[发明专利]一种金属表面镀制DLC薄膜的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种金属表面镀制DLC薄膜的方法及其应用。所述方法包括如下步骤：对基体材料进行预处理；采用微波等离子体化学气相沉积法在基体材料表面镀制类金刚石薄膜。通过本发明方案制备的表面镀制DLC薄膜的金属，工艺简单、成本低廉，在骨科植入材料、功能性材料、生物活性材料等领域均具有广泛的应用前景，适用于批量及工业化生产。

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种金属表面镀制DLC薄膜的方法及其应用。

背景技术

金属骨科植入材料因其良好的机械性能、耐蚀性以及优良的生物相容性，已在临床上广泛应用于人工关节、人工骨和牙科种植体等人体硬组织的修复、替代与再生。

植入体内的金属材料与机体骨组织在界面处良好的骨性结合是保证力学载荷稳定传递的前提，因此也是保证植入物长期、稳固地在人体行使功能的必要条件。虽然大多数金属植入材料都具有良好的生物相容性，但在体内因表现为生物惰性而缺乏骨传导性和骨诱导能力，在人体内不能快速、有效地与骨组织形成牢固的骨性结合，同时金属表面在长期(或临时)与人体接触时，在人体环境中与周围物质发生毒性、致敏、炎症、致癌、血栓等生物反应问题。由于金属植入材料的生物学性能主要由其表面的物化性质所决定，对其进行表面改性可以在材料自身优点不受影响的前提下提高其生物学性能。

含DLC薄膜的医用不锈钢相较于未经处理的医用不锈钢，其具有更好的促成骨能力。由于样品表面涂层的不均匀，导致浸泡过程中，不锈钢的腐蚀速率加快，仅7天就发生了局部腐蚀，点蚀严重。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种金属表面镀制DLC薄膜的方法，能够均匀覆盖于金属表面，提高金属表面的耐腐蚀性能。

本发明还提出一种由上述方法制备得到的金属表面镀制的DLC薄膜。

本发明还提出一种上述DLC薄膜的应用。

根据本发明的第一方面，提出了一种金属表面镀制DLC薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：

S1、对基体材料进行预处理；

S2、采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在基体材料表面镀制类金刚石(DLC)薄膜。

在本发明的一些实施方式中，所述步骤S1中，基体材料采用金属材料。

在本发明的一些实施方式中，所述金属材料选自医用不锈钢、钴及其合金、钛及其合金、镍及其合金、镁及其合金。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述金属材料为医用不锈钢。

在本发明的一些实施方式中，所述步骤S1中，预处理包括抛光处理和超声清洗步骤。

在本发明的一些实施方式中，所述步骤S1中，预处理包括砂纸对基体材料进行抛光处理和用乙醇溶液作为清洗剂进行超声清洗。

在本发明的一些实施方式中，所述砂纸的型号为400#、800#、1600#的一种或多种。

在本发明的一些实施方式中，所述乙醇的体积比为50～95％。

在本发明的一些实施方式中，所述步骤S2中，在基体材料表面镀制类金刚石薄膜(DLC薄膜)的工艺参数包括：温度500～1000℃，含CH₄和H₂的气体，所述气体的引入流量为200～400sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute，标准状态毫升/分)，气体注入时间为5～180分钟，DLC膜的沉积时间为5～180分钟。

在本发明的一些实施方式中，上述CH₄和H₂的注入比例为5～30:185～390。