专利名称：用于CoCrMo基材的涂层的制作方法在医疗行业中已知类金刚石碳(DLC)涂层作为降低金属部件的摩擦磨损的手段的用途。例如在医疗装置的连接部件例如髋置换物上使用DLC涂层来降低表面磨损。在这些装置中，涂覆DLC的部件通常连接聚合物或涂覆DLC的同类部件。例如，用于脊椎的总盘置换装置可具有连接聚こ烯对应物的涂覆DLC的钛合金部件。然而，直接施加至基材上的DLC涂层可表现劣等的粘合稳定性。由沉积机制所致，DLC涂层可具有GPa范围内的过量压缩应カ，这有利于DLC涂层从基材脱层。例如，关于某些目前可获得的涂覆DLC的髋关节的出版数据显示在体内9年后的大規模失效。图6 显不了根据现有技术由 Taeger 等人(Materialwissenschaften undWerkstofftechnik 2003; 34 (12) : 1094-1100，通过引用以其全文并入本文)的101植入物研究获得的某些涂覆DLC的髋关节植入物的修正(revision)速率。图7显示了源自Taeger系列的臀关节头的外植物。如可见到的，DLC涂层失效并且引起显著的磨损。失效的起源为DLC表面上小的脱层点，其最终结合以产生大規模的失效。在更近的观察中，失效看似大概为圆形并且可显示为起源于小的失效点，可能如图8所示的小孔。脱层从中心的初始点以圆形模式发生。图9显示了 Taeger涂层系统源于人工缺陷的脱层。在240天后脱层速度快速增カロ，在该时间处将存储介质从磷酸盐缓冲盐(PBS)交換成小牛血清。其它的数据点给出涂层系统中維持和储存的能量。因而，仍然需要具有改善的长期体内粘合性的改善的DLC涂层。
本发明在一些实施方案中包括具有涂层的CoCrMo基材。在一些实施方案中,可在医疗装置例如人工关节中使用经涂覆的CoCrMo基材。在本发明的一个实施方案中，用于CoCrMo基材的涂层包含四个层。在一个实施方案中，所述四个层包括包括Ta(C0CrM0)a5U的第一层、包括钽的第二层、包括碳化钽的第三层和包括类金刚石碳(DLC)的第四层。在一个实施方案中，所述涂层仅包括所述四个层。在一个实施方案中，第一层基本上由Ta(CoCrMo)ciHt!组成。在一个实施方案中，第二层基本上由钽组成。在一个实施方案中，第三层基本上由碳化钽组成。在一个实施方案中，第四层基本上由类金刚石碳(DLC)组成。在一些实施方案中，将第一层直接布置到基材上。在一些实施方案中，第一层具有约Inm-约5nm、优选约2nm_约4nm的厚度。根据ー些实施方案,第一层具有小于5原子％、优选小于3原子％的氧含量。在一些实施方案中，将第二层直接布置到第一层上。在一些实施方案中，第二层包括Ct-钽。在一些实施方案中，第二层基本上不含β-钽。在一些实施方案中，用例如约O. I原子％-约10原子％的钨、铌和/或钛掺杂第二层。在又一些实施方案中，第二层具有20nm的最小厚度,优选50nm的最小厚度。在另ー些实施方案中，第二层具有IOOOnm的最大厚度，优选200nm的最大厚度。根据ー些实施方案，第二层具有小于5原子％、优选小于3原子％的氧含量。在一些实施方案中，将第三层直接布置到第二层上。在一些实施方案中，第三层具 有O. 5nm的最小厚度,优选4nm的最小厚度。在另ー些实施方案中，第三层具有IOnm的最大厚度，优选6nm的最大厚度。根据ー些实施方案，第三层具有小于5原子％、优选小于3原子％的氧含量。在一些实施方案中，将第四层直接布置到第三层上。在一些实施方案中，第四层具有200nm的最小厚度，优选500nm的最小厚度。在另ー些实施方案中，第四层具有10 μ m的最大厚度，优选5 μ m的最大厚度。根据ー些实施方案，第四层具有至少I原子％的氢含量。在又一些实施方案中，第四层具有小于35原子％、优选小于23原子％的氢含量。根据本发明的一些实施方案的涂层具有低于50nm的平均粗糙度Ra。在又一些实施方案中，涂层具有低于200nm的最大粗糙度Rt。在一些实施方案中，涂层具有约O. 5 μ m-约10 μ m的总厚度。在其它的实施方案中，由到达基材的孔穿透涂层。在该实施方案的变体中，孔具有直径d < 10。根据本发明的一些实施方案，用于将涂层施加至CoCrMo基材的方法包括将粘合促进中间层沉积到基材上并且将DLC层沉积到粘合促进中间层上。在一些实施方案中，用于涂覆CoCrMo基材的方法包括a)将CoCrMo基材放入真空系统中；b)通过Ar+离子轰击来清洁CoCrMo基材；c)将Ta粘合促进中间层沉积到CoCrMo基材上；和d)在Ta粘合促进中间层上开始DLC生长。在一些实施方案中，通过例如以约IOnm-约I μπι厚度进行溅射将Ta粘合促进中间层沉积到CoCrMo基材上。下面将举例并且參考附图描述本发明的若干个实施方案，其中图I显示了安装在测试承窝(sockets)上的未涂覆(左)和根据本发明的一个实施方案的经涂覆(右)的CoCrMo脊椎盘植入物；图2显示了在脊椎模拟器中运行的图I的未涂覆和经涂覆的脊椎盘的累计磨损体积；图3A显示了在使用本发明的实施方案的中间层系统的涂覆DLC的植入物上发现的缺陷边缘处施加的聚焦离子束横切面；图3B显示了在图3A的中间层系统处所停止和包含的裂纹的放大图。图4显示了根据另ー个实施方案具有3. 5原子％氧含量的钽基中间层系统；图5显示了如根据本发明的实施方案生长的以不同氧污染为特征的Ta层的XRD扫描;图6显示了根据现有技术的涂覆DLC的髋关节植入物的修正速率；图7显示了根据现有技术的髋关节头的外植物具有引起显著磨损的失效的DLC涂层；图8显示了根据现有技术的植入物DLC层上的脱层(SEM图像)；和图9显示了源于人工缺陷的根据现有技术的涂层系统的脱层。

在一些实施方案中，根据本发明的涂层还包含直接布置在第一层上的第二层，使得第一层位于基材和第二层之间而没有居间层。在一些实施方案中，在第一层和第二层之间在它们界面处存在混合。在一些实施方案中，混合界面厚度不大于lnm。在一些实施方案中，第二层由不同于基材和第一层的材料组成。在一些实施方案中，第二层包含钽。在一些实施方案中，第二层基本上由钽构成。在一些实施方案中，第二层包含α-钽。在一些实施方案中，第二层基本上由α-钽组成。根据ー些实施方案，发现α-钽为宏观上可延展的相，而其它钽相(例如钽)可为相对脆性的。通过将相对脆性的钽从涂层排除，在一些实施方案中可获得更加可延展的涂层。在一些实施方案中，更加可延展的涂层提供涂层与基材更好的长期粘合性。因此，在优选的实施方案中，第二层基本上不含β_钽。此外，在一些实施方案中，第二层具有不小于5原子％、优选小于3原子％的氧含量。在一些实施方案中，较高氧含量(例如大于5原子％)可导致β相钽形成物，其可为宏观上脆性的。因此在优选的实施方案中需要保持沉积期间的氧水平足够低，使得所得涂覆层具有例如小于5原子％、优选小于3原子％的氧含量。在一些实施方案中，第二层具有小于2原子％的氧含量。在一些实施方案中，第二层具有小于I原子％的氧含量。在一些实施方案中，第二层具有小于.5原子％的氧含量。当在高水平(例如大于5原子％)下存在时，在一些实施方案中的氧可能終止潜在的原子间结合并且诱发可使涂层脆性并且易受腐蚀性侵蚀的相变。在又一些实施方案中，用α相稳定掺杂剂沉积钽。在一些实施方案中，第二层包含掺杂有铌(Nb)、钨(W)和/或钛(Ti)的Ta (例如α-钽)。在一些实施方案中，第二层基本上由用铌(Nb)、钨(W)和/或钛(Ti)掺杂的Ta (例如α-钽)构成。在这些实施方案中的ー些中，Nb、W和/或Ti可以以约O. I原子％_约10原子％存在于第ニ层中。根据ー些实施方案，用α相稳定掺杂剂例如Nb、W和/或Ti掺杂，导致α相组合物的稳定化和氧容限的提高，即对于涂层与基材的长期粘合性仍然允许的氧污染水平。在一些实施方案中，包含掺杂有α相稳定掺杂剂的钽的层可具有允许大于3原子％的氧含量的氧容限。在ー些实施方案中，包含掺杂有α相稳定掺杂剂的钽的层可具有允许大于5原子％的氧含量的氧容限。
在一些实施方案中，第二层具有至少20nm的厚度。在一些实施方案中，第二层具有至少30nm的厚度。在一些实施方案中，第二层具有至少40nm的厚度。在一些实施方案中，第二层具有至少50nm的厚度。在一些实施方案中，第二层具有至少IOOnm的厚度。在一些实施方案中，第二层具有约20nm-约lOOOnm、优选约50nm-约200nm的厚度。在ー些实施方案中，第二层具有20nm-1000nm、优选50nm_200nm的厚度。在一些实施方案中，第二层具有不大于IOOOnm的厚度。在一些实施方案中，第二层具有不大于500nm的厚度。在ー些实施方案中，第二层具有不大于200nm的厚度。在一些实施方案中，根据本发明的涂层还包含直接布置在第二层上的第三层，使得第一层位于基材和第二层之间，并且第二层位于第一层和第三层之间。在一些实施方案中，第三层由不同于基材、第一层和第二层的材料组成。在一些实施方案中，在第二层和第三层之间没有居间层。在一些实施方案中，在第二层和第三层之间在它们的界面处存在混
ム
ロ ο 在一些实施方案中，第三层包含钽。在一些实施方案中，第三层基本上由钽组成。在一些实施方案中，第三层包含钽化合物。在一些实施方案中，第三层基本上由钽化合物组成。在一些实施方案中，第三层包含碳化物或基本上由碳化物构成。在一些实施方案中，第三层基本上由碳化物构成。在一些实施方案中，第三层包含碳化钽。在一些实施方案中，第三层基本上由碳化钽构成。在一些实施方案中，第三层具有小于5原子％、优选小于3原子％的氧含量。在一些实施方案中，第三层具有小于2原子％的氧含量。在一些实施方案中,第三层具有小于O. 5原子％的氧含量。当在高水平(例如大于5原子％)下存在时,在ー些实施方案中的氧可能終止潜在的原子间结合并且诱发可使涂层脆性并且易受腐蚀性侵蚀的相变。在一些实施方案中，第三层具有至少O. 5nm的厚度。在一些实施方案中，第三层具有至少Inm的厚度。在一些实施方案中，第三层具有至少2nm的厚度。在一些实施方案中，第三层具有至少3nm的厚度。在一些实施方案中，第三层具有至少4nm的厚度。在一些实施方案中，第三层具有约O. 5nm-约10nm、优选约4nm_约6nm的厚度。在一些实施方案中，第三层具有O. 5nm-10nm、优选4nm-6nm的厚度。在一些实施方案中，第三层具有不大于IOnm的厚度。在一些实施方案中，第二层具有不大于6nm的厚度。在一些实施方案中，根据本发明的涂层还包含直接布置在第三层上的第四层，使得第一层位于基材和第二层之间，第二层位于第一层和第三层之间，并且第三层位于第二层和第四层之间。在一些实施方案中，第四层由不同于基材、第一层、第二层和第三层的材料组成。在一些实施方案中，在第三层和第四层之间没有居间层。在一些实施方案中，在第三层和第四层之间在它们的界面处存在混合。在一些实施方案中，第四层包含类金刚石碳(DLC)。在一些实施方案中，第四层基本上由类金刚石碳(DLC)组成。在一些实施方案中，第四层具有如纳米压痕测量的约10-约SOGPa的硬度。在一些实施方案中，第四层具有如纳米压痕测量的大于IOGPa的硬度。在一些实施方案中，第四层具有如纳米压痕测量的大于20GPa的硬度。在一些实施方案中，第四层具有如纳米压痕测量的大于30GPa的硬度。在一些实施方案中，第四层具有如纳米压痕测量的大于40GPa的硬度。在一些实施方案中，第四层具有如纳米压痕测量的大于50GPa的硬度。在一些实施方案中，第四层具有如纳米压痕测量的大于60GPa的硬度。在ー些实施方案中，第四层具有如纳米压痕测量的大于70GPa的硬度。在一些实施方案中，第四层具有如纳米压痕测量的大于80GPa的硬度。在一些实施方案中，由增加的氢结合所致，高氢含量(例如大于35原子％)可导致第四层减小的硬度。因此，在优选的实施方案中，第四层具有不大于35原子％的氢含量。在一些实施方案中，第四层具有小于35原子、优选小于23原子％的氢含量。在一些实施方案中，第四层具有小于15原子％的氢含量。在一些实施方案中，第四层具有至少I原子％的
氢含量。在一些实施方案中，第四层具有至少200nm的厚度。在一些实施方案中，第四层具有至少300nm的厚度。在一些实施方案中，第四层具有至少400nm的厚度。在一些实施方案中，第四层具有至少500nm的厚度。在一些实施方案中，第四层具有至少I μ m的厚度。在一些实施方案中，第四层具有约200nm_约10 μπι、优选约5 O Onm-约5μηι的厚度。在ー些实施方案中，第四层具有200nm-10l·! m、优选500nm_5 μ m的厚度。在一些实施方案中，第四层 具有不大于10 μπι的厚度。在一些实施方案中，第二层具有不大于5μπι的厚度。根据本发明的一个实施方案的具有如本文中所描述的第一层、第二层、第三层和第四层的涂层优选具有约500nm-约10 μ m并且更优选约2 μ m_约5 μ m的总厚度。在该实施方案的变体中，涂层具有不大于10 μ m、优选不大于5 μ m的总厚度。在又一些实施方案中，根据本发明的涂层具有小于50nm、优选小于25nm的平均粗糙度Ra。在一些实施方案中，涂层的最大粗糙度Rt小于200nm，优选小于150nm。如本文中提及的粗糙度值(例如Ra和Rt)通过用金刚石触针轮廓仪(stylus profiIometer)在样品表面处获取的四个100 μπι痕迹的平均值测量而获得。在一些实施方案中，本发明的涂层优选沉积在具有小于50nm的平均粗糙度和小于200nm的最大粗糙度的清洁、抛光的基材表面上。在一些特别的实施方案中，本发明的涂层可包含一个或多个孔。在ー个这样的实施方案中，一个或多个孔通过涂层的整个厚度。在一些实施方案中，一个或多个孔仅部分通过涂层的整个厚度延伸。在一些实施方案中，一个或多个孔由基材不均匀性形成。在ー些实施方案中，ー个或多个孔因涂层形成期间杂质(例如灰尘)的存在而形成。在一些实施方案中，涂层包含一个或多个孔，每个孔具有约 ο μ m的最大宽度。在其它的实施方案中，每个孔具有约4 μ m的最大宽度。在一些实施方案中，涂层包含ー个或多个具有不大于10 μ m、优选不大于4μπι的直径d的基本上圆形的孔。在一些实施方案中，本发明的涂层没有孔。根据本发明的实施方案的涂层可提供对腐蚀协助的脱层机制的高耐受性，使得可从该涂层期望在体内至少20年、优选至少30年的涂层完整性。沿着根据ー些实施方案的涂层界面的裂纹生长速率在模拟体液(磷酸盐缓冲盐、小牛血清)和体内低于O. 01 μ m/天。对于ー些实施方案中的涂层，测量的DLC在DLC上的磨损低至O. 005mm3/Mio循环。本发明的一个实施方案还包括用于在基材例如CoCrMo基材上制备涂层的方法。可使用本发明的示例性方法来制备本文中所描述的涂层。在一个实施方案中，用于在基材上制备DLC的涂层的方法包括将粘合促进中间层沉积到基材上并且将DLC层沉积到粘合促进中间层上。在一些实施方案中，沉积粘合促进中间层包括例如经过溅射将Ta沉积到基材上。在一些实施方案中，将约IOnm-约I μπι的Ta层沉积到基材上。在一些实施方案中，将Ta沉积到CoCrMo基材上导致在基材上包含Ta(CoCrMo)合金例如Ta(CoCrMo)a5U的第一层。在一些实施方案中，将Ta沉积到CoCrMo基材上还导致包含Ta例如α-钽的第二层。在一些实施方案中，随后将DLC层沉积到粘合促进中间层上导致包含Ta碳化物的第三层和包含DLC的第四层的形成。在一些实施方案中，使用气相沉积エ艺例如等离子辅助化学气相沉积(PACVD)来沉积DLC层。在一些实施方案中，优选在真空下(例如在约5 · KT5Pa或更小的压カ下)进行Ta沉积和DLC沉积。在一些实施方案中，在沉积粘合促进中间层之前可清洁基材，例如移除可干扰沉积步骤的任何污物或外来物质。在一些实施方案中，清洁基材任选地包括使用ー种或多种化学溶剂(例如丙酮和/或こ醇)预清洁基材。在又一个实施方案中，经离子轰击(例如Ar+轰击)清洁基材以将材料薄层(例如< I μ m)从基材表面移除。在优选的实施方案中，清洁基材包括(例如通过溅射清洁)从基材移除氧化的表面层。在一些实施方案中，从基材移除氧化的表面层在基材上产生反应性表面。 在一些示例性的实施方案中，当基材(例如CoCrMo基材)不含氧化的表面层时，则钽的溅射在基材表面上提供中性钽原子。这些中性钽原子与基材表面形成金属间相，产生以钽和基材材料的互扩散和原子混合为特征的第一层。对于根据ー些实施方案的CoCrMo基材，这导致钽和CoCrMo基材材料的合金化，产生了 Ta(CoCrMo)例如Ta(CoCrMo)a5U的第一层。由于溅射了额外的钽，一旦进入基材表面的钽的混合和互扩散范围过量，就在第一层上确立第二层。在一些实施方案中，互扩散范围等于第一层的厚度。第二层主要包含钽，以及在一些实施方案中包含在真空腔室环境中的可能少量的污染物例如氧。根据又ー些实施方案，当将沉积钽转向こ炔的等离子辅助化学气相沉积(PACVD)(这导致CxHy物质撞击第二层表面并且根据CxHy物质的冲击能量而穿透)吋，形成第三层。植入的CxHy物质与第ニ层的钽表面形成碳化物层(例如Ta碳化物层)。一旦CxHy物质的冲击范围(例如第三层的厚度和互扩散)过量，就如例如Lifshitz等人的“Subplantation model for film growthfrom hyperthermal species，，，Physical Review B, Vol. 41，No. 15，1990 年 5 月 15 日(通过引用以其全文并入本文)所述，经“子注入(subplantation)”エ艺生长DLC的第四层。根据本发明的一个实施方案用于涂覆基材的实施例方法包括以下步骤中的ー个或多个I.通过在超声清洁机中浸入丙酮和こ醇的I :1混合物将基材预清洁约5分钟。2.将基材放入以RF驱动的样品支架和磁控溅射设备为特征的真空系统腔室并且建立例如小于5 · 10_5Pa的基压。3.例如通过如下方式由氩离子(Ar+)轰击来清洁基材通过将13. 56MHz射频电压(相对于接地的腔室壁)施加至样品支架点燃Ar等离子体。通过RF功率自动调整，在约2Pa的Ar压カ下可确定这些点之间约-600V的RF偏压。在一些实施方案中，该清洁步骤导致通过溅射而从基材表面移除约140nm的材料并且可花费约30分钟。4.通过预烧(burn-in)清洁Ta溅射靶材，例如在高功率下在合适的覆盖体(遮盖体)下溅射Ta靶材，同时通过氩轰击进ー步保持基材免受氧化。在一些实施方案中，工作压カ为约2 · 10 氩并且该步骤持续时间为约2-约5分钟。根据ー些实施方案的DC磁控操作參数为U=-435V，(P=200ff, I=450mA)。在一些实施方案用于基材离子轰击的RF偏压为约-300V。
5.将(例如厚度IOOnm的)Ta粘合促进中间层沉积到基材上。为了便于该步骤，在一些实施方案中，打开遮盖体时的同时中止基材表面上的离子轰击。DC溅射參数可与前面步骤相同，并且基材支架上的RF偏压为0V。根据ー些实施方案，Ta的示例性沉积速率为约20nm/分钟，因此在约五分钟后导致约IOOnm的Ta厚度。6.关闭DV磁控派射，同时开始DLC生长。在一些实施方案中，可使用こ炔气和施加到基材支架上的偏压，通过PVD或CVDエ艺、优选等离子辅助化学气相沉积(PACVD)进行DLC生长。示例性工作压カ可为约2. 5Pa C2H2，而基材支架上的RF偏压为约-600V。在一些实施方案中，DLC的沉积速率为约30nm/分钟。在一些实施方案中，在约60-约120分钟的持续时间后所得的DLC层厚度为约2 μ m-约4 μ m。7.使经涂覆的基材在真空中冷却并且从腔室中移除经涂覆的基材。在一些实施方案中，假设已知进入腔室中的Ar流，由质谱分析測量可确定进人工艺腔室中的氧(污染物)流。在上述的示例性方法中，在エ艺开始前使用氧泄露阀以已知的Ar流通过m/e (O2+(32)/Ar+(40))比例有目的地调整氧流。所得的粘合促进中间层(第 二层)的化学组成可由表征方法如X射线光电子能谱(XPS)获得，并且其特征还在于层(第三层)和(第一层)中的氧含量。该化学信息进而可联系到合适的测试(脊椎模拟器、脱层测试)中的层性能。这允许确定氧的容限并且对于给定的沉积系统和给定的エ艺设置实现对中间层稳定性的在线监控系统。在其上可沉积本发明的涂层的基材可为平面或弯曲的。例如，可特别成形基材用于球窝(ball-on-socket)关节或对于点接触关节。由于其提高的硬度(例如由纳米压痕测量的约IOGPa-约80GPa)，根据本发明的一些实施方案的多层涂层可承受点接触条件所遇到的高机械应カ(例如4GPa压缩应力)。涂覆DLC的部件可有利地与包含根据本发明的实施方案的相同涂层的对应基材结合使用。图I显示了示例性未涂覆(左)和经涂覆(右)的CoCrMo脊椎盘植入物，该植入物提供有根据本发明实施方案的耐受腐蚀协助的脱层的涂层。该样品的涂层系统包含3nm厚的Ta (CoCrMo)层、IOOnm厚Ta层、5nm厚Ta-碳化物层和4 μ m厚DLC层。通过监控沉积期间腔室内气体组成和相关的装置校准，验证该层系统中的氧污染在粘合促进层系统内(如在Ta层中测量)低于3原子％。图I显示的样品在脊椎模拟器装置中承受了多于七千万次加载循环。脊椎磨损模拟器装置中的测试显示这样的经涂覆的植入物的磨损与未涂覆的金属在金属上的摩擦对(图2)相比显著降低。图2中显示的累计磨损体积由在ISO 14242-2 (密度DLC “2. 8g/cm3 ;CoCrMo :8. 29g/cm3)中指定的清洁エ艺后的重量測量来计算。通过使初始光滑的金属表面粗糙化，引起所观察到的金属磨损。此外，纳米尺度分析显示硬涂层的塑性压痕(“蛋壳效应”)没有引起裂纹沿着涂层-基材界面扩展，其可导致脱层和植入物失效。图3A和3B显示了由摩擦接触(tribocontact)(“蛋壳效应”)内的硬颗粒引起的示例性缺陷。图3A和图3B中显示的涂层具有小于0.3原子％的氧含量。如图3B所示，发现该系统容忍孤立的缺陷；例如由穿入基材的刮痕引起的小缺陷将不会如在现有技术植入物上观察到的那样经过所描述的失效机制之一而膨胀并且接合成宏观缺陷，导致植入物失效。此外，通过具有圆锥金刚石尖端的Rockwell尖端在确定的载荷(例如这里为1500N)下以约120度的角度刺入表面的Rockwell压痕、孔的长期监控，同时将植入物浸入盐溶液，导致没有观察到的应カ腐蚀开裂的趋势。具有超过根据本发明的实施方案确定的极限的氧含量的层可沿着第三层扩展裂纹。例如，如图4所示，在ー个具有3. 5原子％氧含量的实施方案中的层系统可沿着第三层扩展裂纹，导致在几千个加载循环后可能的脱层和植入物失效。如图5所示,在氧污染的Ta中间层上的X射线测量(XRD) (Bragg-Brentano几何关系)掲示了在提高的氧污染水平下α -相钽(“a-Ta(IlO) ”)峰消失。由在以各自晶格点阵(如这里所示的α -钽在110晶格方向上的点阵)为特征的微晶平面上X射线的相长干涉引起α-相峰。图5显示了随着氧的添加α-相峰消失，说明粘合促进中间层的结构变化；α-相峰消失与由増加的氧污染引起的中间层性质恶化相关。因而认为钽中间层结构完全改变。相变与测试样品的机械失效同时发生。因而认为相变导致如用聚焦离子束(FIB)观察的Ta/DLC界面的稳定性损失，所述聚焦离子束(FIB)为使用加速离子喷射来切穿样品，输送特别适合具有高分辨率SEM的分析的高度抛光的横切面的方法。这可开启诊断Ta中间层稳定性的另一路线。 根据上述实施例的涂层可适合于髋关节和其它医疗装置和植入物，而不损失功能性。可使用根据本发明实施方案的涂层的其它示例性医用装置包括Kirschner线材、髓内钉、骨螺钉、牙植入物。在一些实施方案中，根据本发明的涂层对于经受磨损的其它装置包括非医疗装置例如机器部件、齿轮和工具也为有用的。在一些实施方案中，根据本发明的涂层对于在低于300°C下经受磨损的装置可能特别有用。应该理解，在这里可做出各种变化、取代和改变而不脱离由所附的权利要求确定的本发明的精神和范围。此外，本申请的范围不意欲限制于本说明书中描述的エ艺、机器、制造和物质组合物、手段、方法和步骤的特定实施方案。如本领域技术人员将可从本文中的公开内容容易理解的那样，根据本发明可利用已经存在或随后待发展的基本上与本文中描述的相应实施方案表现出相同功能或基本上与本文中描述的相应实施方案获得相同结果的エ艺、机器、制造和物质组合物、手段、方法或步骤。


一种用于CoCrMo基材的涂层，包含直接位于基材上含有Ta(CoCrMo)0.5-2.0的第一层，直接位于第一层上并且含有钽的第二层，直接位于第二层上并且含有碳化钽的第三层，和直接位于第三层上并且含有类金刚石碳(DLC)的第四层。