本發明涉及醫療外科器械技術領域，特別涉及復合涂層手術刀及其制備方法。

背景技術：

根據世界衛生組織頒布的《院內感染防治實用手冊》中的有關數據，全世界每天有超過1400萬人在遭受院內感染的痛苦，其中60％的細菌感染與臨床使用的醫療器械有關。也就是說，目前臨床使用的醫療器械，因無法滿足抗菌要求而在與人體直接接觸時使患者遭受細菌感染。

因而，現有的醫療器械亟需改進，以提升醫療器械的抗菌效果，降低患者感染細菌的風險。

技術實現要素：

本發明的目的之一在于提供一復合涂層手術刀，其具有有效的抗菌功能。

根據本發明的一實施例，一復合涂層手術刀，其包括：手術刀；手術刀的表面依次附著滲氮層、物理氣相沉積PVD涂層和抗菌納米粒子改性的PVD涂層，其中PVD涂層包括為AlCrN、CrAlN、CrN、TiN、AlTiN、TiAlN、TiAlCrN、TiSiN、TiSiAlN、TiAlWN或其混合物的納米硬質涂層。

根據本發明的另一實施例還提供了復合涂層手術刀的制備方法，其包括如下步驟：提供手術刀；對手術刀進行離子滲氮處理以在手術刀的表面形成滲氮層；采用物理氣相沉積PVD工藝在滲氮層的表面沉積包括AlCrN、CrAlN、CrN、TiN、AlTiN、TiAlN、TiAlCrN、TiSiN、TiSiAlN、TiAlWN或其混合物的納米硬質涂層以形成PVD涂層；將抗菌納米粒子導入物理氣相沉積PVD工藝爐中，采用物理氣相沉積PVD工藝在PVD涂層的表面形成抗菌納米粒子改性的PVD涂層。

本發明實施例提供了復合涂層手術刀及其制備方法，其通過在手術刀的表面依次沉積滲氮層、PVD涂層和抗菌納米粒子改性的PVD涂層形成復合涂層手術刀，一方面增強了手術刀的硬度及耐磨性，另一方面，抗菌納米粒子改性的PVD涂層中的抗菌納米粒子也能有效抵抗細菌，降低患者感染細菌的風險。

附圖說明

圖1所示是根據本發明一實施例的復合涂層手術刀的主視圖

圖2所示是圖1所示的復合涂層手術刀沿A-A'方向的截面放大圖

具體實施方式

為更好的理解本發明的精神，以下結合本發明的部分優選實施例對其作進一步說明。

圖1所示是根據本發明一實施例的復合涂層手術刀100的主視圖，圖2所示是圖1所示的復合涂層手術刀100沿A-A'方向的截面放大圖。

如圖1和2所示，復合涂層手術刀100包括手術刀10，手術刀10的表面10a依次附著滲氮層16、PVD涂層12和抗菌納米粒子改性的PVD涂層14。其中，PVD涂層12為包括AlCrN、CrAlN、CrN、TiN、AlTiN、TiAlN、TiAlCrN、TiSiN、TiSiAlN、TiAlWN或其混合物的納米硬質涂層，用以強化手術刀10的耐磨性能。

抗菌納米粒子改性的PVD涂層14中的抗菌納米粒子用以強化手術刀10的抗菌性能，使其與人體接觸時，降低或消除患者感染細菌的風險，同時抗菌納米粒子改性的PVD涂層14還可以進一步強化手術刀10的耐磨性能。位于手術刀10和PVD涂層12之間的滲氮層16用以進一步強化手術刀10的表面10a和PVD涂層12之間的結合度。

在本發明的一實施例中，抗菌納米粒子改性的PVD涂層14中的抗菌納米粒子包括銀納米粒子、銅納米粒子或其混合物。

在本發明的一實施例中，在抗菌納米粒子改性的PVD涂層14中，抗菌納米粒子的原子百分比為0.1％-25％，粒徑為1nm-100nm。

在本發明的又一實施例中，PVD涂層12的厚度為1-15μm，PVD涂層12的厚度可進一步優選為3μm-6μm，PVD涂層12的表面硬度為1500HV-5000HV。PVD涂層12的表面硬度可進一步優選為約2000HV-3500HV。

在本發明的又一實施例中，抗菌納米粒子改性的PVD涂層14的厚度為1μm-15μm，抗菌納米粒子改性的PVD涂層14的厚度可進一步優選為3μm-6μm。

在本發明的又一實施例中，抗菌納米粒子改性的PVD涂層14的表面硬度為1000HV-3000HV。抗菌納米粒子改性的PVD涂層14的表面硬度可進一步優選為約1500HV-2500HV。

在本發明的又一實施例中，滲氮層16的厚度為0.01mm-0.5mm。滲氮層16的厚度可進一步優選為不小于0.2mm。

圖1所示根據本發明一實施例的復合涂層手術刀100的制備方法包括如下步驟：

提供手術刀10；對手術刀10進行離子滲氮處理以在手術刀10的表面10a形成滲氮層16；

采用PVD工藝在滲氮層16的表面16a上沉積包括AlCrN、CrAlN、CrN、TiN、AlTiN、TiAlN、TiAlCrN、TiSiN、TiSiAlN、TiAlWN或其混合物的納米硬質涂層以形成PVD涂層12；以及

將抗菌納米粒子導入PVD工藝爐中，采用PVD工藝在PVD涂層12的表面12a形成抗菌納米粒子改性的PVD涂層14。

在本發明的一實施例中，抗菌納米粒子改性的PVD涂層14中的抗菌納米粒子包括銀納米粒子、銅納米粒子或其混合物。

在本發明的一實施例中，采用PVD工藝形成PVD涂層12的步驟包括：首先通入純度為99.999％的氬氣，在偏壓為800-1000V的條件下清潔滲氮層16的表面16a；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣，在偏壓為80-100V的條件下，打開包含用于組成PVD涂層12的金屬的靶，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在清潔后滲氮層16的表面16a沉積形成PVD涂層12。

在本發明的一實施例中，采用PVD工藝形成抗菌納米粒子改性的PVD涂層14的步驟包括：繼續通入純度為99.999％的氮氣，在偏壓為80-100V的條件下，保持包含用于組成PVD涂層12的金屬的靶的開啟狀態，同時導入包含銀納米粒子、銅納米粒子或其混合物的抗菌納米粒子，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在PVD涂層12的表面12a沉積形成抗菌納米粒子改性的PVD涂層14。

本發明實施例可通過常規的PVD設備采用常規的PVD工藝形成PVD涂層12和抗菌納米粒子改性的PVD涂層14。

以下結合本發明的部分更優選實施例對其作進一步說明。

實施例1

提供手術刀；在400℃的氮氣環境下對手術刀進行離子滲氮處理以在手術刀的表面形成滲氮層，滲氮層的厚度為0.25mm；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000V的條件下，清潔滲氮層的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，打開Ti靶，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在清潔后滲氮層的表面沉積TiN合金形成厚度為3-6μm的PVD涂層；

接著，繼續通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，保持CrAl靶的開啟狀態，同時導入1-100nm的銀納米粒子，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在PVD涂層的表面沉積厚度為3-6μm的銀納米粒子改性的PVD涂層，從而形成復合涂層手術刀。

實施例2

提供手術刀；在400℃的氮氣環境下對手術刀進行離子滲氮處理以在手術刀的表面形成滲氮層，滲氮層的厚度為0.3mm；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000V的條件下，清潔滲氮層的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，打開Ti靶，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在清潔后滲氮層的表面沉積TiN合金形成厚度為3-6μm的PVD涂層；

接著，繼續通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，保持CrAl靶的開啟狀態，同時導入1-100nm的銅納米粒子，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在PVD涂層的表面沉積厚度為3-6μm的銅納米粒子改性的PVD涂層，從而形成復合涂層手術刀。

實施例3

提供手術刀；在400℃的氮氣環境下對手術刀進行離子滲氮處理以在手術刀的表面形成滲氮層，滲氮層的厚度為0.35mm；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000V的條件下，清潔滲氮層的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，打開AlTi靶，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在清潔后滲氮層的表面沉積TiAlN合金形成厚度為3-6μm的PVD涂層；

接著，繼續通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，保持AlTi靶的開啟狀態，同時導入1-100nm的銅納米粒子，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在PVD涂層的表面沉積厚度為3-6μm的銅納米粒子改性的PVD涂層，從而形成復合涂層手術刀。

實施例4

提供手術刀；在400℃的氮氣環境下對手術刀進行離子滲氮處理以在手術刀的表面形成滲氮層，滲氮層的厚度為0.5mm；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000V的條件下，清潔滲氮層的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，打開AlTi靶，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在清潔后滲氮層的表面沉積TiAlN合金形成厚度為3-6μm的PVD涂層；

接著，繼續通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，保持AlTi靶的開啟狀態，同時導入1-100nm的銅納米粒子，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在PVD涂層的表面沉積厚度為3-6μm的銅納米粒子改性的PVD涂層，從而形成復合涂層手術刀。

實施例5

提供手術刀；在400℃的氮氣環境下對手術刀進行離子滲氮處理以在手術刀的表面形成滲氮層，滲氮層的厚度為0.4mm；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000V的條件下，清潔滲氮層的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，打開AlTi靶，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在清潔后滲氮層的表面沉積TiAlN合金形成厚度為3-6μm的PVD涂層；

接著，繼續通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，保持AlTi靶的開啟狀態，同時導入1-100nm的銀納米粒子和銅納米粒子，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在PVD涂層的表面沉積厚度為3-6μm的抗菌納米粒子改性的PVD涂層，從而形成復合涂層手術刀。

實施例6

提供手術刀；在400℃的氮氣環境下對手術刀進行離子滲氮處理以在手術刀的表面形成滲氮層，滲氮層的厚度為0.25mm；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000V的條件下，清潔滲氮層的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，打開AlTi靶，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在清潔后滲氮層的表面沉積TiAlN合金形成厚度為3-6μm的PVD涂層；

接著，繼續通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，保持AlTi靶的開啟狀態，同時導入1-100nm的銀納米粒子和銅納米粒子，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在PVD涂層的表面沉積厚度為3-6μm的抗菌納米粒子改性的PVD涂層，從而形成復合涂層手術刀。

實施例7

提供手術刀；在400℃的氮氣環境下對手術刀進行離子滲氮處理以在手術刀的表面形成滲氮層，滲氮層的厚度為0.3mm；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000V的條件下，清潔滲氮層的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，打開AlTi靶，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在清潔后滲氮層的表面沉積TiAlN合金形成厚度為3-6μm的PVD涂層；

接著，繼續通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，保持AlTi靶的開啟狀態，同時導入1-100nm的銀納米粒子和銅納米粒子，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在PVD涂層的表面沉積厚度為3-6μm的抗菌納米粒子改性的PVD涂層，從而形成復合涂層手術刀。

實施例8

提供手術刀；在400℃的氮氣環境下對手術刀進行離子滲氮處理以在手術刀的表面10a形成滲氮層，滲氮層的厚度為0.3mm；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000V的條件下，清潔滲氮層的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，打開AlTi靶，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在清潔后滲氮層的表面沉積TiAlN合金形成厚度為3-6μm的PVD涂層；

接著，繼續通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，保持AlTi靶的開啟狀態，同時導入1-100nm的銀納米粒子，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在PVD涂層的表面沉積厚度為3-6μm的銀納米粒子改性的PVD涂層，從而形成復合涂層手術刀。

實施例9

提供手術刀；在400℃的氮氣環境下對手術刀進行離子滲氮處理以在手術刀的表面形成滲氮層，滲氮層的厚度為0.25mm；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000V的條件下，清潔滲氮層的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，打開CrAl靶，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在清潔后滲氮層的表面沉積AlCrN合金形成厚度為3-6μm的PVD涂層；

接著，繼續通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100V的條件下，保持CrAl靶的開啟狀態，同時導入1-100nm的銀納米粒子，弧電流為120A-200A，采用PVD工藝在PVD涂層的表面沉積厚度為3-6μm的銀納米粒子改性的PVD涂層，從而形成復合涂層手術刀。

對上述實施例1-9的復合涂層手術刀和常用的普通手術刀進行抗菌效果實驗。測試方法：參考ISO22196:2011；實驗菌種：黃金色葡萄球菌ATCC6538P(表一)，大腸桿菌ATCC8739(表二)。

實驗數據請參見表一和表二。

表一

表二

注：

●參照標準ISO8251－87和JISH8682標準，用磨擦輪磨耗試驗機測定在規定的試驗條件下，使涂層與膠接在磨擦輪外緣上的研磨砂紙作平面往復運動，每雙行程后磨擦輪轉動一小角度(0.9°)，經規定的若干次研磨后，涂層質量(mg)的減少作為衡量耐磨性的標準。

●本發明各實施例的復合涂層手術刀的抗菌活性值為相對于普通手術刀的抗菌活性值。

由上表可知，相較于常用的普通手術刀，本發明實施例提供的復合涂層手術刀，通過在手術刀的表面設置PVD涂層和抗菌納米粒子改性的PVD涂層，有效提高了復合涂層手術刀的表面硬度和抗菌性能，從而提高了復合涂層手術刀的品質及使用壽命，在復合涂層手術刀接觸人體的過程中，降低或消除了患者感染細菌的風險。

本發明實施例提供的復合涂層手術刀，可通過在手術刀的表面設置滲氮層來提高手術刀的表面的涂層的結合度，有效避免涂層脫落，從而進一步提高復合涂層手術刀的品質，延長其使用壽命。

雖然PVD技術是一門已知的在現代物理、化學、材料學、電子學、力學等多學科基礎上建立起來的工程技術，即將金屬或非金屬靶材(所鍍膜材料)在真空環境下，經過物理過程沉積在需要鍍膜工件表面的過程。但僅采用PVD技術在手術刀10表面直接沉積涂層所得到的手術刀，其抗菌性無法滿足手術刀的使用要求。而本發明實施例提供的復合涂層手術刀，將抗菌納米粒子，如銀納米粒子、銅納米粒子等，導入PVD工藝，在手術刀上形成抗菌納米粒子改性的PVD涂層，提高了復合涂層手術刀的抗菌性能。

本發明的技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本領域的技術人員仍可能基于本發明的教示及揭示而作種種不背離本發明精神的替換及修飾。因此，本發明的保護范圍應不限于實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本發明的替換及修飾，并為本專利申請權利要求書所涵蓋。