抗菌类金刚石/羟基磷灰石梯度多元纳米涂层的制备方法

摘要

一种抗菌类金刚石/羟基磷灰石梯度多元纳米涂层的制备方法，属于医用复合涂层材料的制备方法。采用非平衡磁控溅射技术在金属或合金基底上交替沉积类金刚石层和羟基磷灰石层，最终获得类金刚石复合羟基磷灰石梯度多元纳米复合涂层。本发明采用“惰性材料+活性材料”设计理念所制得的类金刚石复合羟基磷灰石纳米多层涂层具有在体液环境下高硬度、耐磨、抗菌与生物活性一体化等特性。其特点在于高硬度高致密的类金刚石膜层提供了良好的承载力、抗磨能力和屏蔽粒子释放能力，而沉积的银和二氧化钛掺杂羟基磷灰石涂层则能促进新生骨在人体骨组织与羟基磷灰石界面的迅速形成且能达到杀菌、抗感染的目的。

主权项

一种抗菌类金刚石/羟基磷灰石梯度多元纳米复合涂层的制备方法，其特征在于：该涂层采用“惰性材料+活性材料”制得；以金属或合金为基底，由里向外的第一层为钛过渡层，然后为梯度掺杂类金刚石层和Ag、TiO₂掺杂羟基磷灰石层的交替复合，最后一层为掺杂羟基磷灰石层；首先制备本发明所用的复合靶材，具体操作方法：一、靶材制备：用粒径为5~200µm的羟基磷灰石与粒径为5nm~100nm的二氧化钛根据不同质量比采用超声波粉碎和混合，通过40~120kN压力，温度1100~1400℃高温烧结，保压1~4h后随炉冷却，得到TiO₂/HA靶材；把制得的长方体TiO₂/HA靶材与相同尺寸的高纯金属Ag条拼接形成Ag‑TiO₂/HA复合靶；其中，TiO₂和HA的比例可调，复合靶中Ag与TiO₂/HA的比例关系也可通过控制靶条数量比例来调整；二、对金属或合金基底进行超声清洗及干燥预处理程序后，置于多靶磁控溅射气相沉积系统的真空腔中沉积梯度多元纳米复合涂层，具体步骤如下：（1）清洗：在本底真空度为5×10^‑5 Pa的条件下，通入氩气，放电气压控制为0.5~1.5Pa，用电流1.0~2.5A，偏压为–500～–1000V，对金属或合金基底进行20～30分钟的氩等离子体溅射活化处理；（2）制作过渡层：以高纯Ti靶作为溅射靶，Ar离子轰击，控制电流为1.0~3.0A, 偏压为–300~–1000 V，占空比为50%，溅射沉积时间为10~30分钟；（3）类金刚石涂层沉积，上述第二步的溅射过程继续进行，同时通入高纯CH₄，控制流量8sccm为初始，每2分钟间隔增加2sccm，直到加至40~80sccm，放电气压为0.3~1.5Pa，控制中频电流为1.0~3.0A，在基底上施加偏压–600~–1200V，沉积时间为1~5小时；（4）羟基磷灰石涂层沉积，采用Ag‑TiO₂/HA复合靶材，溅射气体为Ar，流量80~150sccm，放电气压0.5~2.0Pa，施加偏压–200~–800V，溅射功率150~600W，溅射时间2~10小时；（5）涂层后处理，以5~10℃/min升温至300~600℃，潮湿空气保温2~6小时，随炉冷至室温，最终在金属或合金基底表面获得具有抗菌性类金刚石复合羟基磷灰石纳米涂层。