專利名稱：鈦合金表面滲銅層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種鈦合金表面滲銅層材料的制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)境微生物諸如細菌、真菌和病毒等能夠?qū)е露喾N疾病的傳播與流行，因此人們對各種抗菌材料的研究和應(yīng)用得到廣泛的關(guān)注。金屬材料的抗菌化是近年發(fā)展起來的ー個嶄新的課題。目前國內(nèi)外對抗菌金屬材料的研究主要集中在抗菌不銹鋼方面，有關(guān)抗菌鈦及鈦合金材料的研究見諸報道的還較少。鈦合金具有優(yōu)異的耐蝕性、力學(xué)性能，其應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的航空航天領(lǐng)域拓展到文體用品，如眼鏡架、手表、羽毛球拍及エ藝品等。鈦合金本身無抗菌性能，若能賦予其抗菌性能，可進ー步拓展其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用。兼顧對鈦合金本體力學(xué)性能和生物相容性及抗細菌粘附性能的需要，對其進行表面處理以適應(yīng)更廣泛的應(yīng)用是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在鈦合金表面形成滲銅層的制備方法，所獲得的滲銅層具有優(yōu)異的抗菌性能。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，其特征是，在鈦合金表面滲銅層的制備方法是
(1)將鈦合金工件預(yù)處理將鈦合金工件的表面除油后使用SiC水砂紙將鈦合金工件逐級打磨、拋光至鏡面，再清洗、干燥；
(2)如圖I所示，將預(yù)處理好的鈦合金工件(4)放入輝光離子滲金屬爐內(nèi)的エ件臺(8)上，并通過エ件臺(8)與エ件電源(12)的陰極連接，稱為エ件極，再通過源極支架(11)將純銅板(3)懸掛于爐腔(I)內(nèi)的鈦合金工件(4)的上方，設(shè)其與鈦合金工件(4)相距15_ 20 _，并通過源極支架(11)使純銅板(3)與源極電源(13)的陰極連接，稱為源扱，爐殼⑵與エ件電源(12)和源極電源(13)的陽極連接，并接地；
(3)把輝光離子滲金屬爐爐腔(I)內(nèi)部抽成真空度為IXKT1Pa，通入流量為30sccm 35 sccm的気氣到爐腔(I)內(nèi)，使?fàn)t腔(I)內(nèi)氣壓維持在35 Pa 45 Pa,接通エ件電源(12)的陰極電源，在陽極與陰極間施加直流電壓，當(dāng)エ件極溫度升至400で 600 V時，對鈦合金工件進行離子轟擊清洗20 min 40 min ；
(4)將エ件極電壓調(diào)至-450 V - 500 V，接通源極電源(13)，并將源極電壓調(diào)至-950 V - 1000 V。源極溫度維持在950で 1000で，エ件極溫度控制在800 V 850で，保溫2 h 6 h后斷開源極和エ件極電源，使エ件緩冷到室溫。本發(fā)明的優(yōu)點及積極效果是鈦合金表面的滲銅層具有良好的抗細菌粘附性能。


圖I為輝光離子滲金屬爐結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為拋光鈦合金工件表面細菌粘附的熒光顯微照片；
圖3為滲銅層表面細菌粘附的熒光顯微照片；
圖中1 ー爐腔；2—爐殼；3—純銅板；4ー鈦合金工件；5—觀察窗ロ ；6—光電溫度計；7—與抽真空系統(tǒng)連接；8—エ件臺；9ー爐底；10—與充氣系統(tǒng)連接；11一源極支架；12—エ件極電源；13—源極電源；14一粘附于鈦合金工件表面的單個細菌。
具體實施例方式現(xiàn)以Ti6A14V為例，對本發(fā)明進行實施，如圖I所示
(1)將鈦合金Ti6A14V棒材切割成Φ15mmX3 mm的エ件作為基體，將鈦合金工件的表面除油后使用SiC水砂紙將鈦合金工件逐級打磨、拋光至鏡面，再清洗、干燥；
(2)如圖I所示，將預(yù)處理好的鈦合金工件(4)放入輝光離子滲金屬爐內(nèi)的エ件臺(8)上，并通過エ件臺(8)與エ件電源(12)的陰極連接，稱為エ件極，再通過源極支架(11)將純銅板(3)懸掛于爐腔(I)內(nèi)的鈦合金工件(4)的上方，設(shè)其與鈦合金工件(4)相距15 mm,并通過源極支架(11)使純銅板⑶與源極電源(13)的陰極連接，稱為源極，爐殼(2)與エ件電源(12)和源極電源(13)的陽極連接，并接地；
(3)把輝光離子滲金屬爐爐腔(I)內(nèi)部抽成真空度為IXKT1Pa，通入流量為35 sccm的氬氣到爐腔⑴內(nèi)，使?fàn)t腔⑴內(nèi)氣壓維持在40 Pa，接通エ件電源(12)的陰極電源，在陽極與陰極間施加直流電壓，當(dāng)エ件極溫度升至500で時，對鈦合金工件進行離子轟擊清洗 30 min ；
(4)將エ件極電壓調(diào)至-475 V，接通源極電源(13)，并將源極電壓調(diào)至- 975 V。源極溫度維持在975で，エ 件極溫度控制在825で，保溫4 h后斷開源極和エ件極電源，使エ件緩冷到室溫。在上述エ藝條件下，可在鈦合金表面制備出具有優(yōu)異抗細菌粘附性能的滲銅層。如圖2所示，拋光鈦合金表面粘附有大量細菌，圖3顯示，經(jīng)過滲銅的鈦合金表面沒有細菌粘附。
權(quán)利要求
1.ー種鈦合金表面滲銅層的制備方法，其特征在于包括下列步驟 I.將鈦合金工件預(yù)處理將鈦合金工件的表面除油后使用SiC水砂紙將鈦合金工件逐級打磨、拋光至鏡面，再清洗、干燥； II.將預(yù)處理好的鈦合金工件(4)放入輝光離子滲金屬爐內(nèi)的エ件臺(8)上，并通過エ件臺(8)與エ件電源(12)的陰極連接，稱為エ件極，再通過源極支架(11)將純銅板(3)懸掛于爐腔(I)內(nèi)的鈦合金工件(4)的上方,設(shè)其與鈦合金工件(4)相距15 mm 20 mm,并通過源極支架(11)使純銅板⑶與源極電源(13)的陰極連接，稱為源極，爐殼(2)與エ件電源(12)和源極電源(13)的陽極連接，并接地； III.把輝光離子滲金屬爐爐腔(I)內(nèi)部抽成真空度為IXKT1 Pa，通入流量為30sccm 35 sccm的気氣到爐腔(I),使?fàn)t腔(I)內(nèi)氣壓維持在35 Pa 45 Pa,接通エ件電源(12)的陰極電源，在陽極與陰極間施加直流電壓，當(dāng)エ件極溫度升至400°C 600で吋，對鈦合金工件進行離子轟擊清洗20 min 40 min ； IV .將エ件極電壓調(diào)至- 450 V - 500 V，接通源極電源(13)，并將源極電壓調(diào)至-950 V - 1000 V，源極溫度維持在950°C 1000で，エ件極溫度控制在800 V 850で，保溫2h 6 h后斷開源極和エ件極電源，使エ件緩冷到室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種鈦合金表面滲銅層的制備方法，其特征在于所述鈦合金工件為Ti6A14Vエ件。
全文摘要
一種鈦合金表面滲銅層的制備方法，屬于金屬材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域，包括下列步驟將預(yù)處理好的鈦合金工件放入輝光離子滲金屬爐的工件臺上，以純銅板作為源極，通過源極支架將其懸掛于鈦合金工件上方；爐殼為陽極，并接地，將爐腔抽至極限真空后，通入氬氣并對放置于爐腔內(nèi)的工件進行濺射、清洗；之后分別對工件極和源極施加偏壓，令其升溫；在電場的作用下使被氬離子轟擊出來的銅原子(團)或離子向鈦合金表面加速運動，保溫一定時間后即可得到滲銅層。該方法制備的滲銅層，可顯著改善鈦合金的抗菌性能。
文檔編號C23C10/02GK102676985SQ20121013415
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者唐賓, 張翔宇, 林乃明, 楚志兵, 秦林, 范愛蘭, 鄒嬌娟 申請人:太原理工大學(xué)