[发明专利]一种铁离子注入沉积对生物降解镁和镁合金进行表面改性的方法

权利要求书

1.一种铁离子注入沉积的生物降解镁和镁合金，其特征在于：采用离子注入沉积的方法，在镁和镁合金表面制备具有过渡层的铁薄膜层；所述过渡层由Fe₂O₃与MgO构成，铁元素在过渡层中浓度呈高斯分布。

2.根据权利要求1所述的一种铁离子注入沉积的生物降解镁和镁合金，其特征在于：所述过渡层厚度在20～50nm；铁薄膜层厚度在100～500nm。

3.一种铁离子注入沉积对生物降解镁和镁合金进行表面改性的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

第一步：基体前处理：

镁和镁合金基体经打磨、抛光后，分别用丙酮、无水乙醇超声清洗10min后制得基体试样；

第二步：离子注入制备氧化物过渡层；

第三步：离子束增强沉积技术制备表层铁薄膜；

第四步：膜的热处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：第二步具体为：

（A）将第一步制得的所述基体试样放入离子注入机中进行氩离子溅射去除表面杂质；真空度0.1×10^-3～0.3×10^-3Pa，能量5～8KeV，时间10～30min；

（B）将氩离子处理后的基体试样进行铁元素掺杂处理，制得具有过渡层的试样；离子注入机选择靶材为铁靶，掺杂铁元素所需参数：真空度0.1×10^-3～3×10^-3Pa，铁元素剂量1×10¹⁶～5×10¹⁷ions/cm²，电压能量40～100KeV，电流1～4mA。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：（A）中所述真空度为0.2～0.25×10^-3Pa，能量为7～8KeV；（B）中真空度1.5×10^-3Pa，铁元素剂量5×10¹⁶～1×10¹⁷ions/cm²，电压能量65～75KeV，电流2～2.5mA。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：第三步具体为：离子源和溅射源靶材均为铁，真空度为0.1×10^-3～3×10^-3Pa，制膜时间2～6h，样品台转速4～8r/min，离子束与样品台法线夹角25°～60°，离子束辅助沉积的加速电压30～50kV，离子溅射束流15～30μA/cm²。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：真空度为0.5～1×10^-3Pa，制膜时间3～4h，样品台转速6～8r/min，离子束与样品台法线夹角40°～45°，离子束辅助沉积的加速电压35～45kV，离子溅射束流25μA/cm²。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：第四所述的热处理条件为：真空度1×10^-4～1×10^-6Pa，温度100～400℃，退火时间60～180min；热处理后，在基体表面形成铁离子注入后辅助增强沉积膜。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：真空度1×10^-5Pa，温度200～280℃，退火时间100～120min。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述基体为生物降解镁和镁合金。