醫(yī)用316L不銹鋼表面TaC及TaN基涂層的制備與評(píng)價(jià).pdf

1、采用射頻磁控濺射技術(shù)在316L不銹鋼表面制備了TaxC1-x、TaCxN1-x和Ta(Ti)N三種惰性涂層。采用X射線衍射分析、透射電子顯微觀察、掃描電子顯微鏡觀察、原子力顯微鏡觀察、X射線光電子譜分析、納米硬度、劃痕實(shí)驗(yàn)、摩擦實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)、血小板粘附實(shí)驗(yàn)研究了這三種惰性涂層的微觀結(jié)構(gòu)、相組成、力學(xué)性能、抗腐蝕性以及血液相容性，重點(diǎn)考察了磁控濺射工藝參數(shù)對(duì)其性能的影響規(guī)律。
　　 SEM掃描結(jié)果顯示三種惰性涂層都具有致密的結(jié)

2、構(gòu)，涂層中無(wú)大的孔洞存在。XRD結(jié)果表明濺射工藝參數(shù)對(duì)三種惰性涂層的微觀結(jié)構(gòu)都有影響。靶材上C與Ta的面積比和基體溫度對(duì)TaxC1-x涂層的相結(jié)構(gòu)有明顯的影響。靶材上C與Ta的面積比為1∶3.8時(shí)，TaxC1-x涂層的相組成為C3Ta4和Ta2C。C與Ta的面積比為1:5時(shí)，沉積溫度低于150℃時(shí)TaxC1-x涂層為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，基體溫度為300℃時(shí)TaxC1-x涂層由15～25納米的TaC納米球晶組成。氮?dú)辶髁勘群突w溫度的不同都會(huì)導(dǎo)致

3、TaCxN1-x涂層微觀結(jié)構(gòu)的變化，氮?dú)辶髁勘葹?:18時(shí)，基體溫度低于200℃時(shí)TaCxN1-x涂層為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，基體溫度為200℃時(shí)TaCxN1-x涂層由6～9納米的Ta2CN納米晶組成。無(wú)Ti摻雜的Ta(Ti)N涂層為面心立方結(jié)構(gòu)的晶體。隨著涂層中Ti原子濃度的增加，Ta(Ti)N涂層的衍射圖中沒(méi)有出現(xiàn)TiN的衍射峰。發(fā)生變化的是TaN衍射峰向高角度方向偏移，這說(shuō)明一部分Ti原子取代了Ta原子形成了TaN(Ti)固溶體。由于TaN

4、和TiN都具有面心立方結(jié)構(gòu)這種固溶體很容易形成。
　　 納米壓痕的測(cè)試結(jié)果表明較高的溫度下制備的TaxC1-x和TaCxN1-x涂層有更高的硬度。氮?dú)辶髁勘葘?duì)TaCxN1-x涂層的硬度也會(huì)產(chǎn)生影響，當(dāng)?shù)獨(dú)辶髁勘葹?:18時(shí)，TaCxN1-x涂層的硬度高達(dá)32GPa。Ti原子取代Ta原子形成了Ta(Ti)N固溶體，固溶強(qiáng)化效應(yīng)使Ta(Ti)N涂層的硬度高于TaN涂層的硬度。摩擦實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，TaxC1-x和TaCxN1-x涂層都有

5、低的摩擦系數(shù)，耐磨性好于316L不銹鋼基體。劃痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基體溫度的提高有利于TaxC1-x和TaCxN1-x涂層與基體結(jié)合力的提高。
　　 電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，在PBS模擬體液中TaxC1-x、TaCxN1-x和Ta(Ti)N三種惰性涂層比316L不銹鋼基體有更好的耐腐蝕性能。血液相容性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三種惰性涂層的血液相容性均優(yōu)于316L不銹鋼基體的血液相容性。TaxC1-x和TaCxN1-x涂層的血液相容性主要受其表面粗糙