本技术涉及一种具有优异耐摩擦腐蚀特性的磁控溅射Nb涂层改性生物医用钛合金及其制备和测试方法。该合金由钛合金基材和表面Nb涂层组成。制备过程包括基材预处理,使用Nb靶材在氩气氛围下通过电场将Nb原子溅射至钛合金表面形成Nb涂层。该技术首次将铌成功引入钛合金表面,形成均匀致密的Nb涂层,无裂纹或剥层,且涂层与基材结合紧密。改性后的钛合金展现出更高的显微硬度、耐磨损和耐腐蚀性能。
背景技术
钛合金TC4(Ti6Al4V)因其高强度、高生物相容性、低密度等优点而被广泛应用于生物医疗器械、骨科植入物等领域中。然而,钛合金存在表面硬度较低、耐磨性相对较差的问题。在实际工程中,已经发现在钛合金连接部件之间会产生相对运动,造成摩擦磨损,比如人工髋关节的头颈部件接触界面。这种损伤会在体液腐蚀作用下演变为摩擦腐蚀。摩擦腐蚀是指腐蚀与磨损共同作用所导致的材料表面劣化。钛合金的摩擦腐蚀将造成表面材料损失、劣化部件服役状态,甚至造成部件失效。因此,提高钛合金表面性能、降低其表面的摩擦腐蚀损伤十分重要。
磁控溅射镀膜技术为提高钛合金表面性能提供了解决方案。磁控溅射镀膜技术能够在电场作用下使靶材发生溅射,并在基材上沉积形成涂层。磁控溅射镀膜技术具有涂层纯度高、涂层厚度可控、膜基结合好等特点,能在基材表面形成组织致密的保护层,由此获得广泛应用。但是,现有技术对钛合金表面涂层性能的关注重点为单一高温抗氧化性、耐腐蚀性与耐磨损性,钛合金在腐蚀与磨损共同作用下的摩擦腐蚀性能至今未见报道。
实现思路