[发明专利]一种碳基复合材料接骨螺钉及其制备方法

权利要求书

1.一种碳基复合材料接骨螺钉，包括螺帽和螺杆，其特征在于：所述接骨螺钉的基体由碳/碳/碳化硅复合材料构成，基体表面涂覆DLC涂层；所述基体与DLC涂层之间设有PyC涂层；所述DLC涂层厚度为100nm～3μm；所述PyC涂层厚度为5μm～50μm。

2.根据权利要求1所述的一种碳基复合材料接骨螺钉，其特征在于：所述碳/碳/碳化硅复合材料包括基体碳和基体碳化硅以及由碳纤维布与碳纤维网交叉叠层复合而成的碳纤维材料。

3.权利要求1～2任一项所述的一种碳基复合材料接骨螺钉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将多层碳纤维布与多层碳纤维网交叉叠层针刺复合，得到碳纤维预制体；

2)碳纤维预制体增密基体碳，得到碳/碳坯料；

3)碳/碳坯料经过机加工制成碳/碳螺钉；

4)在碳/碳螺钉上增密基体碳化硅，得到碳/碳/碳化硅螺钉；

5)碳/碳/碳化硅螺钉经过高温处理；

6)先在高温处理过的碳/碳/碳化硅螺钉表面生成PyC涂层，再沉积DLC涂层。

4.根据权利要求3所述的一种碳基复合材料接骨螺钉的制备方法，其特征在于：

所述碳纤维布为1k、3k、6k或12k无纬碳纤维布，碳纤维布分为0°和90°排列，0°排列长碳纤维数量大于90°排列；所述碳纤维网的面密度为10g/m²～60g/m²。

5.根据权利要求3所述的一种碳基复合材料接骨螺钉的制备方法，其特征在于：

所述碳纤维预制体的体积密度为0.4g/cm³～0.6g/cm³；

所述碳/碳坯料的体积密度为1.4g/cm³～1.7g/cm³。

6.根据权利要求3所述的一种碳基复合材料接骨螺钉的制备方法，其特征在于：

所述增密基体碳采用化学气相沉积工艺或浸渍-裂解工艺；

所述增密基体碳化硅采用化学气相沉积工艺或浸渍-裂解工艺。

7.根据权利要求3所述的一种碳基复合材料接骨螺钉的制备方法，其特征在于：

所述碳/碳坯料在机加工制成碳/碳螺钉过程中碳/碳螺钉的轴向沿0°碳纤维布方向。

8.根据权利要求3所述的一种碳基复合材料接骨螺钉的制备方法，其特征在于：

所述PyC涂层通过化学气相沉积生成，生成条件：采用气体碳源，在900℃～1500℃温度下沉积10h～100h；

所述DLC涂层通过磁控溅射或等离子增强化学气相沉积生成；

所述磁控溅射生成DLC的条件：真空度为1×10^-1Pa～5×10^-1Pa；工件负偏压：10V～200V；Ar流量：50sccm～120sccm；离子源功率：0.5kW～5kW；石墨靶功率:1kW～3kW，石墨靶纯度为99.99wt％；加热温度：80℃～200℃；沉积时间：1h～12h；所述等离子增强化学气相沉积生成DLC的条件：真空度为1×10^-1Pa～5×10^-1Pa；工件负偏压：10V～200V；Ar流量：50sccm～120sccm；离子源功率：0.5kW～5kW；烃类气体流量：10sccm～500sccm；加热温度：80℃～300℃；沉积时间：1h～12h。