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一種具有新型納米多層結構的薄膜及其制備方法與流程

文檔序號:12099321閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種具有新型納米多層結構的薄膜,其特征在于:包括在金屬關節頭表面自下而上依次沉積的鋯底層及納米多層結構,所述納米多層結構為鋯-氮化鋯-碳多層結構;

所述納米多層結構包括多個重復單元,每個所述重復單元自下而上依次包括氮化鋯單層、鋯單層、非晶碳單層及鋯單層。

2.根據權利要求1所述的具有新型納米多層結構的薄膜,其特征在于:所述納米多層結構的薄膜的最頂層為非晶碳單層。

3.根據權利要求1或2所述的具有新型納米多層結構的薄膜,其特征在于:所述鋯底層的厚度為200-300nm;所述納米多層結構的厚度為1000-2000nm;所述具有納米多層結構的薄膜總厚度為1200-2300nm。

4.根據權利要求3所述的具有新型納米多層結構的薄膜,其特征在于:所述鋯單層厚度為5-10nm,為密排六方結構;所述氮化鋯單層厚度為10-30nm,為面心立方結構;所述非晶碳單層厚度為20-55nm,為非晶結構。

5.根據權利要求4所述的具有新型納米多層結構的薄膜,其特征在于:所述非晶碳單層的厚度≥鋯單層+氮化鋯單層+鋯單層的厚度之和。

6.根據權利要求1所述的具有新型納米多層結構的薄膜,其特征在于:所述金屬關節頭基體為醫用鈦合金。

7.一種權利要求1至6中任一項具有新型納米多層結構的薄膜的制備方法,其特征在于:包括以下步驟:

1)將金屬關節頭置放于旋轉工作臺的樣品臺上,在旋轉工作臺的外圍放有一個鋯靶和一個石墨靶,調整靶材與金屬關節頭的間距至10cm左右;

2)將工作臺的腔體抽真空至1-4×10-3Pa,隨后通入濺射氣氛氬氣,流量控制在25-45sccm,使工作氣壓控制在0.2-0.4Pa;

3)金屬關節頭偏壓保持在-400V--600V,靶材自清洗5min,清洗金屬關節頭20-30min;

4)將所述偏壓保持在-80V--150V,采用3-4A的鋯靶電流在基體上沉積鋯底層,總沉積時間為8-12min;

5)所述偏壓保持不變,鋯靶電流保持為3A,碳靶電流保持為3-4A,交替沉積氮化鋯單層、鋯單層、非晶碳單層及鋯單層;非晶碳單層由石墨靶沉積而成;鋯單層和氮化鋯單層由鋯靶沉積而成;鋯單層是在氬氣氣氛中沉積而成;沉積完鋯單層后向腔體中引入10sccm的氮氣,在氮氣及氬氣混合氣氛中沉積氮化鋯單層;在沉積完氮化鋯單層后,停止氮氣的引入,沉積鋯單層;

6)鍍膜完畢,待冷卻后放氣,取出金屬關節頭。

8.根據權利要求7所述的具有新型納米多層結構的薄膜的制備方法,其特征在于:非晶碳單層的沉積時間為120s-300s,鋯單層沉積時間為15s-30s,氮化鋯單層沉積時間為40-120s,總沉積時間為80-160min。

9.根據權利要求7所述的具有新型納米多層結構的薄膜的制備方法,其特征在于:在沉積過程中,工作臺的轉速為4-6轉/分鐘,所述樣品臺的轉速為8-12轉/分鐘。

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