[发明专利]一种Ti-Si-Ag-N纳米复合抗菌涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Ti‑Si‑Ag‑N纳米复合抗菌涂层及其制备方法，该Ti‑Si‑Ag‑N纳米复合抗菌涂层包括在基体表面依次镀设的由Ti膜形成的过渡层、TiN膜形成的中间层以及由Ti、Si、Ag、N形成的Ti‑Si‑Ag‑N外层。本发明的Ti‑Si‑Ag‑N纳米复合抗菌涂层既具有较好的抗菌性能又具有高硬度与耐磨性。

技术领域

本发明涉及医用材料的技术领域，更具体地说，涉及一种Ti-Si-Ag-N纳米复合抗菌涂层及其制备方法。

背景技术

金属材料作为医用生物材料用于人体已有数百年历史，在临床医学中发挥着重要作用。随着医用生物材料的不断发展，已有越来越多的医用生物材料被用于制造人工器官和器件，这些人工器官和器件成功地为患者减轻痛苦，延续患者的生命。而对金属材料表面进行镀膜，则可在不影响植入材料性能的基础上获得良好的生物医学功能。但是，如果植入材料的机械性能差，会引起植入材料性质的退变，导致植入失效；如果植入材料的抗菌性差，则会引起术后感染，导致手术失败。

在20世纪末提出了纳米复合涂层的概念，即由纳米晶-纳米晶或纳米晶-非晶形成的两相或两相以上的复合涂层，该复合涂层得到了一定开发与应用，具有良好的硬度和耐磨性能，但大多应用在刀具、模具领域，而在抗菌领域很少应用。

因此发展一种既具有良好的抗菌性能，又具有较好的机械性能的纳米复合抗菌涂层不失为解决以上问题的一个重要办法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ti-Si-Ag-N纳米复合抗菌涂层及其制备方法，解决了现有技术中缺乏兼具抗菌性能和机械性能的纳米复合抗菌涂层的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种Ti-Si-Ag-N纳米复合抗菌涂层，包括在基体表面依次镀设的由Ti膜形成的过渡层、TiN膜形成的中间层以及由Ti、Si、Ag、N形成的Ti-Si-Ag-N外层。

在本发明的Ti-Si-Ag-N纳米复合抗菌涂层中，所述Ti-Si-Ag-N外层的厚度为1～10微米；所述过渡层的厚度为0.1～0.5微米；所述中间层的厚度为0.5～3微米。

在本发明的Ti-Si-Ag-N纳米复合抗菌涂层中，所述Ti-Si-Ag-N外层的厚度为1.5～5微米；所述过渡层的厚度为0.15～0.35微米；所述中间层的厚度为0.8～1.2微米。

在本发明的Ti-Si-Ag-N纳米复合抗菌涂层中，在所述Ti-Si-Ag-N外层中，Ag所占原子百分比的含量为0.5～20at.％，Si所占原子百分比的含量为5～10at.％。

在本发明的Ti-Si-Ag-N纳米复合抗菌涂层中，在所述Ti-Si-Ag-N外层中，Ag所占原子百分比的含量为3～8at.％，Si所占原子百分比的含量为6～8at.％。

本发明还提供了上述的Ti-Si-Ag-N纳米复合抗菌涂层的制备方法，包括：

S1、镀过渡层：采用纯钛靶，对真空室加热；向真空室通入稀有气体；对基体加脉冲负偏压在-400～-1500V范围，使气体发生辉光放电，进行辉光清洗；调节控制气压，同时开启钛靶弧源，弧电流为60～150A，继续进行Ti⁺离子轰击；调脉冲负偏压至-50V～-500V，沉积Ti膜形成过渡层；

S2、镀中间层：采用纯钛靶，停稀有气体，通氮气；对基体施加脉冲负偏压-50V～-500V；调节靶电流为60～150A，沉积TiN膜形成中间层；

S3、镀Ti-Si-Ag-N外层：采用钛硅合金靶及纯银靶；对基体施加脉冲负偏压-50V～-500V；调节靶电流为60～150A，沉积形成Ti-Si-Ag-N外层。