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药物涂层支架的优缺点篇一

会议简介

本次会议于2011年6月25日，在“otric东方桡动脉俱乐部”举行。

东方心脏病学大会桡动脉俱乐部（otric）于2010年6月25日在上海成立，由沈卫峰、葛均波、魏盟教授担任主席，葛雷、陆志刚、张清教授担任秘书长。otric将秉承既往风格，以定期的学术动态交流、疑难病例讨论、并发症案例讨论等形式进行学术探索活动，致力于为经桡动脉介入治疗学习者提供打造一个优良的技术交流平台，为经桡动脉介入技术发展提供原动力。

与会医师

 瑞金医院副院长 沈卫峰

 中山医院心内科 葛 雷  第六人民医院心内科 陆志刚

 仁济医院心内科 张 清

 瑞金医院心内科 张瑞岩

 第十人民医院心内科 李伟明

沈卫峰教授：今天很高兴在此举办“otric东方桡动脉俱乐部”第四次会议，我们主要就经桡动脉介入治疗进行学术交流和探讨。随着介入治疗的广泛开展，在我国特别是经济发达地区，针对大多数冠心病病人都已采用经桡动脉介入治疗方法了，（三级医院达90%）经桡动脉，介入治疗以创伤小、病人舒适度高、术后恢复快等优点为广大医生患者所认可。近年来随着临床医生介入手术水平的不断提高，经桡动脉介入治疗可以取得与经股动脉介入治疗同样的效果，且克服了种种困难，使得原本不宜经桡动脉介入治疗的身材矮胖的女性，也可以顺利开展该手术。在座的各位医生都在进行临床介入第一线的治疗，今天我们讨论的主题是“无聚合涂层药物洗脱支架的应用前景”。这也是一个较新理念，是否能兼具药物洗脱支架与裸支架的优点，需要进一步证实与探讨。首先请第六人民医院的陆志刚教授为大家做题为 “无聚合物涂层药物洗脱支架是一种理想的药物洗脱支架吗？”的报告。

陆志刚教授：桡动脉俱乐部举办活动至今已是第四次，在沈卫峰院长、葛均波教授和魏盟教授等专家的多方支持和主持下，活动取得了很好的效果，且一直进行得很顺利。今天我们讨论的主题就是“无聚合物涂层药物洗脱支架的临床应用”。

支架的问世，经皮冠状动脉腔内血管成形术（ptca）技术的应用，开创了冠心病治疗从药物治疗时代到裸支架介入治疗新时代。对于支架，我们临床医生已经应用得非常普遍。冠脉造影成为临床诊断的“金标准”。ptca在改善冠心病人的症状方面的效果比较明显，从最初的球囊扩张术应用，可以很好地缓解病人的症状，但是术后再 狭窄引起的心绞痛则成为了新的困扰；到裸支架(bms）的出现解决了冠心病治疗更多的问题，可是由于金属支架在体内，容易引起再狭窄则带来了更多问题，介入心脏病学之父andreas gruentzig曾经说过： “如果没有再狭窄的出现，ptca将是治疗冠心病的一项非常完美的技术。

为了解决再狭窄的问题，科学研究一直不断，到了2000年，des（药物洗脱支架）的出现，成为了冠心病介入治疗的一项跨时代的标志，des 开始用于临床至今已有10年，开始我们满怀信心，des带确实给我们很多欣喜，再狭窄的发生率明显降低，甚至有试验结果证实再狭窄发生率为0。但是随着使用时间的增加，des的晚期迟发血栓形成则成了新 的问题，临床医生从对再狭窄的关注转到对晚期血栓形成的担忧。

临床研究发现，bms和des的雷帕霉素（ses）和紫杉醇（pes）均有晚期血栓形成现象出现。但des有高于bms的趋势，特别是在180天以后。

des的经典结构包括：支架平台，药物（雷帕霉素、紫杉醇等），聚合物涂层。引起支架血栓的因素有很多，除支架本身因素外，还有患者的因素、病变的因素、操作技术因素以及其它未知的因素。今天我们主要讨论支架因素：

1.聚合物的高致敏性，聚合物作为一种外来物质进入体内，有些病人会出现过敏反应，进而引发血管的慢性炎症，内皮化不完全等等，最终可以导致血栓形成。聚合物的存在有利有弊，首先好处是作为载体将药物附于支架上；但是由于聚合物涂层不均一，网状聚合物表面膨胀，以及聚合物剥落等弊端，均可以引起持续性炎症，导致修复延迟引发血栓形成的风险。临床由于聚合物的安全性引起的顾虑还包括： 迟发晚期血栓，血管内皮修复不完全，血管正向重塑—晚期贴壁不良，延长抗血小板治疗的时间。

2.支架覆膜的问题，也和血栓形成有关联。

鉴于这两个问题，国外开始研究考虑制作有孔支架，直接在支架上开槽携带药物，从而省去了聚合物涂层。这种支架的临床应用取得了较好的效果。对比无聚合物药物洗脱支架（ses）的血栓形成率，前者有所降低；无聚合物药物洗脱支架与佐他莫斯洗脱支架晚期血栓形成对比，则有显著性降低。国外在无聚合物涂层药物洗脱支架方面做了很多研究，国内在这方面也做了大量工作，其中由辽宁生物医学材料 公司生产的垠艺 无聚合物涂层紫杉醇药物洗脱支架为临床试验较多的，由瑞金医院领衔的关于垠艺 支架临床安全性及疗效多中心试验sery-1等会儿将由张瑞岩主任为大家详细介绍。我们医院对比垠艺 微盲孔载药冠脉支架与 雷帕霉素永久涂层药物洗脱支架的安全性和有效性的前瞻性、单中心、随机对照临床研究正在进行中。无聚合物涂层支架首先可以减少由聚合物涂层引起的迟发晚期血栓、血管内皮修复不完全、晚期贴壁不良、延长抗血小板治 疗的时间等等不良反应，同时通过微孔将药物缓慢释放达到安全有效的结果，而且实验证明内皮修复快速。

乐普新一代无载体药物洗脱支架既具有des的有效性，又具有bms的安全性。它可以直接在支架机体表面制备出微孔表面，再选用抑制再狭窄效果良好的雷帕霉素，并通过微孔将药物缓慢释放达到安全有效的结果。nanoplus的药物释放周期为1-2个月，经3个月完成裸支架修复，直到最终停药。由北京大学第一医院霍勇教授为主要研究者，有19个单位 组成的研究中心，进行了nanoplus临床试验n—fim。得出最终结论：

1、通过2年随访，6-9个月的造影显示nanoplus ses能有效预防再狭窄，其晚期丢失和再狭窄率与partner相比无显著差异。2、12个月的临床结果显示，二者在累积mace发生率、死亡率、心梗、tvr等方面无显著差异。3、24个月的临床结果显示，二者在累积主要心脏不良事件（mace）发生率、死亡率、心梗、靶血管再次血运重建（tvr)等方面 无显著差异。

4、由于nanoplus无载体药物支架有再药方式的优势，与聚合物药物支架相比，使用无载体药物支架的患者在停用氯比格雷时间

上具有优势。当然，目前看来无聚合物涂层支架尚存在再狭窄的发生，同时对于一些血管扭曲等情况的病人无法使用，但是我们仍相 信无聚合物涂层支架将是未来支架行业的一项主要技术。

病例一：患者：男性，50岁，因心绞痛入院。造影提示，第一对角支开的口处有90%狭窄，前降支40%左右狭窄。手术的策略：手术当初考虑对角支病变的处理，做完球囊扩张以后，送入支架的过程中，出现支架脱载，这时将脱载的支架放在对角支附近，就地释放，再采用culotte技术。术后病人还是接受了规范治疗，也无心绞痛症状。出院1年后，进行了造影检查复查，前降支第一对角支处没有明显的狭窄。

病例1 —— 术前

病例1 —— 术中

病例1 —— 1年后随访

葛雷教授：陆教授采用的是szabo技术，使用这种技术时，如果向前推支架时速度过快，很有可能支架会脱载。这个病例就有可能是支架在推送过程中，支架脱载。使用szabo技术时，首先要在体外用手捏住支架的大部分，然后将支架球囊充盈至1-2atm,待支架杆翘起来后，通过支架侧孔送入第二根导引钢丝，然后再把翘起的支架杆捏回原位。但是使用垠艺 支架进行这种操作有可能影响其疗效，因为反复用手捏支架，支架上的药物可能会在一定程度上丢失，从而影响疗效。

病例二：患者：男性，62岁，因不稳定性心绞痛入院，造影检查发现右冠中远端有80%狭窄。手术策略：术中使用了垠艺 药物洗脱支架，术后做了血管内超声（ivus），病情恢复非常良好的。通过规则的药物使用，一年后随访时，再次进行血管内超声复查，并没发现明显的再狭窄。

病例2 —— 术前 病例2 —— 术中 病例2 —— 1年后随访

沈卫峰教授：感谢陆主任为我们提供的两个病例。第一例开始做的不是很好，第二例操作很成功。目前我们对术后效果的观察，通过ivus有时候看不清楚血管内皮修复的情况，还无法确定治疗效果。将来有望通过oct观察血管内皮修复情况，以便指导临床药物治疗。我们在做无聚合物涂层药物洗脱支架治疗时，多采用双联抗血小板治疗，最好能够了解到血管内皮损伤修复情况，不要简单以半年为界停止治疗。对于其他支架，比如nano我还没有使用的经验。垠艺 支架作为无聚合物涂层药物洗脱支架，有其优势，但是微孔载药在一定程度上给手术操作带来了难度，同时对一些血管扭曲的情况则不宜使用。目前临床使用后发现，虽经技术改进，该支架的质地仍比其他支架硬一些。对于其临床效果，仍需我们长期观察，并且在手术操作时注意各个事项。

李伟明教授：听了刚才介绍的2个病例，有很大收获，我想提三个问题：

1、选取无聚合物药物涂层支架治疗的病例是否随机呢？

2、比如有血管扭曲的情况，支架本来就不易通过，请问临床对类似的情况是怎样解决的？

3、还有就是后扩张问题，类似的病例是否有需要100%的后扩张呢？

陆志刚教授：对于特殊病例的确需要术前的充分准备，包括扩张是否充分，支持力度要足够，总之需要各种技术的协同。而且我们在使用的过程中要经常与生产厂家沟通，不断改进支架本身的工艺，现在的使用情况已有好转。至于后扩张是否进行要看ivus检查结果，只要感觉到支架显示有点问题，就需要做后扩张。

张瑞岩教授：垠艺支架为国内首个临床使用的无聚合物涂层药物支架，我们瑞金医院作为牵头单位完成了一项大型国产无聚合物涂层紫杉醇药物洗脱支架安全性和疗效多中心注册研究（sery-1），12个月随访结果已经发布。现在我为大家汇报一下研究结果。对于des引起延迟愈合、晚期追赶现象目前在临床上已得到广泛认同，对于无聚合物涂层药物洗脱支架，国外开展了不同雷帕霉素剂量或者雷帕霉素和普罗布考两种药物联合的无聚合物涂层支架的临床试验，并与传统聚合物涂层支架疗效进行对照。isar-test的312个月随访结果证实，雷帕霉素单一药物无聚合物涂层药物洗脱支架的晚期管腔丢失为0.47mm，而生物可降解涂层和永久涂层支架分别为0.17mm和0.23mm。此外，根据2年随访冠脉造影结果，第一年无聚合物涂层药物洗脱支架和紫杉醇药物洗脱支架的再狭窄发生无明显差别，较雷帕霉素洗脱支架高，但是一年后，无聚合物涂层药物洗脱支架再狭窄几乎没有变化，其余2种则有明显上升趋势。这称为聚合物涂层药物洗脱支架的晚期追赶现象。

sery-1由瑞金医院和武汉亚洲心脏病医院为主要研究单位，来自全国的27家单位参与研究。入选标准：年龄>18岁，男女不限，de novo病变，直径狭窄程度>70%,血管参考直径2.5～4.0mm，植入垠艺 支架；排除标准：急性st抬高心肌梗死1周内，冠脉搭桥术后桥血管病变，极度扭曲、严重钙化或明显血栓病变，lvef<35％，严重肾功能不全（gfr<30ml/min），凝血功能障碍，3个月内胃肠道或视网膜出血，近3个月内实施过较大外科手术，脑出血或近3个月脑梗死，预期寿命小于1年，杂交支架，左主干合并多血管弥漫病变的糖尿病，这和国内外其他大型研究的病例选择相似，而无聚合物药物涂层支架的表面携带药物，如果通过病变困难，可能引起药物脱落影响疗效。

研究主要终点为术后12个月的主要不良心脏事件（mace），次要终点为术后12个月血栓事件（arc定义），其中mace就包括死亡、再次心梗及靶病变再次血运重建。

入选患者1045例，临床随访：30天随访1045例（100%），6个月随访1035例（99.0%），12个月随访1032例（98.8%）；造影随访9-12个月。1045例病例中既往心梗史：21.5%，既往pci史：7.6%，既往cabg史：0.5%，糖尿病22.7%，高血压60.2%，高血脂症36.0%，目前吸烟：42.5%，心绞痛类型：稳定型19.0%，不稳定型：78.1%，无症状心肌缺血2.9%，lvef（%）：59.7±9.8，这些病例都是临床真实病例，没有特别选取病种以降低治疗难度。

术前用药，阿司匹林：99.1%，氯吡格雷：96.7%，低分子肝素：34.5%，肝素：17.3%。手术入路的选择：因为全国27家医院参与，没有特别要求，主要根据手术的习惯来操作。58.3%经股动脉，41.4%经桡动脉，其他（尺动脉、肱动脉）占0.3%。

冠脉病变情况：分布，狭窄主要在左前降支，右优势型：87.8%，左优势型：3.5%，均衡型：23.5%。timi血流分级：0级：10.7.%，i级：8.00%，ii级：18.30%，iii级：63.00%。靶病变个数 1处：73.6%，2处：21.1%，3处：4.8%，4处：0.6%。靶病变分型：a:23.0%,b1：21.5%,b2：24.1%,c:31.4%.靶血管统计lad：45%，lcx：24%，rca：30%，lm：1%。手术情况直接支架术：34.0%，球囊预扩张：66.0%，预扩张球囊直径：2.3±0.4mm，预扩张球囊长度：17.7±5.4mm。预扩张最大压力,11.1±3.3atm，预扩张时间8.8±6.3s：预扩张次数：1.6±0.9。平均支架数/患者：1.64，平均支架数/病变：1.24，支架长度：21.5±5.3mm，扩张压力：14.2±3.0atm，扩张时间：9.1±4.8s。扩张次数：1.4±0.6，重叠支架比例18.5%，重叠支架总长度：47.3±12.4mm，球囊后扩张：26.0%，应用远端保护装置：0.4%，应用ivus：5.6%。

我们都知道，支架扩张不良对预后的影响是很大的。对于支架压力的统计结果大部分都很高，有个别病人压力很低，除了和扩张技术有关外，主要有一些小血管不敢扩张过度。

手术结果：病例入选共计1045例，植入支架共计1713个，器械成功率99.9%，手术成功率99.7%。

临床研究结果：30天随访,心源性死亡：0.19%，非致命性再次心肌梗死：0.00%，支架内血栓：038%，靶病变血运重建：0.00%，主要心脏不良事件：0.38%。6个月随访，心源性死亡：0.68%，非致命性再次心肌梗死：0.29%，支架内血 栓：0.77%，靶病变血运重建：2.42%，主要心脏不良事件：2.61%。12个月随访，心源性死亡：0.78%，非致命性再次心肌梗死：0.39%，支架内血栓：0.97%，靶病变血运重建：4.46%，主要心脏不良事件：5.62%。

通过统计图反映出前6个月前靶病变再次血运重建例数增加很快，6个月后发生逐渐减慢。同时对支架内血栓进行了统计，包括造影明确支架血栓、可能的支架血栓、可疑的支架血栓，总发生数10例（0.97%）。

还做了不良事件亚组分析，包括病变长度与mace发生率、血管直径与mace发生率以及糖尿病与mace发生率等。

最后将7种不同药物洗脱支架临床试验（e-cypher、e-five、olympia-i、olympia-ii、greate、fireman、partner、syre1）临床试验12月mace发生率、心源性死亡和mi发生率、靶血管血运重建以及血栓事件进行比较，得出如下结论： 聚合物涂层药物支架的缺陷:1.延迟愈合；2.晚期血栓；3.晚期追赶。

无聚合物涂层药物支架异军突起：

1.加速愈合；2.晚期血栓减少；3.无晚期追赶现象。对垠艺 无聚合物涂层紫杉醇药物洗脱支架的实验研究结果：即刻手术成功率99.9%、主要mace发生率5.62%、arc定义的血栓事件0.97%。无聚合物涂层药物洗脱支架安全有效，观察时间越长，越能够看到效果，我们准备随访5年，已经准备在长城会上报24个月的随访结果。

沈卫峰教授：垠艺支架是一种新的无涂层、微盲孔药物洗脱支架，现在我们的操作技术已经做了一些改进，在安放支架过程中操作不当可能会使支架上携带的药物脱落，影响疗效。首先要做预扩张，尽可能扩张充分，支架不要拔出拔进，避免药物脱落。再就是需要高压扩张，使支架和血管很好的贴壁，这样发生再狭窄的情况就会减少很多。

葛雷教授：国外目前各种无聚合物药物涂层支架的使用情况，除yokon支架外，其他类似支架其临床疗效都不尽人意。垠艺 支架的材质为不锈钢，又是微盲孔载药，势必支架杆较厚，其他支架如xience v, resolute, promus element等支架杆的厚度仅为80-88μm。支架杆较厚，除了影响其病变通过能力之外，还有可能影响其临床疗效。裸支架时代研究证明：支架杆越薄，对血管壁的损伤越小，再狭窄的发生率越低。刚才沈院长也提到霍勇教授在日本展示的报告中nano支架使用后炎症更高。另外也有研究发现支架杆越厚，内皮覆盖程度越差。能否将垠艺支架的材质改为合金，这样既可以降低厚度，提高其病变的通过能力，又可以提高血管内皮覆盖程度，同时减少局部的炎症反应。

张清教授：我们仁济医院也做了一些植入无聚合物载体的药物洗脱支架术，东西两院加在一起近100例。其中有sorin公司研发的janus晶碳微膜烤瓷支架及德国translumina公司推出的yukon药物洗脱支架。9至12个月后冠脉造影随访显示，janus支架内再狭窄出 现 率 偏 高。y u k o n 支 架 内 再 狭 窄 发生率稍有降低，所幸无一例病人发生急性或晚期血栓。但是yukon支架出现一个严重问题：有3例手术前欲取出支架时，无法将套在支架表面的外套拔出，粘得 很 紧，待 拔 出时支架表面的药物有所脱落，估计与放置冰箱中时间过长及支架生产工艺技术层面上的问题有关系，所以目前我们很少采用该支架。希望我国自主研发出的新一代无聚合物载体药物洗脱支架在保证临床治疗结果的同时，又能降低晚期血栓发生率的问题。

沈卫峰教授：今天的会议讨论很热烈，这种形式非常好，这些都是我们自己操作经验，大家在一起交流讨论，可以解决一些技术上、认识上的问题，除了提出自己的意见，还可以和厂家提出要求，包括生产技术的。葛雷教授提出的能否采用合金作为支架的材料，使得支架更薄，从而降低炎症反应，且提高内皮覆盖程度，加上无聚合物涂层微孔支架，可以达到很好的效果，这可能是一个方向，当然最终希望达到可吸收材料。将来大家在一起不仅要分享成功的经验，更需要交流失败的经验教训。

药物涂层支架的优缺点篇二

1.真空涂层技术的发展

真空涂层技术起步时间不长，国际上在上世纪六十年代才出现将cvd(化学气相沉积)技术应用于硬质合金刀具上。由于该技术需在高温下进行(工艺温度高于1000℃)，涂层种类单一，局限性很大，因此，其发展初期未免差强人意。

到了上世纪七十年代末，开始出现pvd(物理气相沉积)技术，为真空涂层开创了一个充满灿烂前景的新天地，之后在短短的二、三十年间pvd涂层技术得到 迅猛发展，究其原因，是因为其在真空密封的腔体内成膜，几乎无任何环境污染问题，有利于环保；因为其能得到光亮、华贵的表面，在颜色上，成熟的有七彩色、银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之间的任何一种颜色，可谓五彩缤纷，能够满足装饰性的各种需要；又由于pvd技术，可以轻松得到其他方法 难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工装、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果；此外，pvd涂层技术 具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，因此，应用范围十分广阔，其发展神速也就不足为奇。真空涂层技术发展到了今天还出现了pcvd(物理 化学气相沉积)、mt-cvd(中温化学气相沉积)等新技术，各种涂层设备、各种涂层工艺层出不穷，如今在这一领域中，已呈现出百花齐放，百家争鸣的喜人 景象。

与此同时，我们还应该清醒地看到，真空涂层技术的发展又是严重不平衡的。由于刀具、模具的工作环境极其恶劣，对薄膜附着力 的要求，远高于装饰涂层。因而，尽管装饰涂层的厂家已遍布各地，但能够生产工模涂层的厂家并不多。再加上刀具、模具涂层售后服务的欠缺，到目前为止，国内 大多数涂层设备厂家都不能提供完整的刀具涂层工艺技术(包括前处理工艺、涂层工艺、涂后处理工艺、检测技术、涂层刀具和模具的应用技术等)，而且，它还要 求工艺技术人员，除了精通涂层的专业知识以外，还应具有扎实的金属材料与热处理知识、工模涂层前表面预处理知识、刀具、模具涂层的合理选择以及上机使用的 技术要求等，如果任一环节出现问题，都会给使用者产生使用效果不理想这样的结论。所有这些，都严重制约了该技术在刀具、模具上的应用。

另一方面，由于该技术是一门介乎材料学、物理学、电子、化学等学科的新兴边缘学科，而国内将其应用于刀具、模具生产领域内的为数不多的几个骨干厂家，大 多走的也是一条从国外引进先进设备和工艺技术的路子，尚需一个消化、吸收的过程，因此，国内目前在该领域内的技术力量与其发展很不相称，急需奋起直追。

涂层的基本概念及其特点

pvd是英文“physical vapor deposition”的缩写形式，意思 是物理气相沉积。我们现在一般地把真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀等都称为物理气相沉积。

较为成熟的pvd方法主要有多弧镀与磁控溅射镀两种方式。多弧镀设备结构简单，容易操作。它的离子蒸发源靠电焊机电源供电即可工作，其引弧的过程也与电 焊类似，具体地说，在一定工艺气压下，引弧针与蒸发离子源短暂接触，断开，使气体放电。由于多弧镀的成因主要是借助于不断移动的弧斑，在蒸发源表面上连续 形成熔池，使金属蒸发后，沉积在基体上而得到薄膜层的，与磁控溅射相比，它不但有靶材利用率高，更具有金属离子离化率高，薄膜与基体之间结合力强的优点。此外，多弧镀涂层颜色较为稳定，尤其是在做tin涂层时，每一批次均容易得到相同稳定的金黄色，令磁控溅射法望尘莫及。多弧镀的不足之处是，在用传统的 dc电源做低温涂层条件下，当涂层厚度达到0.3μm时，沉积率与反射率接近，成膜变得非常困难。而且，薄膜表面开始变朦。多弧镀另一个不足之处是，由于 金属是熔后蒸发，因此沉积颗粒较大，致密度低，耐磨性比磁控溅射法成膜差。

可见，多弧镀膜与磁控溅射法镀膜各有优劣，为了尽可能 地发挥它们各自的优越性，实现互补，将多弧技术与磁控技术合而为一的涂层机应运而生。在工艺上出现了多弧镀打底，然后利用磁控溅射法增厚涂层，最后再利用多弧镀达到 最终稳定的表面涂层颜色的新方法。

大约在八十年代中后期，出现了热阴极电子枪蒸发离子镀、热阴极弧磁控等离子镀膜机，应用效果很好，使tin 涂层刀具很快得到普及性应用。其中热阴极电子枪蒸发离子镀，利用铜坩埚加热融化被镀金属材料，利用钽灯丝给工件加热、除气，利用电子枪增强离化率，不但可 以得到厚度3~5μm的tin 涂层，而且其结合力、耐磨性均有不俗表现，甚至用打磨的方法都难以除去。但是这些设备都只适合于tin涂层，或纯金属薄膜。对于多元涂层或复合涂层，则力 不从心，难以适应高硬度材料高速切 削以及模具应用多样性的要求。

目前，一些发达国家(如德国cemecon、英国art-teer、瑞士platit)在传统的磁控溅射原理基础上，用非平衡磁场代替原先的平衡磁场、50khz 的中频电源代替原来的直流电源、脉冲电源取代以往的直流偏压，采用辅助阳极技术等，使磁控溅射技术逐步成熟，已大批量应用在工模涂层上，现在已稳定生产的 涂层主要有 tialn、altin、tib2、dlc、crn，我国广东、江苏、贵州、株洲等地也已陆续引进此种设备，大有星火燎原之势。

3.现代涂层设备(均匀加热技术、温度测量技术、非平衡磁控溅 射技术、辅助阳极技术、中频电源、脉冲技术)现代涂层设备主要由真空室、真空获得部分、真空测量部分、电源供给部分、工艺气体输入系统、机械传动部分、加热及测温部件、离子蒸发或溅射源、水冷系统等 部分组成。

3.1 真空室

涂层设备主要有连续涂层生产线及单室涂层机两种形式，由于工模涂层对加热及机械传动部分有较高要求，而且工模形状、尺寸千差万别，连续涂层生产线通常难以满足要求，须采用 单室涂层机。

3.2 真空获得部分

在真空技术中，真空获得部分是重要组成部分。由于工模件涂层高附着力的要求，其涂层工艺开始前背景真空度最好高于6mpa，涂层工艺结束后真空度甚至可达0.06mpa以上，因此合 理选择真空获得设备，实现高真空度至关重要。

就目前来说，还没有一种泵能从大气压一直工作到接近超高真空。因此，真空的获得不是一种真空设备和方法所能达到的，必须将几种泵联合使用，如机械泵、分子泵系统等。

3.3 真空测量部分

真空系统的真空测量部分，就是要对真空室内的压强进行测量。像真空泵一样，没有一种真空计能测量整个真空范围，人们于是按不同的原理和要求制成了许多种类的真空计。#p#分页标题#e#

3.4 电源供给部分

靶电源主要有直流电源(如mdx)、中频电源(如美国ae公司生产的pe、peii、pinacal)；工件本身通常需加直流电源(如mdx)、脉冲电源(如美国ae公司生产的pinacal+)、或射频电源(rf)。

3.5 工艺气体输入系统

工艺气体，如氩气(ar)、氪气(kr)、氮气(n2)、乙炔(c2h2)、甲烷(ch4)、氢气(h2)、氧气(o2)等，一般均由气瓶供应，经气体 减压阀、气体截止阀、管路、气体流量计、电磁阀、压电阀，然后通入真空室。这种气体输入系统的优点是，管路简捷、明快，维修或更换气瓶容易。各涂层机之间 互不影响。也有多台涂层机共用一组气瓶的情况，这种情况在一些规模较大的涂层车间可能有机会看到。它的好处是，减少气瓶占用量，统一规划、统一布局。缺点 是，由于接头增多，使漏气机会增加。而且，各涂层机之间会互相干扰，一台涂层机的管路漏气，有可能会影响到其他涂层机的产品质量。此外，更换气瓶时，必须 保证所有主机都处于非用气状态。

3.6 机械传动部分 刀具涂层要求周边必须厚度均匀一致，因此，在涂层过程中须有三个转动量才能满足要求。即在要求大工件台转动(i)的同时，小的工件承载台也转动(ii),并且工件本身还能同时自转(iii)。

在机械设计上，一般是在大工件转盘底部中央为一大的主动齿轮，周围是一些小的星行轮与之啮合，再用拨叉拨动工件自转。当然，在做模具涂层时，一般有两个转动量就足够了，但是齿轮可承载量必须大大增强。

3.7 加热及测温部分

做工模涂层的时候，如何保证被镀工件均匀加热比装饰涂层加热要重要得多。工模涂层设备一般均有前后两个加热器，用热电偶测控温度。但是，由于热电偶装夹 的为置不同，因而，温度读数不可能是工件的真实温度。要想测得工件的真实温度，有很多方法，这里介绍一种简便易行的表面温度计法(surface thermomeer)。该温度计的工作原理是，当温度计受热，底部的弹簧将受热膨胀，使指针推动定位指针旋转，直到最高温度。降温的时候，弹簧收缩，指 针反向旋转，但定位指针维持在最高温度位置不动，开门后，读取定位指针指示的温度，即为真空室内加热时，表面温度计放置位置所曾达到的最高温度值。

3.8 离子蒸发及溅射源

多弧镀的蒸发源一般为圆饼形，俗称圆饼靶，近几年也出现了长方形的多弧靶，但未见有明显效果。圆饼靶装在铜靶座(阴极座)上面，两者为罗纹连接。靶座中 装有磁铁，通过前后移动磁铁，改变磁场强度，可调整弧斑移动速度及轨迹。为了降低靶及靶座的温度，要给靶座不断通入冷却水。为了保证靶与靶座之间的高导 电、导热性，还可以在靶与靶座之间加锡(sn)垫片。

3.9 水冷系统

因为工模涂层时，为了提高金属原子的离化率，各个阴极靶座都尽可能地采用大的功率输出，需要充分冷却；而且，工模涂层中的许多种涂层，加热温度为400~500℃，因此，对真空室壁、对各个密封面的冷却也很重要，所以冷却水最好采用18~20℃左右的冷水机供水。

为了防止开门后，低温的真空室壁、阴极靶与热的空气接触析出水珠，在开门前10分钟左右，水冷系统应有能力切换到供热水状态，热水温度约为40~45℃。

4.工模具pvd 的工作步骤

工模具 pvd 基本工艺流程可简述为：iqc→前处理→pvd→fqc，分别介绍如后。

4.1 iqc

iqc(in quality control)的主要工作除了常规的清点数量，检查图纸与实物是否相符外，还须仔细检查工件表面，特别是刃口部位有无裂纹等缺陷。有时对于一些刀具、刀粒的刃口，在体式显微镜下观察，更方便发现问 题；另外，iqc 的人员还要注意检查待镀膜件有无塑胶、低熔点的焊料等，这些东西如果因漏检而混入镀膜程序，则将在真空室内严重放气，轻者造成整批产品脱涂层，重者使原本 ok 的产品报废，后果不堪设想。

4.2 前处理工艺(蒸汽枪、喷砂、抛光、清洗)

前处理的目的是净化或粗化工件表面。净化就是要去除各种表面玷污物，制备洁净表面。通常使用各种净化剂，借助机械、物理或化学的方法进行净化。

粗化与光蚀相反，其目的在于制备粗糙的表面以提高喷涂 层或涂料装饰的结构强度。

我们现在已有的前处理主要方法为：高温蒸洗、清洗、喷砂、打磨、抛光等方法。

4.2.1 高温蒸洗

目前，pvd 车间常用的高温蒸洗设备是蒸汽枪。它的最大工作温度可达145℃，气压在3~5巴左右。由于模具中经常带有一些细小孔、螺纹孔，孔内中常常有油污、残余冷却液等杂质，用常规清洗的方法难以除去。此时，高温蒸洗设备便可最大程度的发挥它的优越性。

4.2.2 清洗

各厂工模涂层前清洗程序大致如下：

①超声波除蜡→②过水→③超声波除油→④过水→⑤超声波自换→⑥过水→⑦过纯水→⑧强风干燥

具体实施时，与我们所熟悉的装饰涂层前的清洗又有许多不同。这是因为装饰涂层的底材大多为不锈钢或钛合金，不容易生锈。此外，装饰涂层对水印、点痣等缺 陷是绝对不允许的。因此，装饰涂层对纯水的水质要求极高，甚至要达到15mω 以上。要保证清洗的高质量，可以通过反复清洗，并在高质量的纯水加超声波中长时间浸泡来得到。但是，工模的清洗就不同，尤其是一些热做模具钢，如果像装饰 涂层那样去清洗，就会锈得一塌糊涂。

由于工模涂层的原始表面状态，除了一些高标准的镜面模具以外，一般较装饰涂层要粗糙，因而，对涂层后的表面状态的要求也不象装饰涂层那样高，这就允许我们采取快速过水，用干燥、无油的压缩空气吹干，然后对工模强风干燥的方法来处理。而那些高标准 的镜面模具，一般均为136 等不锈钢，可以借用装饰涂层的清洗法。

总而言之，工模涂层前的清洗方法因工模所使用的材料的不同而不同，因工模涂层前的表面状态的不同而不同，且不可千篇一律。下面是几种材料生锈由难到易的排序，供参考：

不锈钢、硬质合金、金属陶瓷合金、dc53、高速钢、8407有一种自动清洗机型号为cr288，产自德国。该机一次最大清洗量为80kg，主要用于清 洗刀具、小型零部件、或小尺寸的模具。它共有三个清洗缸，里面的溶液分别为自来水+清洗剂、自来水、去离子水。除了常见的超声波、大水冲洗、喷淋、摆动、热风干燥等功能外，该机另外一个优点是最后设有抽真空步骤，可以使水分尽快挥发掉。

自动清洗机内存十种工艺，均由供方预先设定。一至九可分别用于不同类型的产品、不同的表面状态的净化处理。第十种用于加注清洗剂。

4.2.3 喷砂

喷砂法是借助压缩空气使磨料强力冲刷工件表面，从而去除锈蚀、积碳、焊渣、氧化皮、残盐、旧漆层等表面缺陷。按磨料使用条件，喷砂分为干喷砂与湿喷砂两类。

喷砂的工艺参数主要有枪距、倾角、装夹台旋转速度、移动速度、行程、往返次数、喷砂时间、喷砂气压。我们已使用过的参数有枪距：30~70mm;倾角30~70°;装夹台旋转速度10~30；往返次数3~9次；喷砂气压：1.8~3.5巴等。具体操作时，根据工件表面脏污程度，工件硬度，工件表面几何形状等因素，选 取上下限。我们在干喷砂机中所选用的磨料为玻璃珠，适合喷一些硬度介中的材料，如油钢、模具等；在液体喷砂机中所选用的磨料为氧化铝，硬度较高，适合喷一 些硬度高的材料，如硬质合金材料。对于工模涂层而言，喷砂所使用的磨料粒度也很重要。如果磨料粒度过大，则工件表面太粗糙；如果磨料粒度太小，又会降低打 击力度，甚至嵌在工件表面，清洗难以去除，从而使工件涂层附着力降低。为此，欧洲一些国家，对工模涂层前喷砂所用磨料粒度做过仔细研究，严格到必须保证 85%以上的晶粒度在中a、b两点范围内才能使用。相比之下，我国磨料的供应商还缺乏这方面 的共识，我们也很少有做这方面的检验。

4.3 pvd 涂层工艺(加热、离子清洗、涂层、冷却、工艺气体、气压、温度、溅射功率)

4.4 fqc

fqc 的英文全拼为：“function quality control”，意思是功能质量控制，它有别与一般意义上的oqc(out quality control)。fqc 的内容主要包括外观检查、层深检查、附着力检查、耐磨性检查、抗蚀性检查、模拟性测试等方法。我厂目前应用的主 要有外观检查、层深检查和附着力检查。

由于我们所接触的产品大多都是不允许做破坏性检查的，因而我们在镀膜时，每批都会放进随批试样。做层深检查和附着力检查的时候，大多数情况下，实际上是 对随批试样进行检查。因为试样与产品在原材料、热处理状态、装夹位置等方面都难于一致，所以这样检测出的结果，与产品实际值会有一定的误差。有时可能还会 有相当大的误差，只能做参考使用。当然，必要的时候，我们也可以通过制作模拟件，达到准确测量的目的。

4.4.1 外观检查

对于开门取件后的产品，应仔细检查表面有无裂纹、掉涂层、疏松等缺陷。对于刀具、刀粒，还需在显微镜下仔细检查它们的刃口状态。

4.4.2 层深检查

层深检查有切片金相观察法、x-ray 检查法、用单色光做光源的光学测试法、球磨仪测试法等多种方法。工模涂层的层深检查是在球磨仪上进行的。方法是先用直径为10mm的钢球与测试表面滚磨，然后在显微镜下测量磨痕的有关数据，带入公式中，即可方便算出层深。

这种层深检查法的特点是：方便适用，误差稍大。但这种误 差应用于工模上面影响不会太大。有兴趣的同事还可参阅有关的说明书。

附着力的检查方法有很多，各个厂根据自己产品的特点，都制定了相应的检测方法。其中，比较权威的方法有两种，一种是在洛氏硬度计上，以圆锥型金刚石压头 做压痕试验，在显微镜下观察，以压痕周边裂纹的多少来判断涂层附着力的高低。该方法对金刚石压头的形状要求很高，不但严格要求中心点在圆的中心，而且金刚 石圆锥的圆度必须十分规则。遗憾的是，目前，我国还没有它的国家或行业标准；另一种方法是划痕法，我国有些涂层发起较早的科研部门，也是采用的该方法，有 专门的国家行业标准可供查询。

5.工装夹具的处理

6.涂后处理工艺(喷砂、涂脂技术)

7.检测技术(结合力的检测、层深的检测、酸蚀)

8.涂层剥离技术(tin/tialn 的剥离技术、crn/dlc/craltin 的剥离技术、硬质合金的表面涂层剥离技术)

9.涂层刀具的应用技术(涂层的正确选择、涂层刀具的正确使用)

涂层对刀具的优化非常大，由于高速切削加工比传统切削加工所产生的温度要高，应用涂层，可以发挥其耐高温、抗氧化及加硬材质等作用。例如，氮化铬(crn)涂层可降低磨擦系数，改善光洁度及排屑情况