[發(fā)明專利]一種不銹鋼表面銅銀滲鍍層的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010190511.6
• 申請(qǐng)日: 2010-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN101880860A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀志勇;王振霞;賀耀華;劉俊;王英芹;張翔宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/34
• 分類號(hào): C23C14/34;C23C14/16;C23C18/44;C21D1/773
• 代理公司: 山西太原科衛(wèi)專利事務(wù)所 14100
• 代理人: 戎文華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬表面滲鍍離子的方法，尤其是一種采用雙層輝光離子滲金屬方法和化學(xué)鍍覆方法相結(jié)合在不銹鋼表面滲鍍銅銀的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有抗菌不銹鋼分為表面涂層抗菌不銹鋼、復(fù)合抗菌不銹鋼、添加抗菌元素抗菌不銹鋼。

表面涂層抗菌不銹鋼一般是以不銹鋼為基體，通過噴涂、輥涂、溶膠、復(fù)合鍍等工藝將有機(jī)抗菌劑、光觸媒粉末材料涂覆其上，形成具有獨(dú)特抗菌性的涂層產(chǎn)品。但是，金屬材料經(jīng)常需要高溫?zé)崽幚恚袡C(jī)抗菌劑的耐熱性比較差。另外，光觸媒涂層只有在陽光照射下才具有抗菌效果，這樣就大大限制了其應(yīng)用。

復(fù)合抗菌不銹鋼是利用銅合金的抗菌性能與不銹鋼材料的力學(xué)性能及其工藝性，將兩者復(fù)合到一起而獲得抗菌性，但是工藝過程較為復(fù)雜。

添加抗菌元素抗菌不銹鋼是通過添加銅、銀元素和不銹鋼整體冶煉，或雙層輝光離子滲銅或銀元素，或離子注入銅或銀元素來得到具有抗菌性的不銹鋼。

添加銅、銀整體冶煉法是在進(jìn)行不銹鋼冶煉過程中加入抗菌元素銅或銀，此方法消耗能源與原料太多，且經(jīng)過鍛造、軋制、固溶時(shí)效熱處理工藝后，抗菌元素銀和銅在不銹鋼基體內(nèi)均勻地彌散析出，從而起到抗菌殺菌作用，其工藝復(fù)雜，難以掌控。由于抗菌不銹鋼發(fā)揮抗菌功能的區(qū)域是與其他介質(zhì)接觸的表面，因此，如果能夠在表面形成抗菌改性層，不僅可以降低能源和資源的消耗，減少環(huán)境污染，還能簡(jiǎn)化工藝，節(jié)約成本。

雙層輝光離子滲銅或銀的方法是將不銹鋼基材置入雙層輝光離子滲金屬爐中進(jìn)行銅或銀元素的滲透，有專利記載其工藝參數(shù)為：源極電壓為0.7～1.4KV，工件電壓為0.6～1.2KV，溫度為800～1050℃，極間距為10～20mm，滲入時(shí)間為2～4h。但是，由于銀元素的抗菌殺菌效果是由銀單質(zhì)或銀離子的作用引起的，在該技術(shù)下，銀極易被氧化，使銀不能以單質(zhì)的形態(tài)存在，進(jìn)而影響不銹鋼的殺菌效果。

離子注入銅或銀的方法是將不銹鋼基材置入設(shè)備中注入銅或銀離子，該方法注入層膜一般＜1μm，對(duì)于金屬離子在鋼中注入，一般僅幾十至二三百納米，從而抗菌不銹鋼的抗菌層極易被磨損掉，抗菌持久性能差；另外，設(shè)備造價(jià)高，對(duì)于復(fù)雜形狀的工件難以實(shí)現(xiàn)注入，嚴(yán)重影響其推廣應(yīng)用。

雙層輝光離子滲金屬及其滲金屬爐是一種表面合金化的技術(shù)和設(shè)備，可以在金屬基材上形成金屬靶材元素的滲鍍層，由于滲鍍層中靶材元素的濃度由基體至表面逐漸增大，呈梯度分布，因此，表面滲鍍層與基體之間有很好的結(jié)合強(qiáng)度。該技術(shù)具有無公害、可處理大批量及大面積工件、滲鍍厚度和成分范圍均很寬等諸多優(yōu)點(diǎn)。

化學(xué)鍍覆技術(shù)是用還原劑將溶液中的需鍍?cè)仉x子還原沉積在具有催化活性材料表面上形成鍍層的一種技術(shù)，具有以下特點(diǎn)：均鍍和深鍍能力好，可以在復(fù)雜的材料表面產(chǎn)生厚度均勻的鍍層；鍍層晶粒細(xì)，致密，空隙率低，具有優(yōu)異的表面性能；工作溫度低，鍍層與基材結(jié)合強(qiáng)度高，厚度可控；鍍層具有特殊的機(jī)械，物理和化學(xué)性能；設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易。

因此，本發(fā)明采用雙層輝光離子滲金屬技術(shù)滲銅，化學(xué)鍍銀，最后進(jìn)行真空熱擴(kuò)散制備抗菌不銹鋼。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種不銹鋼表面銅銀滲鍍層的制備方法，以克服現(xiàn)有整體冶煉法所帶來的能源與原料消耗較多，后續(xù)工藝復(fù)雜，難以掌控的問題；離子注入法造成的抗菌效果不能持久的問題；單一雙層輝光離子滲金屬技術(shù)或化學(xué)鍍技術(shù)所產(chǎn)生的滅菌速率小的問題；噴涂、輥涂、溶膠、復(fù)合鍍等技術(shù)帶來的受高溫處理和陽光照射條件約束的問題。

本發(fā)明自稱的一種不銹鋼表面銅銀滲鍍層的制備方法，包括雙層輝光離子滲金屬方法，化學(xué)鍍覆方法，該方法利用雙層輝光離子滲金屬方法在不銹鋼基材表面滲銅，并去除不銹鋼基材表面的氧化層和銅膜；然后利用化學(xué)鍍覆方法在不銹鋼基材表面鍍銀；最后將鍍銀后的不銹鋼基材進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，使不銹鋼基材表面形成銅、銀梯度分布的抗菌殺菌膜層。

上述技術(shù)方案中利用雙層輝光離子滲金屬方法在不銹鋼基材表面滲銅是首先將不銹鋼基材置入雙層輝光離子滲金屬爐，濺射靶材選用銅板，靶材和基材采用豎直懸掛設(shè)置，間距為25mm，本體真空度為1.8Pa，工作氣體為高純氬氣；其次對(duì)不銹鋼基材表面進(jìn)行基材濺射清理，工藝參數(shù)為：工作氣壓20±5Pa，基材工作電壓200～500V，清理時(shí)間0.5h；最后對(duì)不銹鋼基材表面進(jìn)行滲銅，工藝參數(shù)為：工作氣壓40±5Pa，濺射靶電壓680～700V，基材工作電壓380～420V，試樣溫度910～920℃，保溫時(shí)間4h。