CN104494229A - 一种抗菌耐磨纳米复合涂层及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌耐磨纳米复合涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种抗菌耐磨纳米复合涂层及其制备方法涉及纳米复合涂层制备领域。一种具备自动杀菌功能，硬度高耐磨损的纳米复合涂层MeCuN，采用物理气相沉积技术(包括磁控溅射和电弧离子镀)在要求具备抗菌功能的工件表面沉积MeCuN涂层，该涂层表面分布有纳米尺度的Cu颗粒，利用纳米Cu颗粒表面自由能高，比表面积大的特点，不需杀菌材料及太阳光等额外条件，能够自动杀灭工件表面超过99％以上的细菌。该涂层以硬质氮化物陶瓷涂层为基，因此具有很高的硬度，具有较高的耐磨损性能，可以用在需要长时间杀菌的场合，如手术刀等医疗器械，洗菜盆等厨房用具，不锈钢扶手等公共交通工具。该涂层厚度约几个微米，因此不改变工件的尺寸，可用于精密设备的表面抗菌处理。

Description

一种抗菌耐磨纳米复合涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及工件表面处理技术领域，具体地说是一种具有自动杀菌功能的掺铜过渡族金属氮化物(以下简称MeCuN)纳米复合硬质涂层及其制备方法。
背景技术
生活水平的提高使得人们更加重视日常生活中的安全卫生。而随着城市化的进程发展，城市人口密度越来越高，通过细菌传播病毒的隐患越来越高。公共场合病毒传播的几率更大，为病毒的传播提供了非常有利的温床。公交车，地铁等公共交通工具是人流密集，易于传播病毒的途径，因此现在已需要对上述交通工具进行定期杀毒处理，而人们在乘坐公共交通工具后都会及时清洁手部卫生。家庭生活中的安全卫生也逐渐受到人们的重视。基于病由口入的常识，以洗菜盆为代表的厨房用具卫生更加受到人们的重视，由于洗菜盆接触饭菜材料，同时处于潮湿的环境，易于细菌的滋生，采用杀毒剂进行清除又会导致人们对于杀毒剂是否安全的顾虑。以上原因都促进了抗菌涂层技术的发展。
对工件进行抗菌处理，尤其在工件表面涂覆抗菌涂层是现在使用较多的方法。采用的抗菌涂层方法有很多，比如电镀银(Ag)涂层。Ag具有非常的杀菌功能，在很长的时间里面人们已经广泛的应用Ag的这种功能，由于Ag的成本较高，由此限制了其在日常生活中的广泛应用。电镀Ag可以在金属工件表面获得几十个微米厚的Ag层，物理气相沉积技术的出现，使得人们可以在工件表面沉积一层几个微米薄的Ag层，从而降低了其成本，扩大了Ag的应用范围。但要大规模的应用，其成本仍然相对较高。而Cu同样具有杀菌效果，尤其是纳米尺度的Cu具备非常好的杀菌功能，其成本相比Ag来说很低，结合这两方面的优势，Cu成为非常具有潜力的杀菌材料。
综合来说，目前制备杀菌涂层的上述方法存在诸多不利因素，要么方法本身存在环境污染问题，比如电镀产生大量废水；要么成本比较高，比如Ag涂层；要么某些场合对涂层的要求比较高，一般方法无法使用，比如医疗器械手术刀属于精密设备，对其进行表面处理不能改变其尺寸及锋利程度。
抗菌涂层要获得广泛应用，进入日常生活，需要一种适用性强，成本低，杀菌效率高的涂层和制备技术。
发明内容
本发明为了解决工件表面具有高效自动杀菌功能，硬度高耐磨损的涂层问题，提供了一种高效杀菌低成本MeCuN纳米复合涂层及其制备方法。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种MeCuN纳米复合涂层，其特征在于：在基体表面依次金属Me层，氮化物MeN层和MeCuN层。所说的基体指需要进行表面改性的金属材料。
金属Me层指过渡族金属Me金属层，可以选择Ti或Zr，金属Me层一侧与基体连接，另一侧与MeN层连接。金属Me层的厚度约几十到几百纳米(nm)。
氮化物MeN层指由过渡族金属Me与氮(N)反应生成的MeN层。MeN层一侧与金属Me层连接，另一侧与MeCuN层连接。MeN层中的元素Me与金属Me层中的元素相同。氮化物MeN层的厚度约几十到几百纳米。
MeCuN层指由氮化物MeN与金属Cu形成的复合涂层。MeCuN层一侧与MeN层连接，另一侧是具有杀菌功能的工作面。MeCuN中的元素Me与金属Me层和氮化物MeN层中元素相同。MeCuN层的厚度约几百纳米到若干微米。
铜(Cu)既可以是纯Cu，也可以掺杂1～5％的银(Ag)。含有Ag的纳米复合涂层用MeCu(Ag)N表示。
MeCuN层的微观组织结构是由纳米尺度的MeN晶粒(以后简称MeN纳米晶)和金属Cu组成的纳米复合结构。
MeCuN层中MeN纳米晶成柱状，金属Cu位于纳米晶粒间的晶界。
MeCuN层中MeN纳米晶长度方向尺寸介于几十纳米到几百纳米之间，侧向方向尺寸在若干纳米到几十纳米之间。
MeCuN层中，金属Cu在MeCuN中的原子百分比在10％～25％之间。
MeCuN层中，采用X射线衍射(以后简称XRD)测试MeCuN相组成，可以检测到MeN与Cu相存在。
采用纳米压入法测试MeCuN涂层的硬度，在10mN载荷下，MeCuN纳米硬度在不小于15GPa。
MeN层中Me原子百分比在50～75％之间，其余为N。
所说的MeCuN纳米复合涂层的制备方法，其特征在于：
(1)基材清洗，去除基材表面的油污。
(2)真空室内氩离子溅射清洗：向真空室内通入氩气，开启偏压电源，氩气电离，在偏压的作用下轰击基体。
(3)离子源清洗。通入氩气，开启离子源产生辉光放电进行清洗。
(4)制备金属Me层。开启Me溅射靶，溅射金属Me在基体表面形成金属层。
(5)制备氮化物MeN层。开启Me溅射靶的同时，通入氮气N2，在金属Me层上沉积得到MeN层。
(6)制备MeCuN层或MeCu(Ag)N层。开启Me溅射靶并且通入氮气(N2)的同时，开启Cu、或者还开启Ag溅射靶，在氮化物MeN层上沉积得到MeCu(Ag)N陶瓷层。
(7)冷却和出炉：镀膜完毕后让工件在真空室内冷却到100℃以下，取出工件。
(8)真空退火。将已沉积涂层的工件放入真空热处理炉中，在300～450℃保温1～2h，随炉冷却到室温，取出工件，即得。
进一步，制备所述MeCuN层或MeCu(Ag)N层时，所述溅射靶原子百分比纯度不低于99.9％。
进一步，在真空室内氩离子溅射清洗时，真空度在1～3Pa之间，偏压电源1000V～1200V之间。
进一步，在离子源溅射清洗时，真空度在0.3～0.6Pa之间，离子源功率200W～400W之间。
在沉积金属Me层，氮化物MeN层和MeCuN工作层的过程中，磁控溅射源选择脉冲电源，脉冲电压300～1000V，脉冲频率20Hz～300Hz；
在沉积金属Me层时，真空度在0.3～0.7Pa之间，时间10～15min。
在沉积氮化物MeN层时，真空度在0.3～0.7Pa之间，氮气分压0.01～0.03Pa，负偏压在100V～500V之间。时间5～10min。
在沉积MeCuN层或MeCu(Ag)N时，真空度在0.3～0.7Pa之间，氮气分压0.01～0.03Pa，负偏压在100V～500V之间，离子源功率200W～500W之间，沉积时间60～120min。综上所述，本发明利用磁控溅射技术，通过调控涂层成分，优化工艺参数，沉积得到了MeCuN自动杀菌纳米复合硬质涂层，与现有抗菌涂层相比，具有如下优点:
①与采用电镀或者物理气相沉积Ag涂层相比，涂层的硬度显著提高，由此可将其用于需要耐磨损的场合。MeCuN涂层以氮化物MeN为基，MeN属于氮化物陶瓷材料，陶瓷硬度显著高于金属的硬度，由此MeN涂层的硬度高于Ag。掺入5％～25％的 金属Cu后，涂层的硬度降低，但仍高于金属Ag涂层。
②涂层的成本降低。MeCuN涂层的组员有Me，Cu和N，相比Ag其成本低。同时MeCuN涂层厚度很小，只有若干个微米，与电镀制备至少几十个微米的Ag涂层来说，其成本显著降低。
③磁控溅射技术是一种没有污染的技术，不产生废水和废气。电镀会产生大量的污水，会污染环境。
④过渡族金属具有非常好的生物相容性，例如Ti是常用人体植入体材料。MeCuN涂层的组元都是生物相容性好的元素。
附图说明
图1是具体实施例一中制备TiCuN纳米复合涂层的组成示意图。
图2是具体实施例一中制备TiCuN纳米复合涂层的硬度曲线。
图3是具体实施例二中制备ZrCuN纳米复合涂层的硬度曲线。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例一： 
在本实施例中，以不锈钢306为基体，采用磁控溅射技术沉积TiCuN涂层，以赋予不锈钢表面自动杀菌性能。具体制备过程如下：
(1)不锈钢的初步清洗：使用金属清洗剂超声波清洗试样15分钟后自来水冲洗，然后迅速在去离子水中漂洗，之后放入质量百分比浓度为0.5％稀HCl中表面活化2分钟，再次漂洗后在丙酮中超声波清洗15分钟，烘干后放入真空室。
(2)真空室氩气溅射清洗：加热至250℃后，向真空室内通入氩气(体积百分比>99.99％)，使真空室内气压升至1.0Pa。此时开启偏压电源，在负偏压为800V的作用下，氩气放电产生等离子体，在偏压的作用下轰击基体，轰击清洗15分钟。
(3)离子源清洗：通入氩气至真空度0.3Pa，开启离子源功率200W，负偏压500V，清洗15分钟。
(4)沉积金属Ti层：通入氩气至真空度0.3Pa，开启Ti溅射靶，溅射沉积Ti金属层10分钟。基体负偏压200V，溅射电流2A，脉冲电压500V，脉冲频率100Hz，离子源功率300W。
(5)沉积氮化物TiN层：通入氩气至真空度0.3Pa，开启Ti溅射靶的同时，通入N2，N2气分压0.01Pa，利用Ti与N反应生成TiN，沉积TiN层5分钟。基体负偏压200V，溅射电流2A，脉冲电压500V，脉冲频率100Hz，离子源功率300W。
(6)沉积TiCuN层：通入氩气和氮气，氩气分压0.3Pa，氮气分压0.01Pa，同时开启Ti溅射靶和Cu溅射靶，沉积TiCuN纳米复合涂层。基体负偏压200V，Ti靶溅射电流2A，脉冲电压500V，脉冲频率100Hz，Cu靶溅射电流0.2A，脉冲偏压260V，脉冲频率50Hz，离子源功率300W，时间120分钟。
(7)冷却和出炉：到时间后，关闭Ti和Cu溅射靶，关闭Ar和N2气。让工件在真空室内冷却到100℃以下，取出工件。
(8)真空退火：真空热处理炉加热到300℃，将已沉积涂层的工件放入真空热处理炉，保温1h，随炉冷却至室温，取出工件，即得。
(9)对所制备的TiCuN纳米复合涂层进行性能测试：
能谱测试分析TiCuN成分，其原子比为Ti0.52Cu0.25N0.23。
采用纳米压入仪测定纳米压入硬度。图2为纳米压入曲线，由此得到该纳米复合涂层硬度为17GPa。
测试涂层的杀菌性能，涂层能杀灭99％的大肠杆菌细菌。
实施例二： 
在本实施例中，以高速钢为基体，采用磁控溅射技术沉积ZrCuN涂层，以赋予高速钢表面自动杀菌性能。具体制备过程如下：
(1)高速钢的初步清洗：使用金属清洗剂超声波清洗试样15分钟后自来水冲洗，然后迅速在去离子水中漂洗，之后放入0.75％稀H3PO4中表面活化2分钟，再次漂洗后在丙酮中超声波清洗15分钟，烘干后放入真空室。
(2)真空室氩气溅射清洗：加热至400℃后，向真空室内通入氩气(体积百分比>99.99％)，使真空室内气压升至3.0Pa。此时开启偏压电源，在负偏压为1200V的作用下，氩气放电产生等离子体，在偏压的作用下轰击基体，轰击清洗15分钟。
(3)离子源清洗：通入氩气至真空度0.7Pa，开启离子源功率400W，负偏压500V，清洗15分钟。
(4)沉积金属Zr层：通入氩气至真空度0.7Pa，开启Zr溅射靶，溅射沉积Zr金属层10分钟。基体负偏压200V，溅射电流2A，脉冲电压500V，脉冲频率100Hz， 离子源功率400W。
(5)沉积氮化物ZrN层：通入氩气至真空度0.7Pa，开启Zr溅射靶的同时，通入N2，N2气分压0.01Pa，利用Zr与N反应生成ZrN，沉积ZrN层5分钟。基体负偏压200V，溅射电流2A，脉冲电压500V，脉冲频率100Hz，离子源功率400W。
(6)沉积ZrCuN层：通入氩气和氮气，氩气分压0.7Pa，氮气分压0.03Pa，同时开启Zr溅射靶和Cu溅射靶，沉积ZrCuN纳米复合涂层。基体负偏压200V，Zr靶溅射电流2A，脉冲电压550V，脉冲频率100Hz，Cu靶溅射电流0.15A，脉冲偏压260V，脉冲频率50Hz，离子源功率500W，时间120分钟。
(7)冷却和出炉：到时间后，关闭Zr和Cu溅射靶，关闭Ar和N2气。让工件在真空室内冷却到100℃以下，取出工件。
(8)真空退火：真空热处理炉加热到300℃，将已沉积涂层的工件放入真空热处理炉，保温1h，随炉冷却至室温，取出工件，即得。
(9)对所制备的ZrCuN纳米复合涂层进行性能测试：
能谱测试分析ZrCuN成分，其原子比为Zr0.57Cu0.14N0.29。
采用纳米压入仪测定纳米压入硬度。图3为纳米压入曲线，由此得到该纳米复合涂层硬度为20GPa。
测试涂层的杀菌性能。涂层能杀灭99％的大肠杆菌细菌
实施例三： 
在本实施例中，以高速钢为基体，采用磁控溅射技术沉积ZrCu(Ag)N涂层，以赋予高速钢表面自动杀菌性能。具体制备过程如下：
(1)高速钢的初步清洗：使用金属清洗剂超声波清洗试样15分钟后自来水冲洗，然后迅速在去离子水中漂洗，之后放入0.75％稀H3PO4中表面活化2分钟，再次漂洗后在丙酮中超声波清洗15分钟，烘干后放入真空室。
(2)真空室氩气溅射清洗：加热至400℃后，向真空室内通入氩气(体积百分比>99.99％)，使真空室内气压升至2.0Pa。此时开启偏压电源，在负偏压为1000V的作用下，氩气放电产生等离子体，在偏压的作用下轰击基体，轰击清洗15分钟。
(3)离子源清洗：通入氩气至真空度0.6Pa，开启离子源功率400W，负偏压500V，清洗15分钟。
(4)沉积金属Zr层：通入氩气至真空度0.6Pa，开启Zr溅射靶，溅射沉积Zr金 属层10分钟。基体负偏压200V，溅射电流2A，脉冲电压500V，脉冲频率100Hz，离子源功率400W。
(5)沉积氮化物ZrN层：通入氩气至真空度0.6Pa，开启Zr溅射靶的同时，通入N2，N2气分压0.01Pa，利用Zr与N反应生成ZrN，沉积ZrN层5分钟。基体负偏压200V，溅射电流2A，脉冲电压500V，脉冲频率100Hz，离子源功率400W。
(6)沉积ZrCu(Ag)N层：通入氩气和氮气，氩气分压0.6Pa，氮气分压0.01Pa，同时开启Zr溅射靶，Cu溅射靶和Ag溅射靶，沉积ZrCu(Ag)N纳米复合涂层。基体负偏压200V，Zr靶溅射电流2A，脉冲电压550V，脉冲频率100Hz，Cu靶溅射电流0.15A，脉冲偏压260V，脉冲频率50Hz，Ag靶溅射电流0.1A，脉冲偏压200V，脉冲频率50Hz。离子源功率400W，时间120分钟。
(7)冷却和出炉：到时间后，关闭Zr，Cu和Ag溅射靶，关闭Ar和N2气。让工件在真空室内冷却到100℃以下，取出工件。
(8)真空退火：真空热处理炉加热到300℃，将已沉积涂层的工件放入真空热处理炉，保温1h，随炉冷却至室温，取出工件，即得。
(9)对所制备的ZrCu(Ag)N纳米复合涂层进行性能测试：
能谱测试分析ZrCu(Ag)N成分，其原子比为Zr0.48Cu0.13Ag0.05N0.34。
测试涂层的杀菌性能。涂层能杀灭99.5％的大肠杆菌细菌。

Claims (9)

1.一种抗菌耐磨纳米复合涂层，其特征在于：在基体表面依次金属Me层，氮化物MeN层和MeCuN层；所说的基体为金属材料；金属Me层指过渡族金属；MeCuN中的元素Me与金属Me层和氮化物MeN层中元素相同；MeCuN层中，金属Cu在MeCuN中的原子百分比在10％～25％之间；Me原子百分比在52％～57％，其余为N；MeN层中Me原子百分比在50～75％之间，其余为N。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌耐磨纳米复合涂层，其特征在于:
金属Me为Ti或Zr，金属Me层的厚度为几十到几百纳米。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌耐磨纳米复合涂层，其特征在于:
氮化物MeN层指由过渡族金属Me与氮反应生成的MeN层，氮化物MeN层的厚度约几十到几百纳米。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌耐磨纳米复合涂层，其特征在于:
MeCuN层指由氮化物MeN与金属Cu形成的复合涂层，MeCuN层的厚度约几百纳米到若干微米。
5.根据权利要求4所述的一种抗菌耐磨纳米复合涂层，其特征在于:
MeCuN层中的Cu将其所占的原子百分比替换为原子百分比未1～5％的银，含有Ag的纳米复合涂层用MeCu(Ag)N表示。
6.制备权利要求1-5任意一项的一种硬韧纳米复合ZrAlCuN涂层的方法，其特征在于步骤如下：
(1)基材清洗，去除基材表面的油污；
(2)真空室内氩离子溅射清洗：向真空室内通入氩气，开启偏压电源，氩气电离，在偏压的作用下轰击基体；
(3)离子源清洗：通入氩气，开启离子源产生辉光放电进行清洗；
(4)制备金属Me层：开启Me溅射靶，溅射金属Me在基体表面形成金属层；
(5)制备氮化物MeN层：开启Me溅射靶的同时，通入氮气N2，在金属Me层上沉积得到MeN层；
(6)制备MeCuN层或MeCu(Ag)N层：开启Me溅射靶并且通入氮气的同时，开启Cu、或者还开启Ag溅射靶，在氮化物MeN层上沉积得到MeCuN层MeCu(Ag)N陶瓷层；
(7)冷却和出炉：镀膜完毕后让工件在真空室内冷却到100℃以下，取出工件；
(8)真空退火：将已沉积涂层的工件放入真空热处理炉中，在300～450℃保温1～2h，随炉冷却到室温，取出工件，即得；
在沉积金属Me层，氮化物MeN层和MeCuN或MeCu(Ag)N层的过程中，磁控溅射源选择脉冲电源，脉冲电压300～1000V，脉冲频率20Hz～300Hz，
在沉积金属Me层时，真空度在0.3～0.7Pa之间，时间10～15min；
在沉积氮化物MeN层时，真空度在0.3～0.7Pa之间，氮气分压0.01～0.03Pa，负偏压在100V～500V之间；时间5～10min；
在沉积MeCuN层或MeCu(Ag)N层时，真空度在0.3～0.7Pa之间，氮气分压0.01～0.03Pa，负偏压在100V～500V之间，离子源功率200W～500W之间，沉积时间60～120min。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
制备所述MeCuN层或MeCu(Ag)N层所述溅射靶原子百分比纯度不低于99.9％。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
在真空室内氩离子溅射清洗时，真空度在1～3Pa之间，偏压电源1000V～1200V之间。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
在离子源溅射清洗时，真空度在0.3～0.6Pa之间，离子源功率200W～400W之间。
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CN (1) CN104494229B (zh)

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106108341A (zh) * 2016-08-15 2016-11-16 浙江诗杭电器有限公司 一种吹风机
CN106498392A (zh) * 2016-11-03 2017-03-15 北京工商大学 一种含银的氮化钛/铜纳米多层抗菌膜及其制备工艺
CN106756842A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 安徽宝恒新材料科技有限公司 一种提高不锈钢机械性能的处理方法
CN106890367A (zh) * 2017-03-29 2017-06-27 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层手术刀及其制备方法
CN106917089A (zh) * 2017-03-29 2017-07-04 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层麻醉针及其制备方法
CN106924811A (zh) * 2017-03-24 2017-07-07 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层人工关节及其制备方法
CN106947971A (zh) * 2017-03-29 2017-07-14 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层电刀用刀头、其制备方法及电刀
CN106947972A (zh) * 2017-03-29 2017-07-14 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层骨针及其制备方法
CN107058938A (zh) * 2017-03-29 2017-08-18 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层手术剪及其制备方法
CN107059006A (zh) * 2017-03-24 2017-08-18 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层骨骼支架及其制备方法
CN108018529A (zh) * 2017-11-09 2018-05-11 南京工业大学 一种铝基燃料电池双极板表面复合涂层及其制备方法
CN108070829A (zh) * 2016-11-18 2018-05-25 中国科学院金属研究所 一种Ti-Cu-N纳米复合抗菌涂层及其制备方法
CN108866489A (zh) * 2017-05-16 2018-11-23 中国科学院金属研究所 一种具有抗菌功能的钛合金纳米涂层及其制备方法
CN109778121A (zh) * 2017-11-15 2019-05-21 中国科学院金属研究所 一种Zr-Cu-N纳米复合耐磨抗菌涂层及其制备方法
CN110643939A (zh) * 2018-06-27 2020-01-03 蒸汽技术公司 铜基抗菌pvd涂层
CN111041433A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 成都迈德克科技有限公司 医用含铜复合涂层及其制备方法
CN111500977A (zh) * 2019-12-17 2020-08-07 麦福枝 一种在金属上生产具有碳氮化钛载体层杀菌膜的方法
JP2020526682A (ja) * 2017-07-18 2020-08-31 納獅新材料有限公司Ｎａｘａｕ Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． 機能性複合粒子を有する繊維布及びその製造方法
CN112899619A (zh) * 2021-01-19 2021-06-04 绍兴佳卓新材料科技有限公司 一种高硬耐磨蚀抗菌纳米复合涂层及其制备方法
CN113322436A (zh) * 2021-04-23 2021-08-31 惠州学院 一种纳米复合WN-Cu涂层及其制备方法和应用
CN113463025A (zh) * 2021-07-20 2021-10-01 吴慧钏 表面具有金属抗菌复合膜的金属制品及其制造方法
CN113699784A (zh) * 2021-08-12 2021-11-26 广东欣丰科技有限公司 一种具有防紫外线功能的面料及其制备方法和应用

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210352907A1 (en) * 2020-05-13 2021-11-18 Vapor Technologies, Inc. Antimicrobial cu-based topcoat

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103160783A (zh) * 2013-03-26 2013-06-19 沈阳金锋特种刀具有限公司 一种TiCuN纳米复合涂层及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103160783A (zh) * 2013-03-26 2013-06-19 沈阳金锋特种刀具有限公司 一种TiCuN纳米复合涂层及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
穆静静等: "多弧离子镀TiN/Cu纳米复合多层膜致硬机理的探讨", 《热加工工艺》, vol. 37, no. 8, 31 August 2008 (2008-08-31), pages 16 - 1 *

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106108341A (zh) * 2016-08-15 2016-11-16 浙江诗杭电器有限公司 一种吹风机
CN106498392A (zh) * 2016-11-03 2017-03-15 北京工商大学 一种含银的氮化钛/铜纳米多层抗菌膜及其制备工艺
CN106498392B (zh) * 2016-11-03 2018-09-14 北京工商大学 一种含银的氮化钛/铜纳米多层抗菌膜及其制备工艺
CN108070829A (zh) * 2016-11-18 2018-05-25 中国科学院金属研究所 一种Ti-Cu-N纳米复合抗菌涂层及其制备方法
CN106756842A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 安徽宝恒新材料科技有限公司 一种提高不锈钢机械性能的处理方法
CN106756842B (zh) * 2016-12-16 2019-03-15 安徽宝恒新材料科技有限公司 一种提高不锈钢机械性能的处理方法
CN107059006A (zh) * 2017-03-24 2017-08-18 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层骨骼支架及其制备方法
CN106924811A (zh) * 2017-03-24 2017-07-07 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层人工关节及其制备方法
CN106947972A (zh) * 2017-03-29 2017-07-14 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层骨针及其制备方法
CN106890367A (zh) * 2017-03-29 2017-06-27 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层手术刀及其制备方法
CN107058938A (zh) * 2017-03-29 2017-08-18 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层手术剪及其制备方法
CN106947971A (zh) * 2017-03-29 2017-07-14 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层电刀用刀头、其制备方法及电刀
CN106917089A (zh) * 2017-03-29 2017-07-04 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层麻醉针及其制备方法
CN108866489B (zh) * 2017-05-16 2020-05-19 中国科学院金属研究所 一种具有抗菌功能的钛合金纳米涂层及其制备方法
CN108866489A (zh) * 2017-05-16 2018-11-23 中国科学院金属研究所 一种具有抗菌功能的钛合金纳米涂层及其制备方法
JP7122368B2 (ja) 2017-07-18 2022-08-19 納獅新材料有限公司 機能性複合粒子を有する繊維布及びその製造方法
JP2020526682A (ja) * 2017-07-18 2020-08-31 納獅新材料有限公司Ｎａｘａｕ Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． 機能性複合粒子を有する繊維布及びその製造方法
EP3656913A4 (en) * 2017-07-18 2021-01-20 Naxau New Materials Co., LTD. FIBER FABRIC WITH FUNCTIONAL COMPOSITE PARTS AND MANUFACTURING PROCESSES FOR IT
CN108018529A (zh) * 2017-11-09 2018-05-11 南京工业大学 一种铝基燃料电池双极板表面复合涂层及其制备方法
CN109778121A (zh) * 2017-11-15 2019-05-21 中国科学院金属研究所 一种Zr-Cu-N纳米复合耐磨抗菌涂层及其制备方法
CN109778121B (zh) * 2017-11-15 2021-01-08 中国科学院金属研究所 一种Zr-Cu-N纳米复合耐磨抗菌涂层及其制备方法
CN110643939A (zh) * 2018-06-27 2020-01-03 蒸汽技术公司 铜基抗菌pvd涂层
EP4306679A3 (en) * 2018-06-27 2024-04-03 Vapor Technologies, Inc. A coated substrate
CN111500977A (zh) * 2019-12-17 2020-08-07 麦福枝 一种在金属上生产具有碳氮化钛载体层杀菌膜的方法
CN111041433B (zh) * 2019-12-31 2022-03-15 成都迈德克科技有限公司 医用含铜复合涂层及其制备方法
CN111041433A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 成都迈德克科技有限公司 医用含铜复合涂层及其制备方法
CN112899619A (zh) * 2021-01-19 2021-06-04 绍兴佳卓新材料科技有限公司 一种高硬耐磨蚀抗菌纳米复合涂层及其制备方法
CN113322436A (zh) * 2021-04-23 2021-08-31 惠州学院 一种纳米复合WN-Cu涂层及其制备方法和应用
CN113463025A (zh) * 2021-07-20 2021-10-01 吴慧钏 表面具有金属抗菌复合膜的金属制品及其制造方法
CN113699784A (zh) * 2021-08-12 2021-11-26 广东欣丰科技有限公司 一种具有防紫外线功能的面料及其制备方法和应用

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