 25 N ；抗磨损能力是无镀层试样的13倍；寿命是无镀层试样的3倍左右ο实施例四1)制作手术器械手术剪刀，首先将以TC4钛合金制成的牵开器零部件经过经过在三氯乙烯中超声波清洗、汽油清洗(两次)、水洗、酸洗、乙醇清洗，最后烘干。2)将烘干后的试样放入离子镀膜机中进行镀膜，制备TiAlN镀层，然后真空冷却，出炉。其工艺参数如下靶电流60-70 A，基体负偏压为-250V，N2分压0. 32Pa，沉积温度600°C，总沉积时间为120 min，镀层厚度约为3μπι。真空炉冷到80°C，试样出炉。3)镀膜完成后，经水洗、擦拭烘干、组装、包装。4)其材料性能如下显微硬度HVa^=22. 6GPa ；表面粗糙度0. 585 μ m ；TiAlN镀层与基体之间结合力的最高临界载荷52. 20 N ；抗磨损能力是无镀层试样的13倍；寿命是无镀层试样的3倍左右ο本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钛及钛合金手术器械表面涂覆TiAlN的制备方法，其特征在于钛及钛合金手术器械表面涂覆TiAlN的制备方法如下一、准备好钛合金试样材料，然后进行试样镀层制备前的检查，经过在三氯乙烯中超声波清洗、汽油清洗(两次)、水洗、酸洗、乙醇清洗，最后烘干；二、采用8弧源多弧离子镀膜机制备TiAlN镀层，将烘干后的试样装炉，进行离子轰击清洗，之后制备TiAlN镀层，然后真空冷却，出炉；三、TiAlN镀层的制备工艺参数为靶电流60-70 A，基体负偏压为...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨伏良，易丹青，刘会群，
申请(专利权)人：湖南迈迪科新材有限公司，
类型：发明
国别省市：
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