專利名稱：用于提供導(dǎo)電性無定形不粘涂層的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在室溫或接近室溫下，給多種能因此而受益的材料提供導(dǎo)電性不粘涂層(conductive non-stick coating)的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及這樣的方法與設(shè)備，用來將導(dǎo)電性不粘涂層涂布到不同的材料上，同時用來提供各種實施形式得以利用種種涂層性質(zhì)，包括生物匹配性、撓性、不透射線性、抗擴(kuò)散性、抗磨與抗侵蝕性、硬性、疏水能力或親水能力、對多種材料的粘附性、滅菌能力以及化學(xué)惰性與穩(wěn)定性。
本發(fā)明的開發(fā)溯源于為了改進(jìn)用于燒灼法和其他醫(yī)療方法的電手術(shù)器械，以及為長壽命的可植入血泵提生物匹配涂層，例如已發(fā)布有這樣的先有美國專利，它們涉及到種種電手術(shù)刀，而其刀刃涂有不粘涂層，這樣的刀片會因不粘涂層中的小孔帶來不利影響，而這些小孔有時則是有意形成的，用以確保沿著刀刃有導(dǎo)電性。但刀片金屬表面的暴露是不利的，會造成燒焦的組織粘到這樣的區(qū)域上。結(jié)果使刀片很快地成為不導(dǎo)電的，最后報廢。
為了改進(jìn)這種刀片，授予Blonch的美國專利No.4785807(以后簡稱’807專利)公開了一種電手術(shù)刀，它的刀刃經(jīng)過研磨或腐蝕處理，而在此腐蝕處理過的刀刃上涂有不粘的氟代烴涂料涂層。不粘材料的涂層覆蓋此刀片的表面區(qū)，用以消除或減少燒焦的組織粘附到刀片上。通過消除先有技術(shù)刀片上不粘涂層中的小孔，這樣的刀片能較好地抑制燒焦組織的堆聚。但’807專利的一個主要缺點是這種不粘涂層并非特別耐用，經(jīng)重復(fù)使用后將磨耗掉。實際上，這部分是由于此種不粘和非導(dǎo)電的涂層具有絕緣性，同時必須很薄以使射頻能量可通過不粘涂層而到達(dá)組織以進(jìn)行切除或燒灼。
’807專利所述刀片中的另一缺點是這種不粘涂層不具撓性。電手術(shù)刀片這樣就不能彎曲而嚴(yán)重地限制了外科醫(yī)生在使用此種刀片作外科手術(shù)時的隨意性，此外，這種電手術(shù)刀的彎曲會造成不粘涂層碎裂。于是此電手術(shù)刀就會很快地由于其腐蝕處理過的金屬暴露而堆集上燒焦的組織，從而喪失掉此不粘涂層的任何優(yōu)點。
’807專利的不粘涂層還具體描述為是特氟隆(TM)。特氟隆(TM)的性質(zhì)使之在切割或燒灼中需要用高的電流，這是由于必須讓電流通過特氟隆(TM)到過組織。但讓電流不斷地流通最終將擊穿特氟隆(TM)而在其涂層上留下小孔或其他缺陷。然后，燒焦的組織便開始粘附到特氟隆(TM)之下的暴露金屬表面上。此外，電流由于常會集中到金屬已暴露的位置處而不再均勻地流過刀片。
利用特氟隆(TM)的現(xiàn)有技術(shù)的電手術(shù)刀的另一問題是，加熱中會不利地?fù)舸┨胤《尫懦鰵怏w氟。這種氣體危害著病人與外科作業(yè)人員。
上面的信息還引出了其他不粘涂層的一些問題，但這些問題卻具體關(guān)系到在把不粘涂層用于外科器械上時所涉及的組織。事實上，本發(fā)明有眾多的其他實施形式能夠有利于原先開發(fā)的導(dǎo)電不粘涂層的特征，來解決關(guān)系到電手術(shù)器械、血泵與其他醫(yī)療裝置等的問題。
對于由不能良好或理想地與人體組織起反應(yīng)的材料制得的現(xiàn)有醫(yī)療裝置，還存在其他的問題。例如，移植片固定物會造成感染與血栓形成的問題，同時還會有潤滑的問題。移植片固定物經(jīng)過一段時間后還會結(jié)塊，而人體會在移植片固定物周圍形成疤痕組織。生物匹配的涂層具有更大的潤滑性，使用時具有足夠的撓性以隨移植片固定物伸展。移植片固定物還會粘附到用來插入它們的導(dǎo)管上。
導(dǎo)管本身也有潤滑問題，它們有可能很難插入，特別是在其很長時。它們還會由于會變得膠粘而難以取出。用于導(dǎo)管上的現(xiàn)有涂層常不會保持于導(dǎo)管上，或具有生物匹配性或具有潤滑性，但不具備兩者，生物不匹配涂層常常是非撓性的，不能應(yīng)用于撓性的塑料件如導(dǎo)管上。插入時的摩擦還會去掉生物上的聚合物涂層，而當(dāng)暴露于流動中的流體如血液中時也會沖洗掉這種涂層。導(dǎo)管的前端和插入點也常會是血凝塊的位置。這類問題對于氣囊式導(dǎo)管尤為嚴(yán)重，這時的氣囊會粘附到組織或裂開的部位上，將潛在有危險的氣體釋入人體內(nèi)。
同樣重要的問題是，應(yīng)知絕大多數(shù)導(dǎo)管采用不透射線的金屬等以由X射線圖像來指明導(dǎo)管位置。這種金屬帶會不利地造成導(dǎo)管卷曲。此金屬帶已知會沿導(dǎo)管的長向滑動，導(dǎo)致對體內(nèi)導(dǎo)管位置的誤讀。提供了不透射線性的金屬帶通常很大，會給導(dǎo)管的插入和取出帶來問題，這樣的金屬帶還會刺激和損傷導(dǎo)管插過的血管內(nèi)表面。
用來插入導(dǎo)管的導(dǎo)引線也有潤滑問題，因為導(dǎo)引線會形成摩擦面而阻礙插過組織。
脈管分流器的插入由于組織的摩擦是一個痛苦的過程。此外，現(xiàn)有技術(shù)的脈管分流器由于其存在的生物匹配性問題而限制了它們的使用壽命。
用于透析和糖尿病患者的針頭是大直徑的，常會在插入時造成劇痛和顯著損傷組織。
硅酮基的醫(yī)療裝置如吸入式密封器、喉頭切除術(shù)補(bǔ)償體以及鼻用止血拴都有一些大的問題。固體硅酮發(fā)粘且有如橡膠，因而上述這類裝置由于潤滑有問題而難以插入和撤出。某些這類裝置還會造成感染與形成血栓。
套管針這種醫(yī)療裝置會因具有高度潤滑性的生物匹配涂層而受益。套管針是用來引入大尺寸植入物和/或外科器具的，特別是用于最小侵入的外科器具，例如針頭，它們也有摩擦問題而會在插入處造成損傷。
軟組織植入物，如胸腔、陰莖與睪丸的植入物以及脈動式機(jī)械型血泵之類的裝置，都會苦于擴(kuò)散問題。在胸腔植入物的情形，由于硅酮的泄漏而帶來很大的危害，對身體造成潛在的系統(tǒng)性傷害。在血泵情形，它們泵入的氣體與流體漏出時會帶來有害的副效應(yīng)，同時會由于附帶植入的硬件來取代損失的流體而帶來不便，而且對于必須重復(fù)地到醫(yī)院的病人增加了費用和麻煩。此外，流體的流入會侵蝕部件，最后導(dǎo)致裝置失效。這類侵蝕問題也會是植入的電極、導(dǎo)線與起博器和電震發(fā)生器之類傳感器所面臨的問題。藥劑容器也有侵蝕和化學(xué)反應(yīng)問題，特別是那些較新的和較烈性的藥劑，還有藥劑通過容器擴(kuò)散，包括通過用作某些藥劑容器蓋的橡膠塞擴(kuò)散的問題。
還應(yīng)指出，注射器部件例如柱塞常會在引入流體時變得發(fā)粘或被揪住。通常在排出流體時要用過大的力。這些情況綜合到一起由于加大了傷害的危險而減少了病人的安全性。
對于避孕和OB/GYB裝置也有類似的問題，這些問題是感染、形成血拴、組織增生以及摩擦造成的刺激而隨后會在周圍組織造成損傷。同樣，移植與反摺，例如脈管移植與曲張靜脈的反摺都有感染和形成血栓的問題。電極，特別是用于食道變窄、胎兒監(jiān)控、脊椎硬膜以及用于切除方面的電極都有要確保對皮膚導(dǎo)電性的問題。
電氣壓療裝置還會由于不適當(dāng)?shù)碾姶鸥蓴_(EMI)屏蔽而造成失效。通常，這種失效涉及到將塑料和其他非金屬部件用于難以屏蔽的電氣組件中的結(jié)果。
非醫(yī)療裝置會有其他的問題，它們同樣能用前述的涂層解決。例如磁鐵會有氫蝕致脆而導(dǎo)致變質(zhì)的問題。這類問題在新的高強(qiáng)稀土磁鐵(例如釹鐵硼)中是十分嚴(yán)竣的。這發(fā)生于氫擴(kuò)散到這種材料內(nèi)而導(dǎo)致其失效。氫蝕致脆在用到了鈦和其他結(jié)構(gòu)材料的飛機(jī)工業(yè)中也是問題。
另一個能用上述涂層解決的問題是模具內(nèi)的粘附問題。模具當(dāng)前主要是由金屬或陶瓷制成，使得它的制造很昂貴。
盤驅(qū)動器也可從本發(fā)明中受益。特別是利用本發(fā)明的涂層可以消除EMI問題和摩擦問題。
另一種可得益于這種涂層的工業(yè)是鞋襪等。聚氨酯基的足球鞋會受到高溫條件造成聚合物降解最后使水蒸汽通過鞋中所用膜片而擴(kuò)散的害處。
集成電路苦于潮氣和鐵侵入而造成電路失效的問題。另一個問題是金/鈦歐姆接點中所用的金的擴(kuò)散問題。
磁性介質(zhì)也可從這種涂層中顯著受益。與讀/寫磁頭接觸的材料的高溫條件和物理磨損常會造成經(jīng)時變質(zhì)。
纖維光學(xué)導(dǎo)管也會從這種涂層中得益，它們會因氣體和其他流體的擴(kuò)散而導(dǎo)致其光性下降。超導(dǎo)性與光電二極管也苦于這種擴(kuò)散阻擋問題。
流體閥與螺線管同樣有粘滯問題。它們的運動部件常會粘附到其靜止部件時，導(dǎo)致脈動的或終端部件失效。
所有上述問題通過使用下述涂層可以得到某種程度的減輕，甚至在許多情形中可以全部消除，這種涂層是導(dǎo)電的，具有高度的潤滑性，提供了生物匹配性、撓性、不透射線、抗擴(kuò)散、耐磨與耐侵蝕、硬實、能疏水或親水、可粘附到多種材料上、有殺菌性、化學(xué)惰性和穩(wěn)定性。
本發(fā)明第一目的在于提供能涂布到材料上使之因表現(xiàn)出具有類似潤滑功能表面性質(zhì)而受益的導(dǎo)電性不粘涂層。
本發(fā)明的第二目的在于提供這樣的導(dǎo)電性不粘涂層，它在重復(fù)暴露于熱，摩擦和銳利的刀刃下不會燒掉、磨掉或刮去。
本發(fā)明的第三目的在于提供這樣的導(dǎo)電性不粘涂層，它能隨涂布有它的材料彎曲。
本發(fā)明的第四目的在于提供導(dǎo)電性的不粘的陶瓷涂層。
本發(fā)明的第五目的在于提供采用導(dǎo)電陶瓷作為不粘涂層的導(dǎo)電不粘涂層。
本發(fā)明的第六目的在于提供這樣的導(dǎo)電不粘涂層，它是無定形陶瓷涂層，能夠彎曲而不斷裂和從涂有它的基片上脫開。
本發(fā)明的第七目的在于提供能涂布到能形成EMI和射頻干擾(RFI)屏蔽的溫度敏感部件上的涂層。
本發(fā)明的第八目的在于應(yīng)用能夠彎曲到足以防止在彎曲物體上擴(kuò)散的涂層來增加對流體與氣體的擴(kuò)散阻力。
本發(fā)明的第九目的在于提供能粘附到一個組件的多種不同材料而形成均勻保護(hù)的涂層。
本發(fā)明的第十目的在于提供化學(xué)惰性和穩(wěn)定的涂層，以用于重要的是涂層為非活性的環(huán)境。
本發(fā)明的第十一目的在于提供使用過渡金屬的氮化物、碳化物和氧化物作為陶瓷涂層的導(dǎo)電性不粘涂層。
本發(fā)明的第十二目的在于這樣的導(dǎo)電性不粘涂層，它具有通過濺射法產(chǎn)生的無定形陶瓷涂層涂布的陶瓷涂層。
本發(fā)明的第十三目的在于提供這樣的導(dǎo)電不粘涂層，它能以低成本生產(chǎn)和簡單有效地涂布到各種基片表面上，包括涂布到金屬、塑料、復(fù)合材料、陶瓷、磁鐵與組織之上。
本發(fā)明的第十四目的在于提供具有不透射線、生物匹配、抗擴(kuò)散、抗侵蝕、殺菌與有粘附性的導(dǎo)電性不粘涂層。
本發(fā)明的第十五目的在于提供在室溫或接近室溫下的導(dǎo)電性不粘涂層，可允許此涂層涂布到許多熱敏材料與基片上，如塑料、半導(dǎo)體、磁鐵與組織。
根據(jù)本發(fā)明的上述目的和其他目的，通過下面的描述與權(quán)利要求書可以較全面地了解本發(fā)明的優(yōu)點，或可以通過實施本發(fā)明認(rèn)識本發(fā)明的種種優(yōu)點。
本發(fā)明在一最佳實施例中提供了一種導(dǎo)電性和可彎曲的陶瓷涂層，同時提供了一種起到類似于經(jīng)潤滑處理的表面。用有關(guān)的制造方法在所需基片表面上產(chǎn)生出氮化鈦涂層。此涂層為無定形的，需要時能使基片彎曲。
本發(fā)明的一個方面是顯著地改進(jìn)了上述陶瓷涂層的耐用性。與其他的涂層不同，本發(fā)明的涂層在重復(fù)暴露于熱和銳利刃口的磨損下不會燒掉、剝落或破碎。
考慮下面接合附圖的詳細(xì)描述，內(nèi)行的人將能理解本發(fā)明上述的和其他的目的、特征、優(yōu)點與其他可能的方面。


圖1是用于本發(fā)明直接濺射制造法中濺射室的示意圖。
圖2是脈動式血泵的部件的示意圖，表明了在發(fā)生有氣體和流體的擴(kuò)散處將導(dǎo)致此泵的失效和性能減弱，以及對病人健康的可能影響。
圖3是用于醫(yī)療裝置的擴(kuò)散阻擋層的當(dāng)前最佳實施例的橫剖圖。
現(xiàn)在參看附圖，其中對本發(fā)明的各個部件給予數(shù)字標(biāo)號，并據(jù)附圖討論本發(fā)明使內(nèi)行的人得以應(yīng)用本發(fā)明。應(yīng)知下面的描述只是對本發(fā)明的原理例釋，而不應(yīng)視之為對后附權(quán)利要求書的限制。
本發(fā)明包括在室溫或接近室溫下涂布導(dǎo)電性不粘涂層的方法以及在一般使用條件下能得益于這種涂層的具體材料。換言之，種種裝置、儀器與設(shè)備都可以利用涂層。這些裝置包括那些可從導(dǎo)電耐磨涂層中受益的裝置，而這種導(dǎo)電涂層也可提供導(dǎo)電性和無定形性(因而有易彎性)的優(yōu)點。
確切地說，這種導(dǎo)電性不粘涂層是陶瓷涂層。在此最佳實施例中，此陶瓷涂層是用任何合適的例如稍后討論的方法涂布到基片上的氮化鈦(TiN)構(gòu)成。
本發(fā)明的涂層最好以較薄的層，通常是A級厚的涂層，涂布到基片上。
對本發(fā)明最重要的是TiN構(gòu)成的陶瓷涂層的性質(zhì)。應(yīng)該指出，雖然此最佳實施例是把TiN用作陶瓷涂層，但來自已知為過渡金屬氮化物的陶瓷族的其它陶瓷，也可用于本發(fā)明。這類陶瓷涂層料包括以TiN為首的以及其他種種陶瓷材料。這些材料根據(jù)硬度、抗侵蝕性、顏色與高的光譜反射率(光滑性)分類。對本發(fā)明這一最佳實施例為重要的是，選用于陶瓷涂層的材料具有所需的TiN的性質(zhì)，在電手術(shù)器械中。應(yīng)知這些性質(zhì)最重要的是這種陶瓷(a)是導(dǎo)電的、(b)在涂布到電手術(shù)器械上后具有無定形性質(zhì)以及(c)具有高度的潤滑性而由此能平滑地通過被切割/燒灼的組織。還應(yīng)認(rèn)識到，TiN可以單獨使用或可以與具有所需特性的其他材料組合。這樣的其他材料還可以包括其他的導(dǎo)電(過渡金屬氮化物)或不導(dǎo)電陶瓷。
盡管其他的人沒有用任何將描述的室溫涂布方法進(jìn)行過TiN這種無定形形式的涂布，但TiN這種陶瓷的結(jié)晶形式則是周知的，它有有利的硬度、耐磨、惰性、潤滑性、生物匹配(相容)性、抗擴(kuò)散性和熱穩(wěn)定性，以用于需要運動部件免于磨損的低摩擦界面。雖然導(dǎo)電與導(dǎo)熱性質(zhì)結(jié)合潤滑性才能使之有吸引力用作電手術(shù)刀的合適涂層，但在本發(fā)明的其他實施例中則常常只是用到這種涂層的一或兩種性質(zhì)。
將這種涂層涂布到不同基片上的最佳方法是濺射。但在這種濺射階段最好是知道TiN可以在顯著簡化制造過程的室溫或接近室溫下用濺射進(jìn)行涂布。TiN還能以高的尺寸精度涂布來沿整個表面上獲得均勻的涂層厚度。由于TiN能以A級的厚度，涂布被涂布部分的尺寸不會受到實質(zhì)性的影響。此外，TiN顯示出很高的負(fù)載本領(lǐng)與韌性。TiN還具有優(yōu)越的粘附性，使它即使在表面有塑性變形下也不會剝落，這樣的高韌性與優(yōu)越的粘附性是由于某些基片與TiN涂層之間的冶金鍵合。特別是，TiN涂層能與其他金屬如鋼和不銹鋼良好地鍵合。
但最為重要的是TiN有利地具有高的硬度和低的摩擦系數(shù)(即所謂潤滑性)。這種潤滑性能使此導(dǎo)電性不粘涂層在清潔之間的長時間內(nèi)滑過組織。但與特氟隆(TM)涂層不同，TiN不會由于反復(fù)使用而快速地?zé)艋蚰サ舳羰１┞兜幕?，陶瓷TiN或是沒有磨損，或是比先有技術(shù)所用的例如特氟隆(TM)磨損得顯著地少，這是因為特氟隆(TM)要被燒掉和自基片剝離。因此，本發(fā)明的涂層具有較長的使用壽命。
最為有利的是，本發(fā)明的TiN陶瓷涂層還具有很大的可彎性。這里的涂層方法允許將TiN涂到通常不能接受這種涂層的表面上。這類表面材料例如包括塑料、磁鐵、半導(dǎo)體以及，包括鋁在內(nèi)的其他熱敏材料。本發(fā)明在基礎(chǔ)金屬基片及其陶瓷涂層之間具有較強(qiáng)的鍵合力。這種鍵合力向下擴(kuò)展到分子級。具體地說，在金屬基片與TiN涂層間存在著冶金鍵合。所形成的結(jié)果是由基礎(chǔ)金屬基片和TiN陶瓷涂層組成的界面的毫微米層。這一界面是當(dāng)TiN濺射到此基礎(chǔ)金屬基片上時的涂層過程第一階段中形成的。換言之，可以精確地說，能將TiN陶瓷涂層視作為無定形鍵合。由于斷裂而無結(jié)晶結(jié)構(gòu)結(jié)果。因此，這種無定形TiN陶瓷涂層可以整體地隨它所附著的基礎(chǔ)金屬基片彎曲。
考察本發(fā)明的這種不粘涂層的潛在應(yīng)用。下面的表會給人以很深的印象，其范圍從簡單裝置到高技術(shù)設(shè)備。下面的表只是作為應(yīng)用例子提供的，包括剪刀、刀片、鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鋸片、立銑刀、鋼絲鉗、精密壓印模、輥、銷、螺旋、孔徑規(guī)、沖壓金屬成形工具、擠壓模、紡紗卷軸用卷筒凸緣、埋頭孔、絲錐鉸孔器、齒輪銑刀、軸承套、齒輪、齒條、致動器、推桿、凸輪、凸輪軸、轂、沖孔器、閥桿、鏤銑刀具、發(fā)動機(jī)部件、下料模、電阻焊電極、刮板、鑿出的槽、埋頭鉆、平頭鉆、硅片與晶片、泵塞、銹花針、VLSI半導(dǎo)體、壓縮機(jī)葉片/翼、寶石、門的零件、書寫工具、眼鏡器、軸與密封件、船只零件、管道裝置、切刀、航天工程部件、塑料模具、牙科器械、食品加工設(shè)備、配鑰匙器、成形模、切削工具、制粒機(jī)刀片、粉末金屬模、卷封滾輪、磨光器、雕刻器、鑄幣器、剃須刀片、玩具部件、傘、光纖、集成電路、視頻/聲頻磁頭、錄像/錄音帶、計算機(jī)軟盤、包裝器、太陽能電池、廚房用具、窗板、高爾夫球桿、自行車部件、反射器、火花塞、燈罩、鑰匙鏈、活塞環(huán)、流體泵、超導(dǎo)薄膜、光電二極管、發(fā)光二極管、二極管激光器、電極、電化學(xué)電池、熱解冷卻器、核燃料芯塊、磁記錄媒體與磁頭、流體閥、螺線管、盤驅(qū)動器、板、帶、鞋、UV粘合劑、管道、小腳輪、過濾裝置、紙產(chǎn)品、致動器、釣魚設(shè)備，等等。
由這種陶瓷涂層提供的某些具體優(yōu)點包括生物匹配性、連續(xù)涂層、光滑涂層、不粘涂層(減少摩擦和消除擦傷與卡塞)，這種陶瓷有悅目的外觀、抗侵蝕、耐疲勞、殺菌、普通地不透射線、能用于可彎曲的表面上、可粘附到包括復(fù)合材料在內(nèi)的不同材料的表面上、適于室溫下處理、不引入殘余應(yīng)力、導(dǎo)電、仿形、很薄且能用作擴(kuò)散阻擋層。
其他的用途包括將這種涂層用于集成電路。具體地說，集成電路當(dāng)前對電路采用鈦含兩步處理。這種涂層則能用一步處理來取代兩步處理，提高了產(chǎn)率而有更好的純度、更高的擴(kuò)散阻擋作用，同時降低了作業(yè)費用。
對于聲頻/視頻記錄設(shè)備以及媒體。潛在的優(yōu)點是增加了磁頭壽命同時使媒體經(jīng)久耐用、改進(jìn)了聲音或圖像的重顯性、減少了對媒體的磨損，且能涂布到塑料上而可由此代替金屬磁頭。
至于廚房用具如鍋與盆等，這種陶瓷涂層所涂到鋁上而特氟隆(TM)則不能，這樣能更好地抗劃傷與碎裂，使得鍋與盆有較長的壽命，它是不粘的，同時金屬杓、鏟以及其他金屬用具都可使用而不必?fù)?dān)心損傷這種涂層。
對于塑料齒輪，潛在的優(yōu)點是改進(jìn)了耐磨性、輕量、低成本、保持了尺寸精度和長壽命。
對于剃須刀片，能減少刺激皮膚、降低生產(chǎn)成本、改進(jìn)質(zhì)量和有顯著的市場效益。
對于火花塞，這種涂層會延長壽命、減少污塞和改進(jìn)性能，特別是在二沖程油混合領(lǐng)域。
總之，本發(fā)明的TiN陶瓷涂層提供了許多優(yōu)于先有技術(shù)的優(yōu)點。這種TiN陶瓷涂層不會顯著地磨損或燒掉，因而能改進(jìn)可靠性和耐用性且不會釋出副產(chǎn)物氣體。有利的是，TiN陶瓷還能重復(fù)清洗，使得涂有它的裝置能多次使用。此外可以采用多種不同的殺菌技術(shù)而不會傷及TiN陶瓷。
本發(fā)明提出，所述基片可以是不銹鋼，但是也可采用其他材料。這些其他材料還可以是導(dǎo)電金屬如鈦，但也可包括不導(dǎo)電材料如塑料。
上述這些非醫(yī)療應(yīng)用的決定性的優(yōu)點涉及到此陶瓷涂層的涂布方法。在一最佳實施形式中，TiN陶瓷涂層是用室溫直接濺射法涂布到不銹鋼刀片上。濺射是室溫或較低溫度下的方法，使TiN的受控薄膜均勻地沉積于不銹鋼刀片或任何其他基片上。
濺射法本身較簡單，對本發(fā)明來說有眾多的優(yōu)點。例如，濺射法不會改變基礎(chǔ)金屬基片或TiN陶瓷涂層的性質(zhì)。其他的優(yōu)點可通過考察濺射方法來了解。
這里描述兩種濺射形式。第一種形式稱之為直接濺射，意指直接從TiN源進(jìn)行濺射。TiN原料有市售，可以在不反應(yīng)氣氛下用射頻源將純TiN涂層涂布到基礎(chǔ)金屬基片上。
另一種將TiN涂布到基礎(chǔ)金屬基片上的方法是通過反應(yīng)濺射工藝進(jìn)行。鈦與氮氣氛反應(yīng)形成TiN。此TiN然后涂布到不銹鋼表面上。
上述直接與反應(yīng)這兩種濺射法涉及到大致相同的如圖1所示的設(shè)備。濺射是在不銹鋼室10中進(jìn)行。在此最佳實施例中，室10的尺寸是直徑約18英寸，高約12英寸，用大致位于室10頂部的濺射槍12來實現(xiàn)實際的濺射功能。濺射槍12能據(jù)需要沿水平與垂直兩個方向運動。
上述濺射系統(tǒng)是用可直接購制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行。直接濺射法的一例如下。不銹鋼室10經(jīng)抽氣口14抽出環(huán)境空氣，然后通過進(jìn)氣口16給室10送入惰性氣體如氬氣。此氬氣用陰極18和陽極20電離，產(chǎn)生撞擊TiN24的離子流22。離子流22的撞擊將彈射出TiN的濺射流26，后者進(jìn)到并粘附于基片30上。重要的是應(yīng)知還有內(nèi)行的人周知的其他濺射方法同樣運用于涂布TiN陶瓷涂層26。
濺射時間雖可變化，但根據(jù)試驗測定，在基礎(chǔ)金屬基片30上產(chǎn)生TiN陶瓷涂層26至約0.5μm厚的濺射時間通常為1～1.5小時。一般發(fā)現(xiàn)，涂布TiN陶瓷涂層26的濺射法遵循線性函數(shù)，因而易于根據(jù)所需厚度調(diào)節(jié)涂布時間，這樣，0.5μm厚的TiN涂層對應(yīng)于每秒增加約1A。厚TiN沉積率。
上述過程說明了將陶瓷涂層涂布到金屬基片上的方法。總之，重要的是應(yīng)知濺射是動量傳遞過程。在此過程中，材料的原子組份由于與高能粒子轟擊有關(guān)的動量交換而自靶面彈射出。轟擊的類屬一般是重惰性氣體，通常是氬氣體的離子。濺射可以用于表面蝕刻和/或涂層兩個方面。濺射的原子流可以與工作氣體原子在其到達(dá)基片之間反復(fù)碰撞，而于基片上冷凝成靶料的涂層。
在金屬上與在塑料上涂層的關(guān)鍵差別是，在塑料上要比在金屬上用等離子體來調(diào)節(jié)和/或預(yù)處理塑料表面呈更大的范圍。對于涂層某些塑料如硅酮時，可以由分開的盒作等離子體處理，或采用同一涂層用濺射機(jī)在形成等離子體但不含發(fā)生成最少發(fā)生濺射的較低能量水平下進(jìn)行等離子體處理。這種預(yù)處理有助于涂層更好地粘附到塑料基片上。在對待涂層的塑料作預(yù)處理時，使此塑料的表面與等離子體接觸，在此表面上的等離子體的離子轟擊通過等離子侵蝕調(diào)節(jié)了塑料表面，使其更具導(dǎo)電性來接收靶原子。取決于處理條件如壓力與功率，促進(jìn)了在此表面上形成細(xì)粒度的無定形結(jié)構(gòu)。這種轟擊效應(yīng)將給靶原子以足夠的能量使之進(jìn)到塑料的表面層內(nèi)，由此可使涂層與基片得以作優(yōu)異的結(jié)合。留于靶上的濺射材料流在組成上與靶的組成一致。
涂層的質(zhì)量取決于濺射方向，氣相傳輸以及組份的基片粘附系數(shù)。由于涂層的靶料是由機(jī)械方法(動量傳輸)而不是由化學(xué)或熱過程將涂層材料傳輸?shù)狡?，因而通過仔細(xì)地調(diào)節(jié)相應(yīng)條件(保持濺射能量水平因而可使溫度低)可以控制基片的加熱。這樣的調(diào)節(jié)能夠在室溫或接近室溫下對塑料表面涂層而不損傷基片。
盡管這里用來將陶瓷涂布到基片上的當(dāng)前最佳的方法是通過濺射，但應(yīng)知還存在其他方法，包括例如CVD法與等離子體沉積法。為此，不應(yīng)把本發(fā)明視之為限于應(yīng)用濺射法。
應(yīng)該指出，TiN與現(xiàn)有技術(shù)對基礎(chǔ)金屬的涂層不同之處還在于它不釋出危險氣體。TiN在加熱時不會釋出任何氣體。
雖熱本發(fā)明的這一當(dāng)前最佳實施例著重于基礎(chǔ)金屬基片上陶瓷的無定形涂層，但應(yīng)該認(rèn)識到也可采用結(jié)晶涂層。
在其上涂布本發(fā)明的陶瓷涂層的材料一般是那些在非醫(yī)療應(yīng)用中具體見到的那些。但是應(yīng)該仔細(xì)地考察本發(fā)明對醫(yī)療工業(yè)的明顯優(yōu)點，因為這能獲得顯著的益處。
簡單地列出可以由本發(fā)明陶瓷涂層涂布的醫(yī)療裝置、植入物與器械，可以更清楚地理解本發(fā)明的優(yōu)點。首先，可以受益于本發(fā)明的機(jī)械裝置包括血泵，如心室輔助裝置、人造心臟、主動脈內(nèi)氣囊泵與壓縮器。這種涂層涂布到絕大多數(shù)塑料、金屬與陶瓷部件上，包括磁鐵，后者可以在室溫或接近室溫下涂層而不會影響磁性。此外，這種涂層提供了這樣一些優(yōu)點如生物匹配性包括無毒性，甚至當(dāng)基礎(chǔ)材料未必是生物匹配的時，這種涂層可以起到抗侵蝕作用，甚至能用作擴(kuò)散阻擋層。
本發(fā)明的涂層不僅能用于與血液接觸的表面，而且還能用于插入裝置的外部。這類裝置包括氣囊例如取向附生、導(dǎo)管、顫器主動脈內(nèi)等氣囊以及血管整復(fù)術(shù)用氣囊。這種涂層也可設(shè)置在膜片、容積流量計的室腔以及塑料管的有關(guān)流道中。
在馬達(dá)中，這種涂層也可用在軸承與軸承部件上。這些部件包括滾珠、樞軸以及醫(yī)療裝置的致動器中所用內(nèi)、外座圈上。結(jié)果能減少磨耗，因而延長了醫(yī)用裝置的使用期。
其他能受益的醫(yī)療裝置是導(dǎo)管，特別是用于長時期體內(nèi)手術(shù)中的導(dǎo)管，心切開術(shù)與腦血管用導(dǎo)管，以及那些需要更安全和更可靠的不透射線的覆蓋件或標(biāo)志件。軟組織的植入物則包括陰道內(nèi)的以及結(jié)腸切開術(shù)的鉆孔器、胸腔植入物、陰莖與睪丸植入物。
心臟中用的這種閥瓣也可以通過在盤和支桿上設(shè)置涂層而改進(jìn)。由金屬、陶瓷與塑料制的既有的以及用于環(huán)腔修復(fù)環(huán)件的移植片固定物都可以涂層，以提供所需的可彎曲的和生物匹配的外蓋。
脈管分流器、如透析分流器、A-V分流器、中樞神經(jīng)系統(tǒng)分流器、內(nèi)淋巴液分流管、腹膜分流器以及腦水勝分流器等，都可以涂層。
硅酮基醫(yī)療裝置包括吸入器密封件，喉頭切開修復(fù)術(shù)用閥瓣、鼻止血塞以及管狀器官都可涂層。
本發(fā)明還可對任何植入的電動裝置如起搏器、去纖顫器、心臟正位器、雙電位電極與導(dǎo)線、神經(jīng)刺激器如小腦的、腦的、頭顱的、神經(jīng)與脊髓用的器件等所用的覆蓋導(dǎo)電載荷的塑料套以及導(dǎo)線本身、連接器與穿通線進(jìn)行涂層。上述植入裝置也可以是在本質(zhì)上是光學(xué)的或蝸形的。
其他受益的裝置包括動脈過濾器、脈管移植、曲張的靜脈反卷以及心臟內(nèi)、小拭子、心包與心外膜的修補(bǔ)件。避孕與Ob/Gyn裝置，包括插入物假體、管道堵塞裝置(帶、卡、插件與閥)、尿道裝置如移植片固定物、擴(kuò)張器與導(dǎo)管、IUD與隔膜。其他裝置包括血管造影術(shù)的導(dǎo)線與其他的導(dǎo)線。
屬于可植入領(lǐng)域與不植入的短期領(lǐng)域中的傳感器與傳送器也可以涂層，其中包括用于測量血流、血壓以及脈管通入裝置、可以涂導(dǎo)電層保護(hù)的裝置、導(dǎo)管梢端壓力傳送器以及可侵入的葡萄糖傳感器。這種涂層本身可以用作傳感材料，探測其性質(zhì)變化，例如作為所測對象函數(shù)的導(dǎo)電率的變化。
咬合器1包括用于專利動脈導(dǎo)管中的那些。氣管造口用管也可涂層。
最后，具有塑料基襯底的熱密封罐頭，及其他封閉容器包括用于封裝任何類型電子裝置的，用于致動器、傳感器與流體的，都可以涂層。
外科器械與裝置也可涂層。這類裝置包括各種類型的導(dǎo)管、針頭、套管計、送氣/呼氣管、輸血管、剪、外科釘、電手術(shù)器械、泵/以及刀、解剖刀、夾、止血器、擴(kuò)張器、牽引器、檢查手套、不吸收縫線與繃帶、切片機(jī)、外科用網(wǎng)件、扁桃腺切開器以及血管夾、趨異體性器械與附件和換熱器。
還有可以涂層的各種整形外科裝置，如合成的韌帶和腱、輸卵管替換件、耳假體、Stiennman銷、骨板與頭蓋骨板。
測量與分析裝置包括血液測量與計算裝置、血液收集系統(tǒng)、血與其他敏感流體容器、內(nèi)襯、管、試驗室儀器與血液接觸面，以及用于EEG、ECG等的導(dǎo)線的涂層。
其他能夠涂層的裝置是注射器、柱塞、眼內(nèi)透鏡、藥劑的容器與運裝物。
應(yīng)該認(rèn)識到前幾頁的描述中并未代表本發(fā)明所涉及的所有可能的醫(yī)療器械、裝置以及本發(fā)明的用途，它們只是用來提示多種用途。
本發(fā)明特別重要的一種醫(yī)療方面的用途是擴(kuò)散阻擋層。許多可植入裝置如血泵以及軟組織植入物(胸腔、陰莖與睪丸)都有包含流體的擴(kuò)散阻擋層。這種擴(kuò)散阻擋層是設(shè)想用來防止工作流體(如潤滑油)從醫(yī)療裝置流入體內(nèi)。同樣，并未設(shè)想體液(血液)會進(jìn)到醫(yī)療裝置內(nèi)的。但真正的情形是，擴(kuò)散阻擋層是軟膜，無利于氣體與流體的透過。本發(fā)明的涂層能起到擴(kuò)散阻擋層的作用，可防止或至少減少氣體與流體流過這種可滲透膜的可能性。
為了理解此問題的本質(zhì)，觀察脈動式血泵的圖解是有幫助的。圖2示明一血泵40。此血泵40有泵室42，其中設(shè)有聚氨酯膜44起到隔膜作用。膜44的一側(cè)是血液46，另一側(cè)是工作流體48。泵室42通過能量轉(zhuǎn)換器50與容積流量計室52通連。室52內(nèi)是血泵40的工作流體48。
箭頭54表明擴(kuò)散是通過泵室中的血液46與工作流體48之間的以及工作流體48與圍繞室52的組織56之間的膜44發(fā)生的。應(yīng)該指出，血泵40中的工作流體48通常是某種潤滑油如硅酮油。顯然，要求阻止血液46和工作流體48通過撓性膜44。
當(dāng)前，既有的脈動式泵接收擴(kuò)散的血液與工作流體，且僅僅是試圖處理這種問題的病象。換言之，這種脈動式泵常設(shè)有注入口用來接收氣體或工作流體。
允許擴(kuò)散會有害于脈沖泵，理由如下首先，設(shè)置注入口會使污染物進(jìn)到裝置內(nèi)，這樣會增加感染機(jī)會。其次，將血液通入泵吸機(jī)構(gòu)中會加大內(nèi)部工作的侵蝕速度，因而會加大裝置失效的幾率。
還存在有關(guān)硅酮長期健康影響問題。據(jù)報導(dǎo)，結(jié)締組織疾病與乳腺癌是其結(jié)果之一。但顯然應(yīng)謹(jǐn)慎地減少將硅酮油引入血流中。
根據(jù)試驗測定，某些脈動血泵裝置每年將損失10～15cc硅酮油進(jìn)入人體內(nèi)。這樣多的體積的工作流體的損失同樣有害于裝置的作業(yè)，因為這會減少例如15％～25％的行程容積。這樣的行程容積損失可能是不能接收的高損失。但是，電動液壓泵并非是其性能受到擴(kuò)散危害的唯一的一類泵。推桿-板式泵也同樣易因此失效。
參考容積流量計室，這些室中所用的膜也會讓體液流入裝置中。這些體液中所含的離子與水氣會造成血泵能量轉(zhuǎn)換器的侵蝕與磨損，這樣，由于短絡(luò)和侵蝕將導(dǎo)致泵的最終失效。
以前所企圖的來減少這種膜的透過率已不能中止擴(kuò)散。例如曾嘗試使用過多層膜或不同的膜料。不幸的是，這些管試沒有一個成功。
本發(fā)明通過用可彎的生物匹配的抗侵蝕涂層涂膜，有利地減少了工作流體與血液通過所涂的膜。
圖3是擬用于泵吸機(jī)構(gòu)的膜60的當(dāng)前最佳實施例的橫剖面圖。在這一當(dāng)前最佳的實施例中，在膜60的兩個層64與66之間設(shè)有陶瓷涂層62。在此實施形式中，把聚氨酯用于膜層64與66。陶瓷涂層62的厚度經(jīng)試驗測定約為5000～10000A。陶瓷涂層62經(jīng)真空成形或溶液澆注之后形成于聚氨酯膜層64或66之一之上。在濺射中，此聚氨酯表面由氬等離子體供能。因此，陶瓷涂層料的離子將有效地與此表面結(jié)合，這樣就形成了無定形的擴(kuò)散層。
第二層聚氨酯在真空成形中加熱時形成了活性表面。在溶液澆注中，此聚合物將取液相，可使聚氨酯進(jìn)入陶瓷澆注面的微不規(guī)則區(qū)中。這樣的結(jié)合可阻止表面分層。
由于無定形TiN的介入，可以抗疲勞、生物匹配、抗侵蝕與輕量。此外，TiN是疏水的，因而能阻止任何流體通過其表面擴(kuò)散。也能夠通過適當(dāng)?shù)谋砻娴入x子體處理。擴(kuò)散主要是沿晶粒界面發(fā)生。但TiN涂層的無定形性質(zhì)，它不會有任何晶粒界面，因而大大減少了通過TiN陶瓷層62的擴(kuò)散。
考察其他材料用作聚氨酯膜層間的擴(kuò)散阻擋層時，觀察到金能夠被濺射。但在血泵中上過膜的彎曲與伸展條件下，金可能會由于它的低耐疲勞性而破裂。此外，金比TiN價2P昂。銀與銅是侵蝕性的，不宜供醫(yī)療應(yīng)用。
但TiN族的其他陶瓷則有可能用作阻擋層，它們包括氧化鋁、碳化鈦、碳化硅、氮化硅、氮化硼與氧化鋯。這些陶瓷的優(yōu)點類似TiN，能用濺射提供無定形涂層，可抑制氣體與流體透過，能在室溫或接近室溫下沉積，可涂布到多種材料上因而可在所述泵的不同部分與不同材料形成同一涂層，且都是生物匹配的。
應(yīng)知上述實施例只是用來闡明本發(fā)明的應(yīng)用。內(nèi)行的人在不偏離本發(fā)明的精神與范圍的前提下，是可以作出種種改型與其他裝置形式的。
權(quán)利要求
1．在用于磨耗環(huán)境中的基片材料上提供耐磨陶瓷涂層的方法，使得此基片材料在涂布這種耐磨陶瓷涂層過程中不變形，此方法包括下述步驟(1)從無定形和導(dǎo)電性(amorphous and conductive)的過渡(transition)金屬氮化物構(gòu)成的陶瓷組中選擇所述陶瓷涂層，(2)用大致為室溫的涂布法將耐磨陶瓷涂層涂到基片材料上而不使基片材料變形。
2．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括涂布無定形的耐磨陶瓷涂層的步驟。
3．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括涂布至少兩種過渡金屬氮化物陶瓷材料的步驟。
4．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟(ⅰ)在基片材料上涂布至少一層過渡金屬氮化物的陶瓷，(ⅱ)涂布至少一種不是過渡金屬氮化物的材料。
5．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟涂布導(dǎo)電性耐磨陶瓷涂層，因此便于電能沿基片材料傳送。
6．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟涂布上述耐磨陶瓷涂層，它不會因?qū)ζ涫┘覴F能、磨損和重復(fù)進(jìn)行殺菌處理而磨去。
7．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟使基片材料從靜止?fàn)顟B(tài)變形，且其中此耐磨涂層可彎曲，得以隨基片材料變形，而不損傷此耐磨陶瓷涂層。
8．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟用室溫或接近室溫的濺射法(sputtering)將此耐磨陶瓷涂層沉積到基片材料上。
9．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟將此耐磨涂層作為連續(xù)涂層涂布到基片材料上。
10．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟將此耐磨陶瓷涂層作為抗侵蝕涂層涂布到基片材料上。
11．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟將此耐磨陶瓷涂層作為抗疲勞涂層涂布到基片材料上。
12．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟將此耐磨陶瓷涂層作為可殺菌與生物相容(biocompatible)的涂層涂布到基片材料上。
13．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟將此耐磨陶瓷涂層作為不透射頻(radio frequency opaque)涂層涂布到基片材料上。
14．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟將此耐磨陶瓷涂層作為保形(conformal)涂層涂布到基片材料上。
15．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟將此耐磨陶瓷涂層作為大致光滑的不粘涂層涂布到基片材料上。
16．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟用室溫或接近室溫的濺射法沉積此耐磨陶瓷涂層。
17．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括6下述步驟將氮化鈦(TiN)濺射到基片材料上。
18．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟從塑料、玻璃、陶瓷、金屬、復(fù)合材料、磁性材料與半導(dǎo)體組成的基片材料組中選擇基片材料。
19．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟涂布此耐磨陶瓷涂層作為抗電磁干擾屏蔽層。
20．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟涂布此耐磨陶瓷涂層作為抗射頻干擾屏蔽層。
21．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟涂布此耐磨陶瓷涂層作為化學(xué)惰性、不反應(yīng)的和穩(wěn)定的涂層。
22．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟涂布此耐磨陶瓷涂層作為擴(kuò)散阻擋層，其中此擴(kuò)散阻擋層能減少流體與氣體的通過。
23．權(quán)利要求22所述的方法，其中此方法還包括下述步驟將此擴(kuò)散阻擋層選擇為生物相容的涂層，它是無定形的，由此能使此擴(kuò)散層彎曲而不損傷此生物相容涂層。
24．權(quán)利要求22所述的方法，其中此方法還包括下述步驟中止氣體或流體通過此擴(kuò)散層的任何交換，由此便消除了氣體或流體的任何交換。
25．權(quán)利要求22所述的方法，其中此方法還包括下述步驟在另外的可滲透膜上形成上述擴(kuò)散阻擋層，不然該可滲透膜便能交換通過它的流體與氣體。
26．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟涂布能容易與所述基片材料結(jié)合的粘附性陶瓷涂層。
27．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟(1)在單個組件內(nèi)提供多個不同的基片材料；(2)將陶瓷涂層涂布到此單個組件內(nèi)的多個不同基片材料上，使得此陶瓷涂層涂布到這些不同基片材料的所有表面上。
28．權(quán)利要求18所述的方法，其中所述磁性材料選自包括磁帶、陶瓷磁鐵、稀土磁鐵與金屬磁鐵的這種磁性材料中，而這些磁性材料在此被保護(hù)防止受會損傷它們的水氣影響。
29．權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括下述步驟將此耐磨陶瓷涂層涂布到計算機(jī)中存儲裝置的部件上，這里的存儲裝置包括可使之轉(zhuǎn)動的磁性媒介，而上述耐磨陶瓷涂層則能減少此存儲裝置可運動部的摩擦。
30．權(quán)利要求29所述的方法，其中此方法還包括下述步驟對所述存儲裝置至少用陶瓷涂層進(jìn)行部分地涂覆，以這種涂層保護(hù)其能抗EMI與RFI。
31．于用作集成電路部件的半導(dǎo)體材料上提供耐磨陶瓷涂層的方法，使得此半導(dǎo)體材料能提高其導(dǎo)電率和減少其組份的擴(kuò)散，此方法包括下述步驟(1)從既是無定形又是導(dǎo)電的過渡金屬氮化物組成的陶瓷組中選取前述陶瓷涂層；(2)用大致室溫下的涂布方法將此陶瓷涂層涂布到半導(dǎo)體材料上，使此半導(dǎo)體有更高的導(dǎo)電率，且使半導(dǎo)體材料的元件間減少摩擦。
32．于會因施加熱能而受損傷的磁性材料上提供耐磨陶瓷涂層的方法，使此磁性材料能在涂布所述耐磨陶瓷涂層時保持其磁性，所述方法包括下述步驟(1)從既是無定形又是導(dǎo)電的過渡金屬氮化物組成的陶瓷組中選擇此陶瓷涂層；(ⅰ)用大致室溫下的涂布方法將此耐磨陶瓷涂層涂布到所述磁性材料上，而使此磁性材料不變形。
33．于用在磨耗環(huán)境下的熱敏材料上提供耐磨涂層的方法，使得此熱敏材料不會在涂布此耐磨陶瓷涂層的過程中變形，所述方法包括下述步驟(1)從既是無定形又是導(dǎo)電的過渡金屬氮化物組成的陶瓷組中選擇此陶瓷涂層；(2)用大致室溫下的涂布方法將此耐磨陶瓷涂層涂布到所述熱敏材料上，而使此熱敏材料不變形。
33．在用于對材料有害的環(huán)境下于此材料上提供FD耐磨陶瓷涂層的方法，使得此材料經(jīng)過涂布過程后為連續(xù)、光滑和抗疲勞的陶瓷涂層復(fù)蓋，所述方法包括下述步驟(1)從既是無定形又是導(dǎo)電的過渡金屬氮化物組成的陶瓷組中選擇此陶瓷涂層；(2)用大致室溫下的涂布方法將此耐磨陶瓷涂層涂布到所述材料上，由此提高其耐磨性、潤滑性與強(qiáng)度。
34．權(quán)利要求33所述的方法，其中所述材料選自下述這組產(chǎn)品廚房用品、齒輪、火花塞、模具、管道裝置、眼鏡架、切削工具、水氣阻擋層、體育商品、書寫設(shè)備、鉆孔工具、連接器件、軸承、軸套、電氣裝置、半導(dǎo)體、寶石、發(fā)動機(jī)部件、玩具、包裝、光學(xué)儀器、燃料電池與記錄媒體。
35．于在施加熱能時會受到損傷的陶瓷材料上提供耐磨陶瓷涂層的方法，使得此陶瓷材料在涂布耐磨陶瓷涂層的過程中能保持其性質(zhì)，所述方法包括下述步驟(1)從既是無定形又是導(dǎo)電的過渡金屬氮化物組成的陶瓷組中選擇此陶瓷涂層；(2)用大致室溫下的涂布方法將此耐磨陶瓷涂布到所述陶瓷材料上，而使此陶瓷材料不變形。
36．聲頻系統(tǒng)，它包括重放磁頭，用于從設(shè)置成與此聲頻重放磁頭接觸且在重放時于此磁頭上移動的模擬媒體讀取數(shù)據(jù)，所述聲頻重放磁頭包括能響應(yīng)于其上移動的模擬媒體而產(chǎn)生電信號的聲頻重放磁頭，此電信號表示記錄于此模擬媒體的聲信號；設(shè)在上述聲頻重放磁頭上的耐磨陶瓷涂層，由此可增強(qiáng)上述磁頭的耐磨性而延長其使用壽命。
37．權(quán)利要求36所述的聲頻重放磁頭，其中此聲頻重放磁頭能將模擬信號記錄到前述模擬媒體上。
38．權(quán)利要求36所述的聲頻重放磁頭，其中此聲頻重放磁頭能重放作為模擬數(shù)據(jù)存儲于所述模擬媒體上的視頻數(shù)據(jù)。
39．烹調(diào)用容器，其中所述烹調(diào)容器在熱的作用下可加熱此烹調(diào)容器和容器內(nèi)的食物，所述烹調(diào)容器包括外表面，能讓所述食物置于其上的內(nèi)表面，由此可將熱從此內(nèi)表面?zhèn)鬏數(shù)酱耸澄?；以及設(shè)在此內(nèi)表面上的耐磨不粘陶瓷涂層，由此能夠?qū)⒔饘儆镁哂糜诨顒铀鍪澄锒粨p傷此烹調(diào)容器的內(nèi)表面。
40．用于需考慮重量的用途中的塑料齒輪，所述塑料齒輪包括在外邊緣上有許多是槽的大致圓形的盤，其中的這批齒槽設(shè)計成能與另一裝置的齒槽嚙合，而相對于此另一裝置傳遞力或接收力，設(shè)于這批齒槽上的耐磨陶瓷涂層，由此可提高此塑料齒輪的耐磨性，保持其尺寸精度和延長其使用壽命。
41．用于剃須的剃刀片，其中所述刀片由于涂有具有改進(jìn)了潤滑性的耐磨陶瓷涂層而有較長的使用壽命，此剃刀片包括具有至少一個刀刃的基片，而此基片設(shè)計成用來拉過皮膚以從皮膚上除去毛須，設(shè)在此基片上的連續(xù)陶瓷涂層，在此由可抵抗因切削毛須而造成的磨損的無定形涂層，覆蓋著上述至少一個刀刃，此涂層或隨基片彎曲而不損傷此連續(xù)陶瓷涂層的連續(xù)性。
42．用于在內(nèi)燃機(jī)中產(chǎn)生電火花以點燃燃料與空氣混合物的火花塞，此花火塞包括第一電極，用來輸運來自電源的電荷，第二電極，用來接收來自電源的電荷；設(shè)在此第一與第二電極上的導(dǎo)電性不粘陶瓷涂層，由此可提高導(dǎo)電率并能提供一表面，其可抵抗干擾此電火花產(chǎn)生的材料的堆聚。
43．用來在可因施加熱能而損傷的陶瓷材料上提供耐磨陶瓷涂層的方法，使得此陶瓷材料在涂布此耐磨陶瓷涂層的過程中保持其性質(zhì)，所述方法包括下述步驟(1)從既是無定形又是導(dǎo)電的過渡金屬氮化物組成的陶瓷組中選取此陶瓷涂層；(2)用大致為室溫的涂布方法將此耐磨陶瓷涂層涂布到所述陶瓷材料上，使此陶瓷材料不變形和不改變其物理性質(zhì)。
44．為用于醫(yī)療裝置的溫度敏感材料上提供生物相容涂層的方法，使得此溫度敏感材料在涂布此生物相容涂層過程中不受損傷，所述方法包括下述步驟(1)從既是無定形又是導(dǎo)電的過渡金屬氮化物組成的陶瓷組中選擇此生物相容涂層；(2)用大致為室溫的涂布方法將此生物相容陶瓷涂層涂布到此溫度敏感材料上，使得此溫度敏感材料不會為此涂布過程的熱能損傷；(3)將帶有所述生物相容陶瓷涂層的該溫度敏感材料設(shè)置于醫(yī)療裝置中，由此可使此醫(yī)療裝置用于醫(yī)療環(huán)境中。
45．權(quán)利要求44所述的方法，其中此方法還包括下述步驟從包括塑料、玻璃與磁性材料的這種溫度敏感材料中選擇所述溫度敏感材料。
46．權(quán)利要求44所述的方法，其中此方法還包括下述步驟從提供抗侵蝕性的陶瓷組中選擇生物相容涂層。
47．權(quán)利要求46所述的方法，其中此方法還包括下述步驟；從提供表面有潤滑結(jié)構(gòu)的這組陶瓷中選擇生物相容涂層。
48．權(quán)利要求47所述的方法，其中所述溫度敏感材料是塑料質(zhì)插入器導(dǎo)管，它由于此塑料質(zhì)插入器的潤滑性而較易插入。
49．權(quán)利要求44所述的方法，其中此方法還包括下述步驟對多個永磁鐵涂布生物相容涂層，而這多個水磁鐵是用于在可植入醫(yī)療裝置中工作的該裝置的操作需要馬達(dá)、磁性軸承、傳感器和其他電磁裝置。
50．將非生物相容材料用于可植入醫(yī)療裝置中的方法，其中此可植入醫(yī)療裝置使之能安全地用于植入，所述方法則包括下述步驟(1)從既是無定形又是導(dǎo)電的過渡金屬氮化物組成的陶瓷組中選擇生物相容陶瓷；(2)用大致為室溫的涂布方法將此生物相容陶瓷涂層涂布到前述非生物相容材料上，使此非生物相容材料完全為該生物相容材料覆蓋；(3)植入此已由上述生物相容涂層覆蓋的非生物相容材料。
51．權(quán)利要求50所述的方法，其中此方法還包括下述步驟采用價廉的非生物相容材料，由此降低所屬可植入裝置的成本。
52．權(quán)利要求44所述的方法，其中此方法還包括下述步驟將溫度敏感材料用于非生物相容材料，其中此溫度敏感材料是從塑料、玻璃與磁性材料這組溫度敏感材料中選取。
53．權(quán)利要求52所述的方法，其中此方法還包括下述步驟，即從下述這種可植入裝置中選擇植入裝置移植片固定物、心室輔助裝置、泵、壓縮器、氣囊、膈膜、容積排量室、提供流道的塑料管、軸承、軸承部件、導(dǎo)管、吻合器、軟組織植入物、閥瓣、分流器、起搏器、去纖顫器、心臟正位器、電極、神經(jīng)刺激器、過濾器、移植物、補(bǔ)片、避孕裝置、傳感器、換能器、注射針、藥劑管、夾鉗、外科釘、假體與電手術(shù)刀。
54．用于為醫(yī)療裝置形成更有效的擴(kuò)散阻擋層的方法，其中所述擴(kuò)散阻擋層設(shè)在可通過流體與氣體的可滲透膜層上，所述方法包括下述步驟(1)選擇用于此擴(kuò)散阻擋層的生物匹配涂層；(2)用大致為室溫的涂布方法將此生物相容涂層涂布于擴(kuò)散阻擋層上，由此能避免損傷此可滲透膜層，而前述生物相容涂層則能減少流體與氣體通過。
55．權(quán)利要求54所述的方法，其中此方法還包括下述步驟選擇無定形的生物相容涂層，使所述擴(kuò)散阻擋層能彎曲而不損傷此生物相容涂層。
56．權(quán)利要求55所述的方法，其中此方法還包括下述步驟減少工作流體與體液的交換。
57．權(quán)利要求56所述的方法，其中此方法還包括下述步驟減少包括硅酮油、其它潤滑劑與空氣這組工作流體的交換。
58．用于暴露于體液下可植入醫(yī)療裝置中的擴(kuò)散阻擋層，其中此擴(kuò)散阻擋層減少了工作流體通過此可植入醫(yī)療裝置與體液之間，所述擴(kuò)散阻擋裝置包括設(shè)在體液與工作流體間的第一膜層；無定形生物相容的陶瓷涂層，它通過室溫或接近室溫的工藝以其第一側(cè)涂布到上述第一膜層的第一側(cè)上，而此無定形生物相容陶瓷涂層是成整體地附著于該第一膜層之上；以及結(jié)合到所述無定形生物相容陶瓷層第二側(cè)上的第二膜層。
59．權(quán)利要求58所述的擴(kuò)散阻擋層，其中所述第一和第二膜層是由聚合物構(gòu)成。
60．權(quán)利要求59所述的擴(kuò)散阻擋層，其中所述聚合物是聚氨酯。
61．權(quán)利要求58所述的擴(kuò)散阻擋層，其中所述無定形生物相容陶瓷涂層是從既是無定形又是導(dǎo)電的過渡金屬氮化物組成的陶瓷組中選擇，而且此涂層還是抗疲勞、抗侵蝕與抗磨耗的。
62．權(quán)利要求58所述的擴(kuò)散阻擋層，其中所述工作流體還包括工作氣體。
63．防止流體在暴露于體液的可植入醫(yī)療裝置和此可植入醫(yī)療裝置的工作流體間擴(kuò)散的方法，此方法包括下述步驟(1)提供設(shè)在體液與所述工作流體間的第一膜層；(2)將無定形生物相容的陶瓷涂層以其第一側(cè)通過室溫或接近室溫的處理方法設(shè)置到上述第一膜層的第一側(cè)上，而此無定形生物相容陶瓷涂層是整體地結(jié)合到此第一膜層上；(3)將第二膜層設(shè)置到此無定形生物相容陶瓷涂層的第二側(cè)上，所述陶瓷涂層減少了體液與工作流體通過此第一與第二膜層擴(kuò)散。
64．防止流體在暴露于體液的可植入醫(yī)療裝置和此可植入醫(yī)療裝置的工作流體間擴(kuò)散的方法，此方法包括下述步驟(1)提供設(shè)在體液與此工作流體間的第一膜層；(2)將此無定形生物相容的陶瓷涂層以其第一側(cè)通過室溫或接近室溫的處理方法設(shè)置到此第一膜層的第一側(cè)上，無定形生物相容的陶瓷涂層整體結(jié)合到第一膜層上，而所述的陶瓷涂層能減少此體液與工作流體通過該第一膜層擴(kuò)散。
全文摘要
用導(dǎo)電的可彎的陶瓷材料提供導(dǎo)電的不粘涂層62,同時提供顯示潤滑性的表面。由室溫或接近室溫的制造方法于基片上產(chǎn)生TiN涂層,此涂層當(dāng)基片是包括塑料、復(fù)合材料、金屬、磁鐵與陶瓷的固定材料時是無定形的,能使基片彎曲而不損傷涂層。這種涂層也可根據(jù)用途作為保形涂層用于多種基片形狀。這種涂層是生物相容的,可以用于多種醫(yī)療裝置。
文檔編號C23C28/04GK1310647SQ98813209
公開日2001年8月29日 申請日期1998年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月19日
發(fā)明者庫瑪·B·阿吉特, 坎威爾卡·普拉塔普, B·奧爾森·唐, 斯瓦拉瑪姆·古路斯瓦姆 申請人:邁德奎斯特產(chǎn)品公司