[发明专利]一种具有抗菌和耐腐蚀性能的硬质陶瓷涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种具有抗菌和耐腐蚀性能的硬质陶瓷涂层，其特征在于，所述硬质陶瓷涂层的组成为Zr_xCu_yAl_zN_100-x-y-z，x＝39.1～45.1，y＝17.5～18.8，z＝4.8～7.2，x，y，z为原子比，其中Cu为非晶结构且以Cu⁺形式存在，硬质陶瓷涂层由ZrN晶相和非晶相两相复合而成。

2.根据权利要求1所述的具有抗菌和耐腐蚀性能的硬质陶瓷涂层，其特征在于，所述硬质陶瓷涂层中ZrN晶粒大小为6～15nm，相邻两ZrN晶粒间的非晶相厚度为10～30nm，ZrN晶粒均匀分布在非晶相中。

3.根据权利要求1所述的具有抗菌和耐腐蚀性能的硬质陶瓷涂层，其特征在于，所述硬质陶瓷涂层在细菌溶液中Cu⁺离子的释放量为0.44～0.62mg/L。

4.根据权利要求1所述的具有抗菌和耐腐蚀性能的硬质陶瓷涂层，其特征在于，所述硬质陶瓷涂层的厚度为2～3μm，密度为5.2～6.4g/cm³。

5.根据权利要求1所述的具有抗菌和 耐腐蚀性能的硬质陶瓷涂层，其特征在于，所述硬质陶瓷涂层的硬度为22～26GPa，结合力为30～50N。

6.根据权利要求1所述的具有抗菌和 耐腐蚀性能的硬质陶瓷涂层，其特征在于，所述硬质陶瓷涂层在3.5wt％NaCl溶液中的腐蚀电位为-0.34V～-0.2V，腐蚀电流密度为4.21×10^-9～8.61×10^-8A/cm²。

7.根据权利要求1-6任一项所述的具有抗菌和耐腐蚀性能的硬质陶瓷涂层的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)基体清洗；

(2)连接电源：将Zr₅₈Cu₃₀Al₁₂靶与直流电源相连，Cu靶与射频电源相连，并将Zr₅₈Cu₃₀Al₁₂靶和Cu靶置于阴极；

(3)涂层沉积：将清洗后的基体装入真空室中，当腔室真空度≤5×10^-5 Pa时，开始通入反应溅射气体并控制溅射气压,调整Zr₅₈Cu₃₀Al₁₂靶和Cu靶的溅射功率密度，对基体施加负偏压并进行加热，控制沉积速率对基体进行沉积，得到所述的硬质陶瓷涂层。

8.根据权利要求7所述的具有抗菌和耐腐蚀性能的硬质陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述反应溅射气体为N₂和Ar的混合气体，N₂和Ar的流量比为0.06～0.18。

9.根据权利要求7所述的具有抗菌和耐腐蚀性能的硬质陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述Zr₅₈Cu₃₀Al₁₂靶和Cu靶的溅射功率密度为3.24W/cm²～4.15W/cm²；所述加热温度为100℃～200℃。