涂覆超硬涂层的骨锉的制作方法

本实用新型涉及一种骨锉，具体涉及一种表面具有多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层的骨锉，属于医疗器械的技术领域。

背景技术：

随着社会的不断进步，人们对健康越来越重视，常常做些运动项目来强身健体，但在运动过程中难免会发生意外，常见的有骨折，擦伤等。目前，骨科是各大医院最常见的科室之一，主要研究骨骼肌肉系统的解剖、生理与病理，运用药物，手术及物理方法，保持和发展这一系统的正常形态与功能。在进行手术过程中，医生常常需要对骨伤病人进行骨膜剥离、骨质增生或参差状骨纹的破损等处理，需要使用到骨锉进行磨平操作。

骨锉在服役过程中失效的主要原因有骨锉表面质量性能不合格、表面硬度低、严重的磨料磨损等。因此，为了保证骨锉的工作稳定性及使用寿命，骨锉的表面处理应给予高度重视。

随着目前对骨锉的材料性能不断向高硬度、高耐磨方向的发展，对骨锉材料的性能提出了越来越高的要求：即要求具备高硬度、高耐磨性等优良力学性能和优异的抗高温氧化性能，如果骨锉表面的涂层具有高硬度、高耐磨和优异的抗高温氧化性能，就能保证骨锉的工作稳定性，并延长其使用寿命，因而在骨锉的基体上涂覆性能优良的涂层成为常用的改良骨锉性能的方法。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种表面具有多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层的骨锉，具有很高的硬度、较好的耐磨性能和优异抗高温氧化性能，以克服现有技术存在的缺点和不足。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种涂覆超硬涂层的骨锉，包括：锉头、连接杆和手柄，所述连接杆的一端焊接连接有手柄，另一端焊接连接锉头，所述的锉头外表面设有多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层，总厚度为1.5-2.8μm。

进一步，所述多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层由多个多相化al80cr20n层和cr50al50n层构成，所述的al80cr20n层和cr50al50n层交替沉积在基体上，所述基体为金属、硬质合金或陶瓷。

进一步，每一层所述多相化al80cr20n的厚度为0.3～1.4nm，每一层cr50al50n的厚度为4.0～6.0nm。

进一步，所述cr50al50n的柱状晶的宽度在10～30nm之间。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种表面具有多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层的骨锉，具有很高的硬度、高的耐磨性能和优异抗高温氧化性能，提高了使用过程中的稳定性及延长骨锉的使用寿命。

涂层采用反应磁控溅射制备工艺，具有制备工艺简单、沉积速度快、生产效率高、生产成本低的优点。

无任何有害成分，安全环保。

附图说明

图1是本实用新型的具有超硬涂层的骨锉结构示意图；

图中：1、锉头，2、连接杆，3、手柄，4、多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层。

具体实施方式

下面对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确。

如图1所示，一种涂覆超硬涂层的骨锉，包括：锉头1、连接杆2和手柄3，连接杆的一端焊接连接有手柄，连接杆另一端焊接连接有锉头，其中所述的锉头外表面设有多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层4。

多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层由多个多相化al80cr20n层和cr50al50n层构成，所述的al80cr20n层和cr50al50n层交替沉积在基体上，所述基体为金属、硬质合金或陶瓷。每一层多相化al80cr20n的厚度为0.3～1.4nm，每一层cr50al50n的厚度为4.0～6.0nm。cr50al50n的柱状晶的宽度在10～30nm之间。

该多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层在多靶磁控溅射仪上采用反应溅射法进行制备，其方法步骤如下：

(1)清洗基体

将经抛光处理后的基体送入超声波清洗机，分别在丙酮和无水乙醇分析纯中利用15～30khz超声波进行依次清洗5～10min；

然后进行离子清洗，在进行离子清洗的过程中，将基体装进真空室，抽真空到6×10^-4pa，然后通入ar气，维持真空度在2-4pa，用中频对基体进行为时30min的离子轰击，功率为80-100w；

(2)交替溅射al80cr20n层和cr50al50n层

将步骤(1)经离子清洗后的基体置入多靶磁控溅射仪并交替停留在al80cr20n复合靶和cr50al50n复合靶之前，在alcr复合靶中，al和cr元素的原子比为80:20，在cr50al50n复合靶中，cr和al元素的原子比为50:50，通过溅射获得由多个al80cr20n层和cr50al50n层交替叠加的纳米量级多层涂层，通过调整靶功率和沉积时间，控制每一层cr50al50n的厚度为4.0～6.0nm，每一层多相化al80cr20n的厚度为0.3～1.4nm，所述的涂层的总厚度为1.5-2.8μm；最终获得多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层。

最终所得的多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层经nanoindenterg200型纳米压痕仪检测，硬度为39.2gpa；

采用tecnaig220型高分辨透射电子显微镜(美国fei公司)对上述所得具有高硬度和高耐磨的多相alcrn纳米插入层的craln涂层的横截面进行观察，所得的craln多层涂层截面的微观组织可以看出cr50al50n层与al80cr20n层交替叠加的纳米量级多层涂层之间具有多层结构。cr50al50n层与多相化al80cr20n层呈共格外延生长，薄膜出现连续贯穿多层纳米层、结晶度良好的柱状晶。利用多相化al80cr20n纳米插入层对cr50al50n纳米复合涂层进行细晶强化，全面提高涂层的硬度、耐磨性和抗高温氧化性能。

随着目前对骨锉的材料性能不断向高硬度、高耐磨方向的发展，对骨锉材料的性能提出了越来越高的要求：即要求具备高硬度、高耐磨性等优良力学性能和优异的抗高温氧化性能，如果骨锉表面的涂层具有高硬度、高耐磨和优异的抗高温氧化性能，就能保证骨锉的工作稳定性，并延长其使用寿命。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

技术特征：

1.一种涂覆超硬涂层的骨锉，包括：锉头、连接杆和手柄，所述连接杆的一端焊接连接有手柄，另一端焊接连接锉头，其特征在于：所述的锉头外表面设有多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层，总厚度为1.5-2.8μm。

2.根据权利要求1所述的涂覆超硬涂层的骨锉，其特征在于：所述多相alcrn纳米插入层的高硬度craln涂层由多个多相化al80cr20n层和cr50al50n层构成，所述的al80cr20n层和cr50al50n层交替沉积在基体上，所述基体为金属、硬质合金或陶瓷。

3.根据权利要求2所述的涂覆超硬涂层的骨锉，其特征在于：每一层所述多相化al80cr20n的厚度为0.3～1.4nm，每一层cr50al50n的厚度为4.0～6.0nm。

4.根据权利要求2所述的涂覆超硬涂层的骨锉，其特征在于：所述cr50al50n的柱状晶的宽度在10～30nm之间。

技术总结
本实用新型涉及一种涂覆超硬涂层的骨锉，锉头外表面设有多相AlCrN纳米插入层的高硬度CrAlN涂层，总厚度为1.5‑2.8μm。所述多相AlCrN纳米插入层的高硬度CrAlN涂层由多个多相化Al80Cr20N层和Cr50Al50N层构成，Al80Cr20N层和Cr50Al50N层交替沉积在基体上。每一层所述多相化Al80Cr20N的厚度为0.3～1.4nm，每一层Cr50Al50N的厚度为4.0～6.0nm。本实用新型的骨锉设置了具有高硬度、高耐磨性和优异抗高温氧化性的表面涂层，其具有超高的硬度和耐磨性，在使用过程中能够增强硬度，减少磨损，延长骨锉的使用寿命。无任何有害成分，安全环保。

技术研发人员：汪鸿涛;张根吉;李伟
受保护的技术使用者：比尔安达(上海)润滑材料有限公司
技术研发日：2019.05.13
技术公布日：2020.05.19