CN102939405B - 流化床热解碳涂覆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种装置，所述装置用于组装用于在流化床涂覆机内进行涂覆的多个基体以便在所述基体的整个外表面上沉积均匀厚度的涂层。一个实施方式包括借助烃的热解分解用热解碳来涂覆具有凸形和凹形表面的矫形植入物的方法。

Description

流化床热解碳涂覆

背景技术

裂解碳在本文中被称为热解碳，该裂解碳通常借助将蒸汽形式的气态烃（或其他含碳物质）热分解为涂层而被沉积在相对小的基体上，所述基体与小颗粒的附加充气一起在流化床中飘浮。在自开发出例如Bokros等人的名为“Process for Depositing Pyrocarbon Coatings”的美国专利No. 3,977,896中示例化的用于施加裂解碳涂层的流化床技术之后的时间内，已经发现存在相对于流化床环境的许多变形，该流化床环境可能确定被沉积的热解碳的结构。由于热解碳（具有无生长特征的微结构）在沉积表面面积相对流化床中的容积的相对量是相当高的情况下通常被沉积，因此待由热解碳涂覆的这种小物体可能在微小颗粒的床中翻腾。在许多情况下，被涂覆的所述基体（比所述微小颗粒更大）将在流化床内呈现大致随机运动。结果，基体的表面区域将大致等同地暴露于流经涂覆壳体的烃和惰性气体的混合物的向上流。因此，全部表面或大部分表面将接收大致均匀厚度的热解碳。然而，当不发生翻腾运动的这种相对均匀性时，可能是由于被涂覆的基体的具体几何形状，可能不能够实现涂覆厚度的均匀性。

具体地，一些物体或基体的构造趋于采用沿向上流动的流化床中的相对稳定取向，尽管存在与该床中的其他基体和颗粒的碰撞。这种趋势被称为“铅锤（plum-bob）”（即，在床内沿一个具体取向浮动，而不是随机地翻腾）的趋势。当出现这种铅锤时，可能向这样的表面区域施加不足够的涂覆厚度，所述表面区域大致被遮蔽或隐藏而不与向上运动的烃流和“自由碳”直接接触。这可能是因为被遮蔽的表面区域经历在较低流率下的热解碳的热解和沉积。这种情况的结果可以是这些区域中的热解碳涂层的不可接受的薄沉积以及因此在基体的整个表面上热解碳厚度的总体不均匀性。例如，具有从凹形表面轴向突出的杆的薄半球状壳体（例如，矫形植入物）可能在涂覆床内浮动，其凸形表面向下从而接收期望量的涂层，而杆的基部（在此处，该杆附接到壳体的凹形表面）主要涂覆被遮蔽且接收不可接受的薄的碳沉积。

附图说明

本发明的实施方式的特征和优势从所附权利要求书、一个或多个示例性实施方式的下述详细说明以及相应附图将显而易见，在附图中：

图1是待在由周围保持件将彼此约束在空间关系的流化床涂覆操作中涂覆的六个基体的组件的前视图。

图2是与图1中所示的相同的基体的组件的透视图，这些基体由略微不同形状的保持件约束。

图3是与图1类似的视图，示出了六个薄半球状外壳基体的组件，这些半球状外壳基体由不同构造的保持件保持在相对于彼此的规则空间取向中。

图4是如图3所示的组件的透视图。

图5是现有技术流化床涂覆机的局部剖面形式的示意图。

图6A和6B是本发明的实施方式的侧视图和透视图。

图7A-E是图6A和6B的实施方式的部件的侧视图。

具体实施方式

在下述说明中，阐述许多具体细节。然而，要理解的是，本发明的实施方式能够在不存在这些具体细节的情况下被实践。公知的结构和技术未被详细示出以避免妨碍理解本说明。对“一个实施方式”、“实施方式”、“示例性实施方式”、“各个实施方式”等的引用表明，如此描述的实施方式能够包括具体特征、结构或特性，但并非每个实施方式都必要包括具体特征、结构或特性。此外，一些实施方式可能具有针对其他实施方式描述的特征中的一些、全部或不包括该特征。同样，如本文所使用的，“第一”、“第二”和“第三”描述了同一对象并且表明指代相似对象的不同示例。这种形容词不旨在暗含如此描述的对象必须采用时间上、空间上、排序上或任何其他方式上的给定顺序。同样，能够使用术语“联接”和“连接”及其衍生词。在具体实施方式中，“连接”能够用于指代两个或更多个元件彼此直接物理或电接触，而“联接”能够意味着两个或更多个元件协作或彼此相互作用，但是它们可能会直接物理或电接触或者可能不会物理或电接触。同样，虽然能够使用类似或相同的附图标记来指代不同附图中的相同或类似的部件，但是这样做并不意味着包括类似或相同附图标记的全部附图构成单个或同一实施方式。

当部件或基体在流化颗粒床中被涂覆时，其中发生蒸汽的分解，能够在受热壳体中实施这种涂覆，存在通过该受热壳体的向上气体流（例如，惰性或稀释气体以及被分解的输送气体或蒸汽的混合物的流）。气体流率被控制以便使得微小颗粒从床飘浮，这些微小颗粒通常在略微螺旋形流路中交替地升降。被涂覆的基体的尺寸和形状使其由向上流动的气流飘浮且因此基本悬浮在该床中，基体在该床中随机地翻腾。该床被加热到这样的温度，在该温度下，输送气体分解并且在基体和颗粒上沉积薄膜涂层。这些颗粒的小部分通常被有规律地移除并替换，以便将床表面面积保持在大致恒定水平。当基体形状使其在流化床中随机地翻腾时，其全部表面都相当均匀地暴露于流动的气流，并且因此具有沉积在其上的大致均匀厚度的涂层。由于具有一定尺寸（例如，不均匀的重量分布，从而得到“重”侧和“轻”侧）和形状（例如，不对称）的基体趋于沿大致单个取向（例如，铅锤或不随机地翻腾）在床内浮动，因此这种基体的一些表面与其他表面相比更多地直接暴露于向上流动的气流中，并且沉积的涂覆厚度不再均匀。

然而，通过将待由蒸汽沉积涂覆的多重基体集合到一起作为组件，其中单个基体相对于彼此设置在规则球形取向，所述组件将以规则翻腾运动在涂覆机内飘浮。结果，基体的全部表面都将随机地翻腾并且以大约相同的程度暴露于向上流动的气流，并且所沉积的涂层的厚度在该基体的整个暴露表面上将是大致均匀的。

在实施方式中，通过将这种类似的基体组联合并且约束所述基体组以便具有空间上相对于彼此大致固定的取向，能够克服不均匀厚度的涂层；接着，当受约束的组飘浮在向上流动的气流中时，能够实现涂层厚度的高均匀性。当用流化颗粒床中的热解碳涂覆时获得优良的结果。

实施方式包括通过在多重基体上沉积热解碳以在每个被涂覆的基体表面上获得均匀涂层厚度来在颗粒流化床中涂覆该多重基体的方法，所述方法包括以下步骤：在壳体内的涂覆区域中建立流化状况的颗粒床，所述颗粒通过供应气态气氛（其可包括惰性气体和/或烃和/或其他气体）的向上流而飘浮；提供大致类似形状和尺寸的待被涂覆的基体组；约束彼此联合的基体组以便在空间上彼此具有大致固定的取向；使得受约束的基体组在该流化颗粒床中飘浮，使得联合基体在该床内随机地翻腾；以及将流化床加热到使得烃分解以沉积热解碳的温度，由此基体的供沉积热解碳的表面被均匀地暴露于向上的气流，且因此，大致均匀厚度的热解碳的涂层在基体的整个表面区域被沉积在该基体上。

实施方式包括通过蒸汽分解以在多重基体上沉积从而获得均匀厚度的涂层来在流化颗粒床中涂覆这些基体的方法，所述方法包括以下步骤：在壳体内的涂覆区域中建立流化状况的颗粒床，所述颗粒通过供应包括气体（例如，惰性气体和可热分解的蒸汽）的气态气氛的向上流而飘浮；提供大致类似形状和尺寸的待被涂覆的基体组；约束彼此联合的基体的组以便在空间上彼此具有大致固定的取向；使得受约束的基体组在该流化颗粒床中飘浮，使得联合基体在该床内随机地翻腾；以及将流化床加热到使得该蒸汽分解以在基体上沉积涂层的温度，由此基体的表面被均匀地暴露于向上的气流，且因此，大致均匀厚度的热解碳的涂层在基体的整个表面区域被沉积在该基体上。

实施方式提供一种组件，该组件用于在向上流动的气流中涂覆多重基体，以便在被涂覆表面上沉积均匀厚度的涂层，该组件包括：大致相似形状和尺寸的待被涂覆的基体组；以及容器或笼，其约束彼此联合的基体组以便使其在空间上彼此具有大致固定的取向，由此被约束的基体组能够飘浮在涂覆机内，向上气态气氛流被供应到该涂覆机，其中组件将随机地翻腾，因此基体的表面被均匀地暴露于向上气流并且具有沉积在其上的大致均匀厚度的涂层。

在本文关于热解碳涂覆过程描述各个实施方式的操作，其中气态烃被热解地分解在微小颗粒的流化床中。然而，应当理解的是，实施方式能够借助其他蒸汽分解涂覆方法（例如这样的方法，其中存在基体在包含输送气体或蒸汽的向上流动气流内的飘浮，所述输送气体或蒸汽将通过施加热量被化学地分解以在飘浮基体的表面上沉积涂层）来有益地实践。当热解碳是期望产物时，涂覆机能够是流化床涂覆机，并且向上流动的气流能够是例如呈丙烷或丙烯形式的输送气体以及惰性气体（例如，氩气、氮气或氦气）的混合物。

在图5中示出了常规流化床涂覆设备20，该流化床涂覆设备20包括具有外筒形壳体24的炉22，涂覆壳体被定位在该外筒形壳体24内。该流化床涂覆设备的构造和操作的细节在美国专利No. 5,284,676中被阐述，该文献以引用的方式结合到本文。炉22被支承在水冷支承板25上，该炉可能被螺栓连接到该水冷支承板。涂覆壳体通常借助绝缘层24a与外筒形壳体24分离，并且由细长套筒26限定，该细长套筒关于下喷嘴体28的上端部装配，该上端部具有从竖直中心通路32向上延伸的内部锥形底表面30，该竖直中心通路与喷嘴体和细长管26的外部同轴，两者都具有圆形截面。该炉的上端包括：环形隔块33，该环形隔块对中涂覆管或套筒26；以及上部嵌件34，该上部嵌件限定中心排出通路36。嵌件34具有截头圆锥形底表面以及在其加厚壁中的数个通路。离开该流化床涂覆机的受热飘浮并涂覆气体行进通过该排出通路36并且通过引向合适排出口的合适管道38。

颗粒供给器40被大体安装在流化床涂覆机20上方并且设计成按照期望速率将微小颗粒41输送到涂覆壳体中。来自供给器40的颗粒通过进入管道进入该涂覆机，该进入管道由嵌件的壁中的其中一个通路42提供。合适的感应或交流加热装置44以围绕炉管的关系定位；该感应或交流加热装置加热涂覆壳体的活动沉积区域以及飘浮的小颗粒和物体，以使其达到发生热解分解的期望温度。

通常通过首先建立亚毫米级别的微小颗粒的飘浮床来实施涂覆操作。该流化床被保持在涂覆腔的下部涂覆区域47中，如所示的。待在包括床的颗粒内被涂覆的分离物体（例如，从致密各向同性石墨等机加工的环形心瓣膜体45或矫形植入物）通过上部排出通路36被合适地装载到该床中；这些分离物体接着在由向上流动的气流飘浮的床中的流化颗粒中被支承。涂覆壳体内的温度被合适地监测并控制，以将颗粒和基体加热到期望温度。

当准备开始涂覆过程时，诸如气态烃（例如，丙烷、丙烯、甲烷等或其混合物）的含碳物质被添加到流化气流中。供应的气态混合物通过流量调节阀装置被处理，该流量调节阀装置是操作以大致混合烃和流化气体的供气系统50的一部分。在所述的装置中，被供应的气体向上流动通过中心通路32并且形成涂覆壳体内的大致螺旋形颗粒流动图案；通常，颗粒和基体在该床的中心区域向上流动并且在该床的顶部分散，从而沿管26的内筒形侧壁返回。

这种涂覆操作的主要目的将通常是用热解碳的均匀涂层来涂覆在支承颗粒的流化床中翻腾的小基体的外表面。该床的特征能够是恒定地变化的，这是因为床中的微小颗粒由于发生的涂覆而在尺寸上增大。为了用热解碳来涂覆，能够提供具有足够总表面的一定量小颗粒（例如球体），使得例如在活动涂覆区域中对于每立方厘米的容积将存在例如至少大约70平方厘米的表面。在实施方式中，这种附加颗粒具有大约1500微米或更少的尺寸，其平均尺寸不大于大约800微米。为了保持期望的相当恒定的床特征，小量颗粒通常持续地从该床被移除，并且能够持续地添加新颗粒（其可能尺寸基本上更小）。通过排出管道56可能实现颗粒移除，该排出管道在其侧壁中具有排出孔57，并且进入该管道中的颗粒借助重力掉落通过喷嘴体28中的通路56a。所述颗粒最终穿过支承板25中的孔并且进入其被收集并称重的颗粒移除系统63。如前所述，这些颗粒能够被替换为较小尺寸的颗粒41，该颗粒由颗粒供给器40来供应并且进入流化床的上部区域中。

在所述的实施方式中，涂覆壳体内的流化床的尺寸能够被调节，以便精确地控制被沉积的热解碳的晶体特征。通过借助监测在床中或床下方的较低区域处的点与在床上方的点之间的压差来测量流化床上的压差，能够实现控制。为此，上部压力感测端口70设置在上部嵌件34中，并且下部压力感测端口72设置在喷嘴体28的长通路的末端处。上部端口70和下部端口72能够分别借助管线74和76连接到压力传感器78，以测量在这些端口处的压力并接着将被测量的这两个压力比较以确定其间的差。为了保持这些端口以及管线不存在灰尘、含碳材料等，合适的缓慢惰性气体吹扫流能够被保持通过这两个端口系统。来自压力传感器78的信号能够借助线路84被发送给控制单元86，该控制单元通过借助线路88和90发送信号给颗粒移除系统63和颗粒供给器40来激发合适的调节。控制单元86还控制供气系统50，从而借助线路92发送信号。

在图1中示出了具有用于涂覆小基体111的装置的实施方式，所述小基体被用作矫形植入物，该矫形植入物具有大致半球状壳体或头部113以及杆115的形状，该杆115从该薄壳体或头部的凹形表面的中心区域轴向延伸。虽然头部113不具有完全半球形的形状，但是为了便于说明，该形状被称为半球状，即使该头部的表面仅是球体的部段或部分。在实施方式中，集合这些基体111中的六个，其中这些基体的球形凸表面彼此并置并且其杆115大致设置在彼此相互垂直的三个平面中，这可能产生基体111的总表面的均匀涂覆，这是因为受约束的六个基体组在流化床涂覆区域47中随机地翻腾，例如在图5中示例出的。

通过使用约束笼或保持件117，完成六个基体111彼此处于期望的规则空间取向的维持。在实施方式中，笼117包括六个环119，这些环作为通过一共十二个腿部121彼此互连的三维阵列的一部分被规则地定位。腿部121每个均具有拱形中心部以及短直端部，这些短直端部的每个终端在环上的四个等角度地（即，90度）隔开部位都被固定到其中一个环119。笼117按比例设置使得六个基体111被容纳在其中，其中每个基体的相应杆115突出通过其中一个环119。每个环119的内径定尺寸成以便稍微大于杆115在沿其截头圆锥形表面的相应部位处的外径，其中该环将围绕组件中的杆。

总体布置使得笼的所有部分都不会与被涂覆的植入物111的表面上的任何点恒定地接触。在实施方式中，六个规则空间取向的基体的该布置将通常在流化颗粒床内连续地随机翻腾，使得基体的总表面将均匀地暴露于向上流动的气流。在实施方式中，将存在六个基体111在笼117内的轻微运动，但是这种运动将受限制。任何一个基体沿向内方向的轴向运动通过与例如其所面向的四个球形壳体113中的一个或多个接触而被停止，同时周围的环119松散地约束截头圆锥形杆。基体113沿相反轴线方向的运动会通过其平坦边缘123在四个点中的一个或多个处接触四个腿部121中的一个或多个来满足。基体111绕其轴线自由旋转，这是因为环119定尺寸成在任何时刻都不妨碍杆115绕其轴线的相对旋转。这种相对旋转将会在其中基体可能接触笼或另一基体的点处发生。在这方面，在实施方式中，环119的内径被设计成比截头圆锥形杆115的部位上的直径大大约20-35%、或大在大约25%与30%之间，当基体123的平坦边缘抵靠四个约束腿部121时，该环与该截头圆锥形杆对齐。

在图2中示出了被设计成约束六个上述带杆基体111的保持件或笼127的实施方式。笼127也包括六个环129，这些环由十二个腿部131等距离地定位在三个相互垂直的平面内。不同于保持件117，在保持件127中，腿部131是具有恒定曲率半径的圆或环的部分。与笼117相比，结果是看起来略微更像球形的笼127。如关于笼117的那样，笼127定比例成使得六个基体中的每个能够移位并且绕其轴线在笼内相对旋转但是不能离开笼，或者采用其中两个或更多个基体会在笼上捆绑并且彼此捆绑的位置。

笼117、127由耐受将执行蒸汽沉积过程的温度的任何合适材料制造成。关于热解碳涂覆过程，使用在从大约1200℃至大约2000℃范围内的温度。例如，当使用40%的丙烷和60%的氮气的混合物时，操作温度能够保持在大约1400℃。作为示例，大约20升每分的流率能够被输送通过涂覆机，其中涂覆区域具有大约3.5英寸的内径。钼和钽的合金是用于制造笼的合适材料的示例。虽然该笼能够由圆形截面的金属丝材料形成，如附图中所示的，但是这些笼还能够由各种类型的穿孔、切割和/或弯曲金属片材制成；另选地，这些笼能够被铸造或合适地机加工。

能够使用各种装置以有利于将笼装载有多个基体（例如，六个带杆植入物）。如图2所示的是能够被采用的一种装置；不是将四个腿部131直接紧固到环129a，而是将套筒连接器133附接到环129a，该套筒连接器将可靠地接收并保持腿部131a的终端。因此，采用这种类型的装置，能够将五个基体111装载到笼或保持件127中，接着通过将四个腿部131a的相应端部插入到承口式套筒133中而使得具有延伸穿过环129a的杆115的六个基体能够适配到该笼或保持件中。虽然未示出，但是类似的装置在例如笼117的其他实施方式中也会良好地起作用。

当具有六个带杆植入物111的笼127通过上端被装载到涂覆炉中时，该笼被浸没在流化床中并且连同借助向上流动的气流形成该床的颗粒一起飘浮。该六个基体使得其凸形球面处于彼此面向的规则空间取向，并且基体的轴线全都大致指向由该笼127提供的大致球形壳体的中心。结果，该组件在涂覆沉积进行时在该床中的同时将总体上连续且随机地翻腾。结果是，带杆基体111的全部表面或大致全部表面都大致等同地暴露于向上流动的气流，并且在其整个暴露表面上被大致均匀地涂覆。

在图3和4中描述了保持件或笼139的另一实施方式，该保持件或笼139被设计成支承六个基体141处于相对于彼此规则的空间取向，用于借助蒸汽分解而在流化床中进行涂覆。基体141总体上是半球状中空壳体，每个基体都具有凸形球面143以及从小圆顶壁147向外延伸的大致凹形球面145。

保持件139包括周围框架，该周围框架包括大致沿假想立方体的表面设置的多个笔直部段149。这些笔直部段在其端部通过弧形弯头或弯管151彼此互连，使得这些笔直部段相对于彼此设置成90度的角度。该立方体框架支承六个腿部155，这六个腿部径向向内延伸以使得这六个腿部都指向立方体框架的中心。腿部155的长度成比例，以使得这些腿部每个都在期望内部位置支承一个大致半球状壳体基体141，如图3和4所示的。

能够以期望的任何合适方式来实现每个腿部155的末端与基体的平坦圆形顶壁部段147之间的支承互连。例如，基体141能够配置有在平坦顶壁面147上居中的短盲孔，这些腿部的末端能够压配合到该短盲孔中。另选地，每个腿部155的末端会带螺纹，并且具有适配螺纹的短孔会设置在每个圆形平坦顶壁147的中心。作为另一备选方式，腿部的末端可简单地具有平坦表面，粘结剂层能够被设置在该平坦表面上，该粘结剂层会令人满意地附接到被涂覆的石墨基体上并且耐受热解沉积的高温。

从图3和4应当显而易见的是，六个基体能够被串联地附接到六个腿部155，使得这些基体在空间上规则地取向，并且基体的凸形球面在球体方向上朝向彼此指向。如图3和4所示，当被支承在保持件139内的六个基体141的这种组件通过敞开的上端被装载到涂覆炉中时，该组件将再次被浸没在流化床内并且在其由向上流动的气流飘浮时将连续且随机地翻腾。结果，每个大致半球状壳体基体的整个表面将用被沉积的热解碳或不管任何涂层来均匀地涂覆，以提供均匀的厚度。将不会被涂覆的唯一表面部位当然将是腿部和顶壁之间的小接触区域。然而，如果例如基体是矫形植入物的话，那么该部位将不会是关节表面且因此是不太重要的。因此，很可能是各向同性石墨基体内或其上的孔或其他部位可能保持原样或简单地填充有合适生物相容材料。

图6A和6B是本发明的实施方式的侧视图和透视图。这些附图不意味着是组件附图并且仅仅描述了用于向基体（例如，生物植入物）提供均匀涂层（例如，热解碳）的大致组件。保持件或笼760支承六个基体750处于相对于彼此的规则空间取向，用于借助蒸汽分解而在流化床中进行涂覆。其他实施方式能够包括比六个基体更多或更少的基体，并且同时仍提供这些基体之间的规则取向，这将避免或减轻铅锤取向（且因此不均匀的涂覆）。

在图6A-6B的实施方式中，基体750是大致半球状中空壳体，每个均具有向外延伸到杆751的球面752。保持件760包括周围框架，该周围框架包括主支承件740（在图6B中被遮挡）、基部720、横杆710、圆形块731以及系杆700（见图7A-E）。保持件760能够被制造具有许多笼尺寸，以确保不同尺寸的部件能够充分地移动到该笼内以避免与笼恒定接触（这可能导致由于碳涂覆而与笼熔合）但是不会太松散以致遭受可能影响涂层结构整体性的涂层上的力（由过量的嘎嘎声引起）。

例如，基体每个均受约束，使得任何基体750与笼760的任何部分之间的间距（例如，由图6A中的点A表示）最小化在整个沉积过程期间基体的平移和/或旋转，而不会导致任何基体的恒定接触。同样，基体每个均受约束，使得任何两个基体750之间的间距（例如，用图6B中的点B表示）最小化在整个沉积过程期间基体的平移和/或旋转，而不会导致任何基体的恒定接触。在实施方式中，在基体与最近的笼构件或其他基体之间存在最大为从0.010英寸（例如，在当翻腾时的碰撞期间）至0.500英寸（例如，当基体在笼中但仍未发生翻腾时）的间隙。因此，笼760允许每个基体在沿任何方向随机翻腾不超过0.010至0.500英寸期间“摇动”或游动。这些范围能够确保部件充分地移动以避免与笼的恒定接触但是不会太松散以致遭受可能影响涂层结构整体性的涂层上的力。

笼760是这样的笼实施方式，其包括四个主支承件740、一个基部720、四个横杆710以及二十四个系杆700。每个笼构件例如由0.050"直径的钼制成。然而，其他实施方式不被如此限制。通过首先使用基部720和四个主支承件740组装外部立方体来组装笼760。接下来，四个横杆710分别被附接到立方体的相对角部，由此延伸跨过该立方体的中间部（即，中心芯部）。圆形块730在横杆710的相交处被附接以将这些横杆一起系在立方体的中心处。之后，单个系杆700以对角线的方式附接穿过立方体的一个表面。然后，基体750被放置在格间中，其中杆751从立方体向外指向（当然，其他取向也是可能的，例如该杆向内指向）。然后，另一系杆700平行于第一系杆被附接，其同样穿过立方体的同一表面延伸。然后，第三系杆700相对于前面两个系杆以90度并且穿过立方体的同一表面被附接。接下来，第四系杆700平行于第三系杆被附接并且被附接在该立方体的同一表面上。现杆由四个系杆700“装盒”。然后，上述步骤针对立方体的剩余五个侧面重复进行，以最后包围六个基体。在实施方式中，任何基体750和任何系杆之间的间距能够通过稍微拉动或弯曲其上系杆来调节。不同的构件通过使其端部相对于彼此弯曲而能够被彼此附接。当笼760被装载到涂覆炉中时，该笼将浸没到流化床内并且在其由向上流动的气流飘浮时将大致连续且随机地翻腾。结果，每个植入物的大体上全部表面都将用被沉积的热解碳或不管任何涂层来大致均匀地涂覆，以提供均匀的厚度。

因此，实施方式包括将基体涂覆有均匀厚度的涂层的方法（和/或用于实现此的笼）。该方法包括：（a）供应气态气氛（其包括可热分解的蒸汽）的流以形成流化床（除了待被涂覆的基体外，其可包括或可能不包括颗粒）；（b）提供基体（例如，植入物），其中每个基体具有类似的非对称形状（例如，具有或不具有杆的壳体）；（c）将处于相对于彼此大致静态的取向的基体约束在容器中（即，一些基体运动被允许，但是通常基体保持相对于彼此恒定的取向，如例如在图6A-B中的情况那样）。该非对称形状是就像其不被约束在容器中时的铅锤的形状。这些基体会关于该容器的中心芯部全体均匀地定位。该中心芯部能够被限定为该容器的空间中心部分、容器的重心等。例如，两个相邻基体可能不关于该容器的芯部对称地定位，但是两个相对的基体会关于该容器的芯部对称地定位。“全体地”，在该容器中的全部基体会关于该芯部对称且均匀地间隔开并取向，以便提供随机翻腾并且避免铅锤。然后，该方法能够包括基于基体在容器内的对称趋向而使得基体容器在流化床内随机地翻腾。该容器能够构造成允许每个基体：（i）绕基体的轴线（例如，沿杆751延伸的长轴）枢转；以及（ii）在随机翻腾期间摇动（即，游动），使得基体不与任何其他基体或该容器的任何部分恒定接触（以避免基体对另一基体的熔合或者涂覆容器）。然后，该随机翻腾将有助于在每个基体的大致所有部分上提供大致均匀厚度的涂层。当然，每个基体能够具有这样的几何尺寸状况，该几何尺寸状况妨碍绝对均匀的涂覆（例如，对于蒸汽而言难以渗透的深通道）但是这种不均匀涂覆不会是由铅锤效应引起的。该方法能够具有关于对称线彼此相对地取向的两个基体。例如，这种情况通过图6A的两个基体来满足，这些基体的杆彼此平行但是指向相反的方向。在实施方式中，基体每个均包括具有凸形和凹形表面的壳体部752。

同样，笼760能够制成为具有各种尺寸。在各个实施方式中，各个尺寸（英寸）范围如下：701（0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4）；702（2.25, 2.50, 2.75, 3.00, 3.25, 3.50）, 703（0.09, 0.10, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16）；711（3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0）;713（0.09, 0.10, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16）；712（0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16, 0.17, 0.18）；741和742（2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9）；743（0.09, 0.10, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16）；744（0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16, 0.17, 0.18）；721和723（0.09, 0.10, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16）；724（0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16, 0.17, 0.18）；722（2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9）；732（0.15, 0.17, 0.19, .21, 0.23, 0.25）；以及731（0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7）。

虽然已经描述了本发明的各个实施方式，但是应当理解的是，能够做出对于本领域技术人员显而易见的各种变化和修改而不偏离本发明的范围。例如，虽然已经示出了包括大致半球状中空壳体的基体（例如，适合于诸如肩部植入物的预期矫形植入物），但是可能不能在流化床涂覆机内单独规则地翻腾的其他类型的基体（例如，手指植入物、臀部植入物、心瓣膜、其他心血管植入物等）能够以彼此处于规则空间取向的方式被支承在笼内或由保持件支承，以便提供这样的组件，该组件将连续且随机地翻腾并且因此确保在该组件的外表面上的大致均匀涂覆。虽然已经描述并说明了流化热解碳涂覆方法，但是其他化学蒸汽沉积方法（例如，使用稀释在向上流动以接触飘浮并加热的基体的载体或稀释液中的前体输送气体）能够被用于在基体上沉积涂层（例如，来自合适卤化物、氢化物等的Ti、Ta、W、Si）。所附权利要求书旨在覆盖落入本发明的真实精神和范围内的全部这种修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于在流化颗粒床中涂覆多重基体的方法，其以在每个被涂覆基体表面上获得均匀涂覆厚度的方式在所述多重基体上沉积热解碳，所述方法包括以下步骤：

在壳体内在涂覆区域中建立流化状况的颗粒床，通过供应包括烃的气态气体的向上流使得所述颗粒飘浮；

提供待被涂覆的类似形状和尺寸的基体组；

约束所述基体组彼此关联，以便在空间上一个相对另一个具有固定的取向；

使得受约束的基体组飘浮在所述流化颗粒床中，使得关联的基体在所述床内随机地翻腾；

加热所述流化床至使得所述烃分解以在所述基体组上沉积热解碳的温度；

使得所述基体的表面均匀地暴露给向上的气流，所述热解碳被沉积在所述表面上；以及

贯穿所述基体的所述表面的表面区域沉积均匀厚度的热解碳涂层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基体组包括关于对称线彼此相对地取向的至少两个基体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基体组被约束成相对彼此是规则取向，以便提供当沿三个垂直平面中的任一个观看时相同的视图。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基体每个均包括具有凸形和凹形表面的壳体部。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述凸形和凹形表面是球面的一部分。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述约束被实现以使得任何基体的表面都不与约束固定装置恒定接触。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基体借助在单个位置附接到固定装置而被约束，所述固定装置紧固所述基体在相对彼此的固定取向。

8.一种将基体涂覆有均匀厚度的涂层的方法，所述方法包括：

供应气态气氛的流以形成流化床，所述气态气氛包括可热分解的蒸汽；

提供基体，每个基体均具有类似的非对称形状；

在容器中约束所述基体成相对于彼此处于静态取向，使得这些基体关于所述容器的中心芯部全体均匀地定位；

基于在所述容器中的所述基体的静态取向使在所述流化床内的基体的容器随机地翻腾，其中，所述容器允许每个基体：（a）绕相应基体的轴线枢转；以及（b）在随机翻腾期间摇动，使得所述相应基体不与任何其他基体或所述容器的任何部分恒定接触；以及

基于所述随机翻腾在每个基体的全部表面上提供均匀厚度的涂层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述基体包括关于对称线彼此相对地取向的两个基体。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述基体被约束在静态的取向，以便提供当沿三个垂直平面中的任一个观看时相同的视图。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述基体每个均包括具有凸形和凹形表面的壳体部。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述基体是矫形植入物和心血管植入物中的一种。

13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述容器允许每个基体在所述随机翻腾期间沿任何方向摇动不超过0.6英寸。

14.根据权利要求8所述的方法，其中，每个基体构造成在未被约束在所述容器中的情况下基于所述相应基体的非对称形状在所述流化床内铅锤。

15.一种用于将多重基体涂覆有均匀厚度的涂层的组件，所述组件包括：

基体，所述基体具有待被涂覆的类似非对称形状；以及

容器，所述容器约束这些基体处于相对于彼此静态的取向，使得所述基体关于所述容器的中心芯部全体均匀地定位；其中，所述容器构造成允许每个基体：（a）基于在所述容器中的基体的静态取向而在流动的气态流中随机地翻腾；（b）绕相应基体的轴线枢转；（c）在随机翻腾期间摇动，使得所述相应基体不与任何其他基体或所述容器的任何部分恒定接触；以及（d）基于所述随机翻腾在所述相应基体的全部表面上接收均匀厚度的涂层。

16.根据权利要求15所述的组件，其中，所述基体包括至少六个基体。

17.根据权利要求16所述的组件，其中，所述基体被约束成相对彼此具有规则的取向，以便提供当沿三个垂直平面中的任一个观看时相同的视图。

18.根据权利要求16所述的组件，其中，所述容器构造成允许每个基体在所述随机翻腾期间沿任何方向摇动不超过0.6英寸。

19.根据权利要求16所述的组件，其中，所述容器包括固定装置，所述基体的每个在单个位置被附接到所述固定装置，以紧固所述基体在相对彼此的固定取向。

20.根据权利要求16所述的组件，其中，每个基体构造成在未被约束在所述容器中的情况下基于所述相应基体的非对称形状在所述流化床内铅锤。