UHMWPE表面非晶碳膜的制备及其摩擦学性能

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• 作者：贺凤飞王秀丽涂江平
• 会议时间：2015-07-18
• 关键词：超高分子量聚乙烯 ; 非晶碳膜 ; 制备工艺 ; 摩擦学性能 ; 机械性能 ; 闭合场非平衡磁控溅射方法
• 作者单位：浙江大学材料科学与工程学院硅材料国家重点实验室,浙江杭州310027
• 母体文献：第十一次全国热处理大会论文集
• 会议名称：第十一次全国热处理大会
• 会议地点：太原
• 主办单位：中国机械工程学会热处理分会
• 语种：chi
• 分类号：TN2;TG1

摘要

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)磨屑在人体内能够引起组织反应和骨溶解,被认为是人工关节失效的主要原因.利用非晶碳膜所具备的高硬度、强耐磨性以及良好的生物相容性对其表面镀覆保护性涂层是一个行之有效的方法.本文采用闭合场非平衡磁控溅射方法以-300V的恒定偏压在经过等离子体处理的聚乙烯表面上沉积了厚度为950nm的非晶碳薄膜,通过光学显微镜、扫描电镜、拉曼光谱对非晶碳薄膜进行了组织结构,纳米压痕和球-盘式摩擦磨损仪评价了其力学和摩擦学性能.镀覆非晶碳膜后,UHMWPE的表面硬度由10MPa左右大幅提升到了1.18GPa,镀覆非晶碳膜前后在小牛血清溶液中的磨损率由15.1×10-15m3/N·m下降到了7.47×10-15m3/N·m,展现出了良好的机械性能和摩擦学性能.