本发明涉及医用材料复合薄膜领域，具体涉及一种金属/dlc复合薄膜及其制备方法。
背景技术：
：全关节置换术被认为是生物材料和生物工程领域最伟大的成就之一。人造关节在使用过程中产生的大量摩擦颗粒会进入关节周围组织中，导致骨溶解和假体松动。类金刚石（dlc）薄膜具有硬度高、表面光滑、摩擦系数小、耐磨损和耐腐蚀的特点。更重要的是，dlc具有人体组织相容性和血液相容性，对人体无副作用。由于上述优点，dlc薄膜被广泛应用于人体关节的医用材料领域。虽然dlc薄膜具有诸多优点，但是dlc薄膜本身不具备抗菌作用，导致其表面容易粘附细菌，进而使其在对抗菌性能有一定要求的医疗场合无法使用。因此，如何使得医用dlc薄膜具备抗菌性能成为了急需解决的技术问题。技术实现要素：针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种金属/dlc复合薄膜及其制备方法，通过向dlc薄膜中掺入具有抗菌作用的金属粒子，使得薄膜材料具有优异的抗菌效果，拓宽了dlc薄膜的医疗应用领域。一种镁合金表面的金属/dlc复合薄膜，所述金属/dlc复合薄膜由磁控溅射法制备而得，其特征在于：所述磁控溅射法选用金属/石墨复合靶材，其中金属含量为3.8at.%-9.8at.%，余量为石墨；所述金属选自ag和cu中的一种或多种。优选地，所述金属为ag和cu。优选地，所述复合靶材中金属ag的含量为6at.%，金属铜的含量为3.8at.%。进一步地，本发明还提供了一种镁合金表面的金属/dlc复合薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：a.选用镁合金为基体材料，将其切割为20×20×5mm；b.依次用无水乙醇、去离子水超声清洗镁合金基体5min，然后烘干待用；c.选用金属/石墨复合靶材，对复合靶材进行反溅射以清除表面的氧化物杂质；d.将镁合金放入磁控溅射镀膜机中，抽真空使本底真空度低于5pa，通入氩气为工作气体，开启溅射电源，对镁合金基体进行磁控溅射，其中，靶基距为50mm，溅射功率为380w，溅射时间为60min，溅射温度为120℃，氩气流量为120sccm。优选地，所述金属含量为3.8at.%-9.8at.%，余量为石墨；所述金属选自ag和cu中的一种或多种。优选地，所述金属为ag和cu。优选地，所述复合靶材中金属ag的含量为6at.%，金属铜的含量为3.8at.%。优选地，所述镁合金为医用镁合金。本发明采用磁控溅射法在医用镁合金表面制备金属/dlc复合薄膜，将金属ag和/或cu掺入制备dlc薄膜的石墨靶材中，克服了传统dlc薄膜容易粘附细菌的问题，使得镁合金dlc薄膜能够适用于对抗菌性能有一定要求的医疗场景。另外，发明人意外地发现特定的金属粒子掺入量（6.0at.%ag/3.8at.%cu）可以将金属/dlc复合薄膜的抗菌率提高到98%以上，也就是说，在特定配比下两种抗菌粒子发生了协同作用，使得抗菌性能获得了惊人地提升。这一发现使得镁合金表面的金属/dlc复合薄膜可以应用于对抗菌性能要求极高的医疗领域。具体实施方式以下通过具体实施例来阐述本发明的技术方案，但是本发明的技术方案不仅局限于此。实施例1一种金属/dlc复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：a.选用镁合金为基体材料，将其切割为20×20×5mm；b.依次用无水乙醇、去离子水超声清洗镁合金基体5min，然后烘干待用；c.选用ag/石墨复合靶材（其中金属银的含量为6at.%），对复合靶材进行反溅射以清除表面的氧化物杂质；d.将镁合金放入磁控溅射镀膜机中，抽真空使本底真空度低于5pa，通入氩气为工作气体，开启溅射电源，对镁合金基体进行磁控溅射，其中靶基距为50mm，溅射功率为380w，溅射时间为60min，溅射温度为120℃，氩气流量为120sccm；e.对表面镀覆有ag/dlc复合薄膜的镁合金材料进行热处理，以消除薄膜应力。实施例2一种金属/dlc复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：a.选用镁合金为基体材料，将其切割为20×20×5mm；b.依次用无水乙醇、去离子水超声清洗镁合金基体5min，然后烘干待用；c.选用cu/石墨复合靶材（其中金属铜的含量为6at.%），对复合靶材进行反溅射以清除表面的氧化物杂质；d.将镁合金放入磁控溅射镀膜机中，抽真空使本底真空度低于5pa，通入氩气为工作气体，开启溅射电源，对镁合金基体进行磁控溅射，其中靶基距为50mm，溅射功率为380w，溅射时间为60min，溅射温度为120℃，氩气流量为120sccm；e.对表面镀覆有cu/dlc复合薄膜的镁合金材料进行热处理，以消除薄膜应力。实施例3一种金属/dlc复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：a.选用镁合金为基体材料，将其切割为20×20×5mm；b.依次用无水乙醇、去离子水超声清洗镁合金基体5min，然后烘干待用；c.选用cu/石墨复合靶材（其中金属铜的含量为3.8at.%），对复合靶材进行反溅射以清除表面的氧化物杂质；d.将镁合金放入磁控溅射镀膜机中，抽真空使本底真空度低于5pa，通入氩气为工作气体，开启溅射电源，对镁合金基体进行磁控溅射，其中靶基距为50mm，溅射功率为380w，溅射时间为60min，溅射温度为120℃，氩气流量为120sccm；e.对表面镀覆有cu/dlc复合薄膜的镁合金材料进行热处理，以消除薄膜应力。实施例4一种金属/dlc复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：a.选用镁合金为基体材料，将其切割为20×20×5mm；b.依次用无水乙醇、去离子水超声清洗镁合金基体5min，然后烘干待用；c.选用ag/石墨复合靶材（其中金属银的含量为3.8at.%），对复合靶材进行反溅射以清除表面的氧化物杂质；d.将镁合金放入磁控溅射镀膜机中，抽真空使本底真空度低于5pa，通入氩气为工作气体，开启溅射电源，对镁合金基体进行磁控溅射，其中靶基距为50mm，溅射功率为380w，溅射时间为60min，溅射温度为120℃，氩气流量为120sccm；e.对表面镀覆有ag/dlc复合薄膜的镁合金材料进行热处理，以消除薄膜应力。实施例5一种金属/dlc复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：a.选用镁合金为基体材料，将其切割为20×20×5mm；b.依次用无水乙醇、去离子水超声清洗镁合金基体5min，然后烘干待用；c.选用cu/ag/石墨复合靶材（其中金属银的含量为6.0at.%，金属铜的含量为3.8at.%），对复合靶材进行反溅射以清除表面的氧化物杂质；d.将镁合金放入磁控溅射镀膜机中，抽真空使本底真空度低于5pa，通入氩气为工作气体，开启溅射电源，对镁合金基体进行磁控溅射，其中靶基距为50mm，溅射功率为380w，溅射时间为60min，溅射温度为120℃，氩气流量为120sccm；e.对表面镀覆有cu/ag/dlc复合薄膜的镁合金材料进行热处理，以消除薄膜应力。实施例6一种金属/dlc复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：a.选用镁合金为基体材料，将其切割为20×20×5mm；b.依次用无水乙醇、去离子水超声清洗镁合金基体5min，然后烘干待用；c.选用ag/石墨复合靶材（其中金属银的含量为9.8at.%），对复合靶材进行反溅射以清除表面的氧化物杂质；d.将镁合金放入磁控溅射镀膜机中，抽真空使本底真空度低于5pa，通入氩气为工作气体，开启溅射电源，对镁合金基体进行磁控溅射，其中靶基距为50mm，溅射功率为380w，溅射时间为60min，溅射温度为120℃，氩气流量为120sccm；e.对表面镀覆有ag/dlc复合薄膜的镁合金材料进行热处理，以消除薄膜应力。实施例7一种金属/dlc复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：a.选用镁合金为基体材料，将其切割为20×20×5mm；b.依次用无水乙醇、去离子水超声清洗镁合金基体5min，然后烘干待用；c.选用cu/石墨复合靶材（其中金属铜的含量为9.8at.%），对复合靶材进行反溅射以清除表面的氧化物杂质；d.将镁合金放入磁控溅射镀膜机中，抽真空使本底真空度低于5pa，通入氩气为工作气体，开启溅射电源，对镁合金基体进行磁控溅射，其中靶基距为50mm，溅射功率为380w，溅射时间为60min，溅射温度为120℃，氩气流量为120sccm；e.对表面镀覆有cu/dlc复合薄膜的镁合金材料进行热处理，以消除薄膜应力。实施例8一种金属/dlc复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：a.选用镁合金为基体材料，将其切割为20×20×5mm；b.依次用无水乙醇、去离子水超声清洗镁合金基体5min，然后烘干待用；c.选用cu/ag/石墨复合靶材（其中金属银的含量为3.8at.%，金属铜的含量为6.0at.%），对复合靶材进行反溅射以清除表面的氧化物杂质；d.将镁合金放入磁控溅射镀膜机中，抽真空使本底真空度低于5pa，通入氩气为工作气体，开启溅射电源，对镁合金基体进行磁控溅射，其中靶基距为50mm，溅射功率为380w，溅射时间为60min，溅射温度为120℃，氩气流量为120sccm；e.对表面镀覆有cu/ag/dlc复合薄膜的镁合金材料进行热处理，以消除薄膜应力。对实施例1-8的抗菌性能进行测试，测试方法为：选择菌液浓度为8×105cfu/ml的金黄色葡萄球菌作为试验用菌液，分别取0.2ml试验用菌液滴加在样品表面，在37℃、相对湿度rh>90%的条件下，培养48h，然后取出样品进行活菌计数，并通过计数得到抗菌率。每个样品做5个平行试验，另外选择仅覆有dlc薄膜的镁合金为对照组。其中，抗菌率计算公式为：r（%）=（a-b）/a×100式中：r表示抗菌率；a表示对照组平均回收菌数；b表示实施例样品平均回收菌数。实施例1-8及对照组的抗菌率如表1所示。表1抗菌率实验数据实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7实施例8抗菌率/%82.5379.6770.5976.2198.2689.5485.4487.34从表1可以看出，在dlc涂层中添加了ag和/或cu后都能够使其获得优异的抗菌性能，并且，在添加量相同的情况下，元素ag的抗菌效果比元素cu的抗菌效果更佳，并且，一定范围内，随着抗菌元素的添加量的增加，复合涂层的抗菌性能也得到提高。令人惊讶的是，实施例5（6.0at.%ag/3.8at.%cu）的抗菌率提高到了预料之外的98.26%，其原因在于特定含量的铜/银添加量发生了协同效应，为了论证上述观点，发明人针对性地进行了实施例6（9.8at.%ag）、实施例7（9.8at.%cu）以及实施例8（3.8at.%ag/6.0at.%cu），实验结果证明，实施例6-8的抗菌性能都远远不如实施例5。这一发现，使得在某些对抗菌性能要求极高的情况下，实施例5中优异的抗菌效果可以得到应用。当前第1页12