CN214712684U - 一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种骨刀，具体为一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀，包括：刀杆以及分别设于刀杆两端的刀头和刀尾；其中所述刀头的表面设置有含有多相AlCrN纳米插入层的高硬度CrAlN保护性涂层结构；本实用新型采用一种含有多相AlCrN纳米插入层的高硬度CrAlN保护性涂层，该纳米多层涂层硬度高，摩擦系数小，抗高温氧化性好；无任何有害成分，安全环保；无任何有害成分，安全环保。

Description

一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀

技术领域

本实用新型涉及一种骨刀，具体为一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀。

背景技术

超声骨刀是基于外科对手术精确性、高效性与安全性的需要而出现的一种新型截骨器械。超声骨刀利用高强度聚焦超声技术，通过超声换能装置，将电能转化为机械能，经高频超声震荡，使工作端所接触的组织细胞内水汽化，蛋白氢键断裂，从而使所接触的骨组织力学结构受到破坏。由于切割黏膜、血管和神经等软组织需要50kHz左右的频率，而超声骨刀的工作频率为25-35kHz，所以该高强度聚焦超声波只破坏特定硬度的骨组织，而对血管和神经等软组织并不具有破坏作用，使手术的创口缩小，手术的精确性、可靠性和安全性都能得到极大的保证。

超声骨刀手术系统越来越多的应用于骨科领域，尤其是脊柱外科中进行腔镜辅助下脊柱微创手术、脊柱畸形截骨手术、颈前路椎间盘手术、单侧椎板成形术、胸椎黄韧带骨化切除术等。

但是由于超声骨刀本身的特殊性，其发展面临着严峻的挑战。超声骨刀在手术中需要对骨组织进行线性切割、磨削及钻孔，所以刀头需要高的硬度和耐磨性以及良好的抗高温氧化性能。现在临床上采用“一次即丢”的措施，这虽然保证了手术的安全性，但增加了手术的费用，减少了患者选择的机会；同时浪费材料，增加制造成本，加重患者经济负担，这些因素都制约了超声骨刀的临床推广。因而在超声骨刀刀头表面涂覆高硬度、高耐磨和抗高温氧化的保护性涂层成为延长刀头的服役寿命的常用方法。

实用新型内容

(一)实用新型目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀。

(二)技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供了一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀，包括：刀杆以及分别设于刀杆两端的刀头和刀尾；

其中所述刀头的表面设置有含有多相AlCrN纳米插入层的高硬度CrAlN保护性涂层结构。

优选的，所述涂层结构由多相化Al80Cr20N层和Cr50Al50N层构成。

优选的，所述涂层结构总厚度为1.5-2.8μm，其中Cr50Al50N层的厚度为4.0-6.0nm，每一多相化Al80Cr20N层的厚度为0.3～1.4nm。

优选的，Cr50Al50N层与多相化Al80Cr20N层呈共格外延生长状。

优选的，所述刀头背部设有锯齿状结构。

优选的，所述刀尾设有空心结构，所述刀杆的端部嵌入所述空心结构内。

本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本实用新型采用一种含有多相AlCrN纳米插入层的高硬度CrAlN保护性涂层，该纳米多层涂层硬度高，摩擦系数小，抗高温氧化性好；无任何有害成分，安全环保；无任何有害成分，安全环保。

附图说明

图1为本实用新型一个视角结构示意图；

图2为本实用新型立体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1-2所示，本实用新型提出的一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀，包括：刀杆2以及分别设于刀杆2两端的刀头1和刀尾3；

其中所述刀头1的表面设置有含有多相AlCrN纳米插入层的高硬度CrAlN保护性涂层结构。

所述涂层结构由多相化Al80Cr20N层和Cr50Al50N层构成。

进一步的，所述涂层结构总厚度为1.5-2.8μm，其中Cr50Al50N层的厚度为4.0-6.0nm，每一多相化Al80Cr20N层的厚度为0.3～1.4nm。

在一个具体的实施例中，Cr50Al50N层与多相化Al80Cr20N层呈共格外延生长状。

在一个可选的实施例中，所述刀头1背部设有锯齿状结构5。

在一个可选的实施例中，所述刀尾3设有空心结构4，所述刀杆2的端部嵌入所述空心结构5内。

需要说明的是，刀头1和刀尾3可以是与刀杆2一体成型，也可以是通过装配/组装结构固定结合。

为了更好的理解本实用新型，下面提供其具体制备步骤：

(一)清洗基体

将经抛光处理后的基体送入超声波清洗机，分别在丙酮和无水乙醇分析纯中利用15～30kHz超声波进行依次清洗5～10min，具体可为25kHz，8分钟；

然后进行离子清洗，在进行离子清洗的过程中，将基体装进真空室，抽真空到6×10-4Pa，然后通入Ar气，维持真空度在2-4Pa，用中频对基体进行为时30min的离子轰击，功率为80-100W；

(二)交替溅射Al80Cr20N层和Cr50Al50N层

将基体置入多靶磁控溅射仪并交替停留在Al80Cr20复合靶和Cr50Al50复合靶之前，在AlCr复合靶中，Al和Cr元素的原子比为80:20，在Cr50Al50复合靶中，Cr和Al元素的原子比为50:50，通过溅射获得由多个Al80Cr20N层和Cr50Al50N层交替叠加的纳米量级多层涂层，通过调整靶功率和沉积时间，控制每一层Cr50Al50N的厚度为4.0～6.0nm，例如5.0nm。每一层多相化Al80Cr20N的厚度为0.3～1.4nm，例如1.0nm。所述的涂层的总厚度为1.5-2.8μm，例如2.0nm。最终获得高硬度CrAlN涂层。

以上所得的含有多相Al80Cr20N纳米插入层的Cr50Al50N涂层具有高硬度，其最大硬度可达39.2GPa，由于多相化Al80Cr20N纳米层插入，使Cr50Al50N的柱状晶细化，产生细晶强化的效果，因此在纳米多层膜共格界面强化机制外，可使Cr50Al50N涂层进一步得到强化。同时由于CrAlN涂层具有很好的热稳定性，使其在高速切削下依旧可以保持高的高硬度、高耐磨性和抗高温氧化性。

本实用新型超声骨刀，具有高硬度、高耐磨性和良好的抗高温氧化性

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀，其特征在于，包括：刀杆(2)以及分别设于刀杆(2)两端的刀头(1)和刀尾(3)；

其中所述刀头(1)的表面设置有含有多相AlCrN纳米插入层的高硬度CrAlN保护性涂层结构。

2.根据权利要求1所述的一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀，其特征在于，所述涂层结构由多相化Al80Cr20N层和Cr50Al50N层构成。

3.根据权利要求2所述的一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀，其特征在于，所述涂层结构总厚度为1.5-2.8μm，其中Cr50Al50N层的厚度为4.0-6.0nm，每一多相化Al80Cr20N层的厚度为0.3～1.4nm。

4.根据权利要求2或3所述的一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀，其特征在于，Cr50Al50N层与多相化Al80Cr20N层呈共格外延生长状。

5.根据权利要求1所述的一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀，其特征在于，所述刀头(1)背部设有锯齿状结构(5)。

6.根据权利要求1所述的一种具有涂覆保护性涂层的超声骨刀，其特征在于，所述刀尾(3)设有空心结构(4)，所述刀杆(2)的端部嵌入所述空心结构(4)内。

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