一种非晶碳复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非晶碳复合涂层，由依次沉积在基体上的纯钛底层、碳-钛过渡层和含钛非晶碳顶层构成，含钛非晶碳顶层由原子百分比含量90～95%非晶碳和5～10%钛组成，非晶碳有sp2和sp3两种形式，含钛非晶碳顶层中sp3形式的非晶碳原子百分比含量由20%～30%逐渐增加到40%～50%。本发明专利技术还公开了一种非晶碳复合涂层的制备方法，采用闭合场非平衡磁控溅射法，便于连续化工业生产。本发明专利技术非晶碳复合涂层具有高硬度、低应力、较大厚度、低摩擦系数及优异耐磨性等优点，不仅可应用在摩擦学领域，还可以用于生物医学中，如人工髋关节表面等，大大提高材料的使用寿命，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐磨性涂层领域，具体涉及。
技术介绍
医用Ti6A14V合金由于其良好的生物相容性，弹性模量最接近人体骨骼，是人工髋关节的最佳材料选择。然而，随着该医用Ti6A14V合金的广泛应用，人工髋关节的并发症日益显露出来，由于其较低的硬度和较差的耐磨性能，导致人工髋关节在摩擦磨损过程中产生大量的磨屑，进入人体引发并发症，并且引起关节头与白间匹配变差，容易松动，大大降低人工髋关节的使用寿命。因此，提高钛合金材料(如医用Ti6A14V合金)的摩擦学性能是减少人工髋关节摩擦磨损、提高其寿命的重要手段。沉积耐磨性涂层，对材料表面进行改性是改善材料性能的常用方法。非晶碳涂层因其具有较高的硬度、良好的化学稳定性、耐磨性能、生物相容性而被广泛应用于摩擦、生物等各种领域。但由于非晶碳涂层与钛合金基体两者材料的物理性能上存在巨大差异，非晶碳涂层与基体的界面结合强度差，非晶碳涂层与基体之间存在很大的内应力，限制了非晶碳涂层的生长厚度(其沉积厚度一般小于O. 5 μ m)，降低了耐磨薄膜材料的使用寿命。为了提高非晶碳涂层与基体的界面结合强度，可以通过在基体与非晶碳涂层之间设计合适的成分梯度过渡层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非晶碳复合涂层，其特征在于，由依次沉积在基体上的纯钛底层、碳?钛过渡层和含钛非晶碳顶层构成，所述含钛非晶碳顶层由原子百分比含量90%～95%非晶碳和5%～10%钛组成，非晶碳有sp2和sp3两种形式，所述含钛非晶碳顶层中sp3形式的非晶碳原子百分比含量从含钛非晶碳顶层靠近碳?钛过渡层的一侧到另一侧由20%～30%逐渐增加到40%～50%。

【技术特征摘要】
1.一种非晶碳复合涂层，其特征在于，由依次沉积在基体上的纯钛底层、碳-钛过渡层和含钛非晶碳顶层构成，所述含钛非晶碳顶层由原子百分比含量90% 95%非晶碳和5% 10%钛组成，非晶碳有sp2和sp3两种形式，所述含钛非晶碳顶层中sp3形式的非晶碳原子百分比含量从含钛非晶碳顶层靠近碳-钛过渡层的一侧到另一侧由20% 30%逐渐增加到40% 50%ο2.根据权利要求1所述的非晶碳复合涂层，其特征在于，所述含钛非晶碳顶层中垂直于该含钛非晶碳顶层厚度方向的各截面成分相同，均由原子百分比含量90% 95%非晶碳和5% 10%钛组成。3.根据权利要求1所述的非晶碳复合涂层，其特征在于，所述碳-钛过渡层由碳和钛组成，其中，所述碳-钛过渡层中碳含量从碳-钛过渡层靠近纯钛底层的一侧至碳-钛过渡层靠近含钛非晶碳顶层的一侧由O逐渐增加，所述碳-钛过渡层中钛含量从碳-钛过渡层靠近纯钛底层的一侧至碳-钛过渡层靠近含钛非晶碳顶层的一侧由100%逐渐减小，所述碳-钛过渡层靠近含钛非晶碳顶层一侧的碳含量和钛含量分别与所述含钛非晶碳顶层中非晶碳含量和钛含量对应相等。4.根据权利要求1所述的非晶碳复合涂层，其特征在于，所述纯钛底层的厚度为 IOOnm 200nm。5.根据权利要求1所述的非晶碳复合涂层，其特征在于，所述碳-钛过渡层的厚度为 250nm 350nmo6.根据权利要求1所述的非晶碳复合涂层，其特征在于，所述含钛非晶碳顶层的厚度为1. 05 μ m L 55 μ m。7.根据权利要求1飞任一项所述的非晶碳复合涂层的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀丽，蔡建宾，谷长栋，涂江平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：