超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和鈷鉻鉬合金（CoCrMo）是目前臨床應(yīng)用廣泛的人工關(guān)節(jié)材料。關(guān)節(jié)在使用過程中會產(chǎn)生UHMWPE磨屑,可以導致關(guān)節(jié)周圍界膜形成和骨吸收,導致無菌松動,同時金屬腐蝕、金屬磨損顆粒以及金屬的撞擊等產(chǎn)生的金屬離子也會在人體內(nèi)產(chǎn)生一系列化學反應(yīng),影響關(guān)節(jié)使用壽命。為了提高UHMWPE耐磨性,減少磨屑產(chǎn)生,本文利用電子回旋共振（ECR）等離子技術(shù)對UHMWPE進行表面改性；為了研究CoCrMo材料生物摩擦學特性,本文利用電化學的方法檢測金屬的磨損過程；為了評價關(guān)節(jié)頭表面類金剛石（DLC）薄膜改性以及等離子浸沒離子注入（PⅢ）改性對人工關(guān)節(jié)耐磨性的影響,本文利用人工關(guān)節(jié)模擬試驗機評價其耐磨性。本文以氬氣和氧氣為處理氣體,利用ECR等離子體技術(shù)對UHMWPE進行表面改性,利用傅里葉紅外光譜（FTIR）、X射線光電子能譜（XPS）分析材料表面化學成分和結(jié)構(gòu)；利用納米劃痕實驗分析材料表面力學性能；利用循環(huán)式摩擦磨損實驗評價材料摩擦磨損性能；用SEM觀察劃痕和磨痕形貌,分析磨損機制。研究結(jié)果表明,等離子體處理過程在UHMWPE表面形成了C-O、C=O等含氧官能團,增加了材料... 

【文章來源】：西南交通大學四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

人工關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)圖[1]

其中PVD方法主要有真空蒸鍍，濺射沉積，離子鍍等。離子鍍也有多種方法，如空心陰極離子鍍，電弧離子鍍以及磁過濾陰極真空弧沉積(FC、叭)方法。FC、人的工作原理示意圖如圖1一2，它是在真空陰極電弧蒸發(fā)源的后面裝有一個曲線形的磁過濾通道，點弧裝置引燃電弧，電弧等離子體中的電子將呈螺旋線狀的軌跡繞磁力線而通過磁過濾通道，電子的運動對離子形成靜電引力從而引導離子通過過濾通道，由噴射產(chǎn)生的顆粒則被過濾器阻擋掉，因此在磁過濾的出口處可以獲得純度極高、幾乎不含有噴射顆粒、離化率極高的高純離子束。因此相比于其他沉積方法，F(xiàn)C、/A制備的薄膜致密、均勻、質(zhì)量好，且沉積速率高，可大面積沉積，目前，該工藝已經(jīng)在工業(yè)規(guī)模上得到應(yīng)用。A了 eapply……黯’’ 工工工圖1一2磁過濾電弧離子鍍原理

工件處于等離子體源中，可以全方位注入離子，因此該種方法可以實現(xiàn)復雜工件的表面改性處理。等離子體浸沒離子注入設(shè)備的原理如圖1一3所示，設(shè)備由真空室、等離子體源、真空泵組以及高壓脈沖電源組成。在等離子體注入過程中，真空室中的工作氣體通過射頻電容禍合方式電離成等離子體，然后在工件上相對于真空室壁施加負偏壓，這樣電子流向真空室壁，而大質(zhì)量的離子則相對靜止，于是在工件周圍形成一層較厚的正離子鞘層，正離子在強電場作用下獲得巨大能量，高速入射到工件表層，從而形成離子注入過程。 RFPowersuPPly Substrateho!derInsulateeyl TurbomolecularPumP圖1一3等離子體浸沒離子注入設(shè)備的原理等離子體浸沒離子注入技術(shù)在金屬材料表面處理方面有廣泛的應(yīng)用，氮離子注入在金屬材料可在材料表面形成新的氮化物，這些氮化相是提高材料表面顯微硬度、耐


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