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用PVD涂层技术 跟身体来个密切接触

PVD涂层是一种提高零件表面性能的工艺,近些年来被广泛应用在各种工具上,尤其是医疗器械行业,应用PVD涂层技术已有20多年的历史。近年来,随着这一技术不断成熟,各种医疗器械通过这一技术提升性能已成为一种趋势。为什么要在植入介入器械上使用涂层植入介入器械上的涂层以骨科植入物为主,骨科植入物主要材质是金属,存在腐蚀、寿命和人体排异等问题。而采用PVD涂层技术可有效解决以上问题。在医疗器械上应用的PVD涂层主要为陶瓷材料或碳基材料,这类材料具有优异的耐腐蚀性能、超硬的表面硬度以及良好的生物兼容特性。涂层耐腐蚀性强,化学性能稳定,可有效防止被保护器械发生腐蚀现象;图层硬度高,能够大幅提升被保护器械的使用寿命;而图层的生物兼容性好,可防止身体组织对金属的敏感反应,削弱人体排异作用。除此之外,图层还具有很好的润滑效果,摩擦因数不足金属材料的十分之一,可以避免零件卡死在体内。总之,无论是作为介入式器械还是植入式器械,PVD涂层都可以提供良好的保护,从而使得器械在使用过程中对人体具有更好的保护性能。植入介入器械上涂层种类和各自特点植入介入器械上的涂层主要分为三大类。一类是钛及羟基磷灰石涂层,其材料采用的是金属钛Ti或钛合金Ti-6Al-4V,这一涂层可应用PVD技术来实现。第二类应用比较广泛的是金属陶瓷涂层,例如氮化钛TiN、氮化锆ZrN、类金刚石镀膜DLC等。这类图层都具有高硬度、低摩擦系数以及良好的化学稳定性,可以通过气相沉积的方法来实现。氮化钛多用于机体组织对合金敏感的患者,而氮化锆可以同时解决减少磨损和合金敏感两大问题,而类金刚石镀膜在颈椎间盘有积极效果。第三类是聚合物涂层,这类涂层具有惰性、生物兼容性、不粘黏、减少分裂、润滑和耐磨性能,同样采用PVD技术来实现,例如聚四氟乙烯PTFE、可溶性聚四氟乙烯PFA、氟化乙烯丙烯共聚物FEP以及尼龙Nylon等。PVD涂层技术的原理和实施步骤PVD也就是物理气相沉积涂层技术,这是气相沉积涂层技术中的一种,另一种是化学气相沉积涂层技术,简称CVD。PVD即在真空环境下通过电场或磁场或他们的综合作用,将固态材料“蒸发”成气体状态,并通过与反应气体的作用生成新材料沉积在工件表面的涂层技术。PVD涂层技术是在真空环境下进行的,包括以下四个步骤:气相化、运动、反应和沉积。在第一步气相化阶段,使用具有较高动能的电子或离子冲击涂层的固态原材料,使其原子或离子发生松动,从原材料中弹射出来,而被气相化。在第二步运动阶段,气相化的粒子以直线形式从脱离固态原材料处运动到被镀件表面。在第三步反应阶段,金属原子或离子在移动到被镀件的过程中,与某些气体如氧气氮气、乙炔等发生反应,生成金属的氧化物、氮化物、碳化物等。这一步骤实际上与第二步是同时发生的。最后一步沉积过程中,徒增将沉积并附着在被镀件表面。反应步骤也有可能与沉积同步,即金属原子或离子并不是在运动阶段发生反应,而是在沉积过程中发生反省,生成所需的化合物。PVD涂层技术要求固态原材料的工艺温度不能过高,通常要小于500摄氏度,否则会不利于其气相化。经过PVD涂层技术的金属具备良好的硬度、耐磨性和耐腐蚀性,对减少身体的不良反应大有益处。这一技术在医疗器械,尤其是植入介入器械的加工制造中将发挥越来越重要的作用。

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