Me-Si-N薄膜的制備與性能表征.pdf

1、本文以磁控濺射和離子束輔助沉積兩種方法制備了Me-Si-N薄膜(Hf-Si-N、Zr-Si-N)，借助掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)和X射線光電子能譜(XPS)研究了薄膜的表面形貌、微觀組織和相結(jié)構(gòu)；通過納米力學(xué)綜合測(cè)試系統(tǒng)、摩擦磨損實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)工作站研究了Si元素含量對(duì)薄膜的摩擦磨損性能、納米力學(xué)性能及耐腐蝕性能的影響；采用蛋白質(zhì)表面吸附實(shí)驗(yàn)和血小板黏附實(shí)驗(yàn)研究了Me-Si-

2、N薄膜對(duì)生物醫(yī)用金屬材料表面生物相容性的影響；并通過接觸角測(cè)試和第一性原理計(jì)算方法研究了不同Si含量的Me-Si-N薄膜的表面能。表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果表明：隨著Si元素含量的增加，Me-Si-N薄膜表面粗糙度降低；薄膜主要由MeN和Si3N4兩相組成；摩擦磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著摩擦?xí)r間的增加，薄膜的摩擦系數(shù)不斷上升，且隨著Si含量的增加先減小后增大，但其均低于低于基體試樣的摩擦系數(shù)；薄膜具有較好的耐磨性能；模擬體液中耐蝕性能測(cè)試結(jié)

3、果表明：隨著Si元素含量的增加，耐蝕性能先上升后降低，其中Si含量為8.32At％時(shí)Zr-Si-N薄膜的耐蝕性能最佳，Si含量為6.99At%時(shí)Hf-Si-N薄膜的耐蝕性能最佳，開路電位下可產(chǎn)生自鈍化現(xiàn)象，自腐蝕電位升高，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)基體的有效防護(hù)；生物相容性實(shí)驗(yàn)表明：Me-Si-N薄膜的生物相容性優(yōu)于基體，其中Si含量為8.32At%時(shí)Zr-Si-N薄膜具有良好的生物相容性能；而當(dāng)Si含量為6.99At%時(shí)Hf-Si-N薄膜有良好的生物