PVD涂料在医疗器械中的应用价值

物理气相沉积(PVD)是许多车间都知道的一种真空镀膜工艺，通常用于提高切削工具的性能。迈克·舒尔茨是面解决方案该公司表示，与未涂涂层的工具相比，阴极弧PVD涂层可以使工具的使用寿命延长10倍，因为涂层表面更坚硬、颜色更鲜艳、更耐磨。

此外，他说，PVD涂层正越来越多地被医疗设备制造商用于区分他们的设备与类似产品的外观和/或提高设备的性能，因为坚硬的惰性涂层具有生物兼容性，不会与骨骼、组织或体液发生反应。该公司涂层的医疗设备包括干扰物、钻头和针头，以及用于各种设备组件和牙科应用的“磨损”部件。

Schultz先生说PVD涂层提供了更好的边缘保留，因此涂层手术器械仍然保持锋利。对于其他设备，它们可以减少配套不锈钢部件之间的磨损，并有助于防止氧化和腐蚀。

在这里，他回答了一些关于PVD涂料的常见问题:

什么是阴极弧PVD过程?

阴极弧PVD是在真空室中使用弧焊机从固体源材料中蒸发各种金属的过程。蒸发的金属，如钛、铬、锆、铝和其他各种合金，与气体(通常是氮气和/或含碳气体)反应，形成一种涂层材料，冷凝在要涂层的部件上。

阴极弧PVD产生高水平的金属电离(超过95%)，这有助于确保涂层与基材的高附着力。该工艺通常具有较宽的操作窗口，可以使用各种工艺参数沉积高质量的涂层。其他涂层工艺，如溅射或离子镀，则不那么坚固，操作窗口也更小，这使得它们更难持续生产出高质量的涂层。

涂装前需要做哪些准备工作?

为了达到良好的涂层粘接，重要的是要涂层的部件是干净的。零件表面必须没有氧化物、电火花重铸和有机薄膜，因为这些污染物会对涂层质量产生不利影响。

为了在涂装前去除污染物，涂装公司使用抛光、滚转、酸蚀刻、砂和玻璃珠喷砂等技术。然而，这些技术中的一些可以改变涂层零件的表面光洁度，因此涂层公司经常与客户合作，开发一种工艺，以满足客户对涂层质量和零件外观的期望。

涂层过程是否会对锐利的边缘产生不利影响?

如果零件有锋利的边缘，则不会使用可能对边缘锋利产生不利影响的清洗过程。此外，如果微小或非常脆弱的部件正在被涂覆，可以对涂覆工艺进行修改，以降低升温和涂覆速度。这些修改确保精致的特征不会过热，涂层不会太厚。

什么样的表面处理能达到最好的效果?

PVD涂层非常薄(通常范围从0.0001到0.0005英寸)，通常复制零件的原始光洁度(除非使用研磨清洗过程)。当零件表面光滑时，可获得最佳效果。因此，地面或抛光表面通常会产生比喷珠或磨砂表面更好的效果。

如果需要在零件的特定区域上进行哑光处理，最好是让涂布机在零件上产生纹理。零件供应商的纹理可能会在零件的那个区域产生污染，这将需要一些返工，抵消了供应商可能指望获得的任何节省。

涂层过程中使用的温度是多少?

所有表面溶液的典型涂布温度PVD涂层约为800°F。涂层温度可以改变零件的硬度或使它们扭曲（收缩或生长）。为了最大限度地减少这种可能的效果，我们建议在送涂层之前在900至950°F下进行热敏部件。

什么类型的材料可以被涂覆?

PVD涂层可以应用于大多数金属，可以承受加热到800°F。通常涂覆的医用材料包括303、440C和17-4不锈钢;钛合金;还有一些工具钢。PVD涂层通常不应用于铝，因为涂层过程的温度接近材料的熔点。

什么涂料通常用于医疗设备?

Surface Solutions为医疗设备提供四种PVD涂层。最常用的是氮化钛(TiN)，其厚度为0.0001至0.0002英寸，维氏硬度为2400至2600 Hv，颜色为金色。

第二常见的医用涂层是氮化铝钛涂层(AlTiN)，常被称为黑色氮化或黑色钛涂层。它的厚度从0.0001到0.0002英寸不等，硬度从4000到4200 Hv不等，表面呈炭黑色。

该公司提供的另外两种医用涂料是铬氮化(CrN)和阿尔法。CrN的厚度从0.0001到0.0005英寸不等，硬度从2,200到2,400 Hv不等，表面呈银色。Alpha是一种多层涂层，它的顶层是氮化锆(ZrN)，结果是银金色。它的厚度从0.0001到0.0002英寸，并提供最高的硬度，从4,400到4,600 Hv。该公司表示，由于其更高的硬度、润滑性和耐磨性，这种涂层的使用寿命是TiN的2到4倍。

与化学气相沉积(CVD)涂层工艺相比，PVD有什么优点?

与CVD相比，PVD涂层在更低的温度下应用，并且PVD涂层的零件在涂层后不需要再次热处理。此外，PVD复制的表面光洁度最初的部分，而CVD涂层结果是一个亚光光洁度，除非部分是抛光后涂层。

PVD比阳极氧化有什么优点?

表面解决方案涂层钛合金，认为PVD比阳极氧化更耐磨，并保持其颜色更好的时间。

除了医疗器械和切削工具外，PVD涂层还通常用于提高冲压工具、成形工具和注射模磨损部件的性能和寿命。舒尔茨先生说，考虑PVD涂层的医疗制造商应该与涂层公司讨论他们的项目，以确保他们在需要/期望的部件上获得功能性涂层，并尽可能达到最佳外观。