改善着色的外科器械的耐磨性的方法技术

本发明专利技术涉及改善着色的外科器械的耐磨性的方法，该外科器械具有耐真空材料作为在真空涂覆步骤中施涂薄的钛层的基体，并且对涂覆的表面施加阳极氧化。所述方法的特征在于，在覆盖有钛层之前的真空涂覆步骤的范围，用改善磨损保护的硬质材料层涂覆至少部分所述基体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改善着色的外科器械的耐磨性的方法本专利技术涉及改善着色或待着色的外科器械的耐磨性的方法。彩色的外科器械是非常普遍的。着色例如可以清楚地归类器械和植入物。当它们具有不同的颜色时，也可以更好地区分不同的器械。通常通过颜色阳极化处理实现的着色的主要目的是在手术之前和过程中辨识植入物（彩色的大小标识）。其应用主要包括牙科和矫形外科植入物，以及骨接合产品如螺钉、板或器械。着色的副作用是阻碍了铝离子和钒离子从钛合金的释放。DE19809932中已知一种将由耐真空的、高温稳定的塑料或由钢组成的外科器械着色的方法。该器械据信在已知类型的真空设备中涂覆有厚度为2-10μm的薄的钛层。然后将该涂层通过阳极氧化在其纳米范围的层厚度的表面上进行氧化。为此，将该器械保持在含有例如1.8%柠檬酸的电解质中，并且待氧化的部分作为阳极接通。据描述，钛片可以作为阴极。在DE19809932中，在电极上施加最大130Volt的直流电压，其中直流电压的大小影响到可实现的颜色。以100-200mA大小范围的电流密度在表面上阳极氧化钛层，特别是得到50-250nm大小范围的层厚度。然而，迄今还没有保护上述的外科器械防止磨损，因为用这些器械处理的有机材料大多是软的，并且植入物大多在其制造时已经具有其成品形状。尽管如此，根据现有技术着色的外科器械在短的时间之后已经出现具有斑点的颜色变化，至少患者对其使用会产生怀疑。因此，本专利技术的目的在于提供一种方法，通过该方法可以避免或至少时间上延缓上述损耗现象。本专利技术的目的通过权利要求1的方法和权利要求9的外科器械而实现。在从属权利要求中描述了不同的和优选的实施方案。令人惊奇地发现，出现斑点是指出现磨损。很可能，这在外科消耗性的日常使用中比目前推测的更经常出现，即器械会碰撞例如将其取出或放入的贮藏器。有时，这些器械也可能掉落并通过摔落引起剧烈的碰撞。如果带有氧化钛层的基底没有使该氧化钛层具有足够的稳定性，则其破开并可能产生上述的斑点。特别是如在DE19809932中描述的薄的钛层不能使通过阳极化处理产生的氧化钛层具有足够的稳定性。与此相反，本专利技术的措施具有稳定的作用。通过在基底和氧化钛层之间布置硬质材料层，氧化钛层的底层具有足够的稳定性并使氧化钛层具有足够的坚韧性。如果在氧化钛层之下布置金属钛层，例如可以通过阳极氧化产生氧化钛层，则将硬质材料层布置在基材和金属钛层之间。然而，这种金属钛层应该是薄的层。在本专利技术的范围，“薄的”是指层的厚度不超过20μm。钛层厚度大于20μm时，钛相对低的硬度会产生负面影响，使得用于氧化钛层的稳定化粘附层失去其作用。然而，一些医学应用排除了金属钛层的使用。使用阳极氧化不是制备氧化钛层的选项。但是可以直接通过真空涂覆方法、特别是PVD方法实现这样的氧化钛层。特别合适的是以反应性雾化已知的PVD方法，其中借助离子轰击从钛靶中打出与反应性气体反应的材料。在本专利技术中，所述反应性气体包含氧气，从而在待涂覆的基材上形成所希望的氧化钛层。这种方式的优点主要在于，不需要在基材和氧化层之间布置金属钛层。即使金属钛层是所希望的，可以有利地使用雾化方法以产生氧化钛层，因为首先可以容易地在没有反应性气体的情况下进行雾化方法，从而首先在基材上产生金属钛层。下述的优选实施方案用于本专利技术的进一步说明。作为实例，描述根据本专利技术处理过的外科钳子。有利的是首先将钳体的表面进行清洁，因为为了确保粘附应该使层-基材-界面尽可能不含污染物。例如如果使用钢，则经常在钢表面上形成氧化铬层，其在真空涂覆之前应该除去。这可以通过合适的方法（例如在氩气-氢气-等离子体中的DC-或RF-溅射清洁）进行。然后，将外科钳子在真空涂覆设备中借助气相的涂覆（PVD=物理气相沉积）首先涂覆0.5μm厚度的铬层作为粘附层。在相同的涂覆设备中并且在不中断真空的情况下，然后借助铬磁控管钯的雾化和向室中导入作为反应性气体的氮气来施加3μm厚度的氮化铬层。同样，在相同的涂覆设备中并且在不中断真空的情况下，然后从钛靶雾化并相应地施加5μm厚度的钛层。这样涂覆的钳子然后类似在DE19809932中所述的方法进行阳极氧化。氧化层的厚度在10-250nm是有意义的。该钳子具有使用者所希望的颜色。当遇到如在外科日常使用所出现的碰撞时，颜色会由于位于钛层下的硬质材料层而局部保持。按照第二实施方案，借助电弧气化施加氮化钛层来替代氮化铬层。在涂覆过程中可以连续和/或分步地改变（特别是减小）氮气流入，由此产生梯度层，在该梯度层的终端不存在氮。由此产生向钛层的好的过渡。在使用CrN时也可以实现梯度，并由此实现向钛的过渡。但是通常需要同时运行两个靶（Cr和Ti），并且平行于氮气流减少Cr的溅射功率。这虽然是可行的，但技术上较复杂。按照本专利技术的另一个实施方案，如上所述在钳体上施加铬-粘附层和氮化铬-硬质材料层。然后从钛靶雾化并在添加包含氧气和优选基本由氧气组成的反应性气体的情况下在钳体上沉积氧化钛层。已经发现，如果所述基材材料具有足够高的固有硬度和氧化钛以足够的方式粘附在所述基材上，则可以放弃硬质材料层。本专利技术公开了改善着色的外科器械的耐磨性的方法，该外科器械具有耐真空材料作为在真空涂覆步骤中施涂薄的钛层的基体，并且对涂覆的表面施加阳极氧化。替代性地，也可以在真空涂覆设备中借助从气相的反应性沉积制备氧化钛层，从而可以放弃阳极氧化和最终放弃钛层。所述方法的特征在于，在覆盖有氧化钛层之前的真空涂覆步骤的范围，用改善磨损保护的硬质材料层涂覆至少部分所述基体。所述硬质材料层可以借助至少一种金属和/或至少一种合金的氮化物和/或氧化物而形成。所述氮化物和/或氧化物可以是与钛和/或铬的形成物。所述硬质材料层可以借助氮化铬层、优选借助磁控管溅射而形成。所述硬质材料层可以借助氮化钛层、优选借助电弧气化而形成。可以施加至少1.5μm和至多20μm厚度的、优选2-5μm的硬质材料层。优选直接在硬质材料层上施加至少1μm厚度、优选2-10μm厚度的钛层。为了改善硬质材料层在所述基体上的粘附性，在基体和硬质材料层之间可以布置优选由铬形成的粘附层。公开了具有基体和钛涂层的外科器械，其最外层包括氧化层，其中在基体和钛涂层之间布置硬质材料层。所述硬质材料层可以优选为2-10μm厚度和包含氮化钛和/或氮化铬。在所述基体和所述硬质材料层之间可以布置粘附层、优选铬层。本专利技术例如借助着色的氧化钛层描述。尽管优选这样的层，但可以通过氧化锆（例如ZrO）和/或氧化铌（Nb2O）达到类似的结果。此外，可以构建（具有氧化钛和/或氧化锆和/或氧化铌）的变换层体系，其基于层的干涉作用可以产生特别的颜色效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
改善着色的外科器械的耐磨性的方法，该外科器械具有耐真空材料作为覆盖有氧化钛层的基体，其特征在于，在覆盖有氧化钛层之前的真空涂覆步骤的范围，用改善磨损保护的硬质材料层涂覆至少部分所述基体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.15 DE 102011107787.51.改善着色的外科器械的耐磨性的方法，该外科器械具有耐真空材料作为覆盖有氧化钛层的基体，其特征在于，在覆盖有氧化钛层之前的真空涂覆步骤的范围，用改善磨损保护的硬质材料层涂覆至少部分所述基体；且将所述硬质材料层施加成梯度层，并由此实现向氧化钛层或任选向钛层的逐渐过渡，其中所述硬质材料层是借助至少一种金属和/或至少一种合金的氮化物和/或氧化物而形成的。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述氧化钛层的制备包括在真空涂覆设备中从气相的沉积,其中在沉积过程中借助雾化或气化的钛和借助作为反应性气体的氧气反应性地沉积氧化钛,或者在气相沉积的范围在所述基体上沉积薄的钛层，并且对用钛涂覆的表面施加阳极氧化。3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述氮化物和/或氧化物是与钛和/或铬的形成物。4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，所述硬质材料层借助氮化铬层借助磁控管溅射而形成。5.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，所述硬质材料层借助氮化钛层借助电弧气化而形成。6.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，施加至少1.5μm和至多20μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：APG詹森，G西尼科，
申请(专利权)人：欧瑞康贸易股份公司特吕巴赫，
类型：
国别省市：