[发明专利]多层涂层

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2008年11月24日的美国临时专利申请No.61/117,468的优先权，该临时专利申请以引用方式全文并入本文。

技术领域

本发明涉及但不限于用于金属基底的耐磨损、耐刮擦和耐腐蚀涂层，例如用于制备医疗植入物的那些。

背景技术

金属整形外科植入物安装后容易因就地发生的刮擦、磨损或其他破坏性或腐蚀性过程而变质。损坏的植入物可能会表现出降低的性能，并且在一些情况下必须进行修理或更换，而修理或更换所需的外科手术既复杂又往往会造成身体创伤，可能会延缓患者的康复进程。此外，由于人口统计学趋势，例如假体植入者的预期寿命的延长，以及年轻受试者对于整形外科手术介入的需求(例如，归因于运动创伤、体重过大产生关节应力或缺乏健康维护)，更耐用的整形外科植入物越来越受关注。

具有金属基底(包括如钢、钴、钛及其合金这样的材料)的植入物也容易遭受破坏或机械辅助性腐蚀，进而会导致结构完整性丧失、因生理结构和植入物表面的分离碎片或颗粒而产生的磨损以及植入物性能降低。

用于改善金属整形外科植入物的耐刮擦性和耐磨性的传统方法已经包括了表面处理，例如离子植入、气体氮化、高温氧化和涂覆技术(参见例如2007年4月5日公布的美国专利公布No.2007/0078521)。然而，某些局限性(例如不能提供最佳水平的峰值硬度、涂层与下层基底粘结性差以及经济可行性)会降低某些这类传统方法的实用性。

发明内容

在一个方面，本发明提供了包括下列步骤的方法：提供金属基底，在金属基底上沉积第一层，该第一层具有小于约3μm的厚度并且包含氮化钛、碳氮化钛或氮化钛和碳氮化钛。该方法还包括在第一层上沉积第二层，该第二层具有小于约1μm的厚度并且包含氮化钛、碳氮化钛或氮化钛和碳氮化钛；以及在第二层上沉积至少一个后续层，该后续层具有小于约1μm的厚度并且包含氮化钛、碳氮化钛或氮化钛和碳氮化钛。这种类型的优选方法还包括在该至少一个后续层上沉积至少一个具有氧化铝的层。

本发明还公开了主体和植入物，其包括金属基底、第一层、第二层和后续层，其中第一层沉积在金属基底上，具有小于约3μm的厚度，并且包含氮化钛、碳氮化钛或氮化钛和碳氮化钛；第二层沉积在第一层上，具有小于约1μm的厚度，并且包含氮化钛、碳氮化钛或氮化钛和碳氮化钛，其中第二层是不同于第一层的氮化钛层、碳氮化钛层或氮化钛和碳氮化钛层；后续层包括第一层和第二层的一个或多个复制层，其中每个后续层都具有小于约1μm的厚度。本发明的植入物还可包括沉积在后续层上的至少一个氧化铝层。

附图说明

图1示出了根据已知技术的用于CoCrMo基底的涂层。

图2示出了根据本发明的用于CoCrMo基底的耐刮擦、耐磨和耐腐蚀涂层。

图3示出了与获得的常规涂层的结果相比较，根据本发明制备的涂层结构被刮擦损坏时的动电位极化测试结果。

图4示出了常规“双层”TiN/TiCN涂层的透射电子显微镜(TEM)图。

图5示出了根据本发明制备的多层涂层的透射电子显微镜(TEM)图。

图6提供了表面的放大图，该表面分别涂覆有本发明涂层和常规涂层，并且经受了划痕试验以便比较各涂层的机械属性。

图7提供了经过40N常荷载划痕试验的(A)常规涂层和(B)本发明涂层的抛光横截面SEM分析的放大图。

具体实施方式

结合对构成本公开一部分的附图和实例的下列详细说明，可以更容易地理解本发明。应当理解，本发明不受限于本文所描述和/或示出的具体产品、方法、条件或参数，并且本文所用术语仅用于以举例方式描述具体实施例，并不旨在限制受权利要求书保护的本发明。