[發(fā)明專利]一種不銹鋼器皿表面抗菌耐磨涂層及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710909854.5
• 申請(qǐng)日: 2017-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109576651A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙彥輝;徐麗;劉占奇;歐劍華;劉炳耀;肖金泉;于寶海;任玲;楊柯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所;廣東萬(wàn)事泰集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): C23C14/32
• 分類號(hào): C23C14/32;C23C14/06;C23C14/16;C23C14/35
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明屬于不銹鋼器皿表面處理領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種不銹鋼器皿表面抗菌耐磨涂層及其制備方法和其進(jìn)行不銹鋼器皿表面進(jìn)行涂層的應(yīng)用。在不銹鋼器皿表面依次沉積TiCu過(guò)度層及Ti?Cu?N抗菌耐磨涂層，Ti?Cu?N抗菌耐磨涂層的厚度為3～30微米。本發(fā)明采用磁場(chǎng)增強(qiáng)電弧離子鍍技術(shù)完成，該方法采用電磁線圈產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)不僅使得弧斑運(yùn)動(dòng)速度加快，靶材表面大顆粒噴射減少，而且該磁場(chǎng)還可對(duì)電弧放電產(chǎn)生的等離子體進(jìn)行聚焦，使得離子能量及密度大幅度提高，大大提高涂層沉積效率。該涂層不僅適用于不銹鋼鍋具，而且適用于各種不銹鋼餐具、廚具及其他不銹鋼器皿。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于不銹鋼器皿表面處理領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種不銹鋼器皿表面抗菌耐磨涂層及其制備方法和其進(jìn)行不銹鋼器皿表面進(jìn)行涂層的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

不銹鋼鍋具在人們的日常生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，人們不僅用它來(lái)烹制食物，也用它來(lái)加熱牛奶等飲品等。目前市場(chǎng)上的鍋具大多選用不銹鋼作為基體，但由于普通不銹鋼硬度不高，尤其是高溫使用后其強(qiáng)度和硬度下降，從而導(dǎo)致鍋體表面易被刮擦。鍋具表面刮擦后易出現(xiàn)粘鍋等現(xiàn)象，很容易導(dǎo)致食物焦糊，從而影響食物影響及食用人員健康。

而且，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)不銹鋼鍋具的要求也越來(lái)越高，不僅要求其安全實(shí)用，人們還需要它具有健康養(yǎng)生等功效，因此抗菌鍋具應(yīng)運(yùn)而生。但市場(chǎng)上提供的抗菌鍋具多以在鍋具表面制備抗菌涂層，且涂層多添加有機(jī)物，不利于高溫烹調(diào)。從整體來(lái)看，目前我國(guó)家庭廚房中抗菌鍋具市場(chǎng)尚處于剛剛起步階段。

此外，各種不銹鋼器皿(如：不銹鋼菜刀、勺子、叉子、盆等廚房用品)也在人們生活中大量應(yīng)用，如能在其表面制備抗菌耐磨涂層，則會(huì)在不影響正常使用的前提下提高其耐刮擦能力，且更有利于人們的健康。

因此，有必要尋求更加有效的方法，制備出耐高溫、耐磨及抗菌的涂層及涂層鍋具。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有不銹鋼器皿抗菌耐磨涂層材料體系的不足，本發(fā)明的目的是提供一種不銹鋼器皿表面抗菌耐磨涂層及其制備方法和應(yīng)用，獲得具有較好的抗菌性能、又具有高硬度與耐磨性的Ti-Cu-N抗菌耐磨涂層。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種不銹鋼器皿表面抗菌耐磨涂層，在不銹鋼器皿表面依次沉積TiCu過(guò)度層及Ti-Cu-N抗菌耐磨涂層，Ti-Cu-N抗菌耐磨涂層的厚度為3～30微米。

所述的不銹鋼器皿表面抗菌耐磨涂層，TiCu膜形成的過(guò)渡層厚度為0.5～5微米，TiCu膜中Cu的含量為1.0～20at.％(優(yōu)選，TiCu膜厚度為1～2微米，TiCu膜中Cu的含量為4～6at.％)。

所述的不銹鋼器皿表面抗菌耐磨涂層，Ti-Cu-N層中的Cu含量為1.0～30at.％(優(yōu)選的，Ti-Cu-N層中的Cu含量為4～10at.％)。

所述的不銹鋼器皿表面抗菌耐磨涂層的制備方法，具體步驟如下：

(1)不銹鋼器皿表面預(yù)清洗：不銹鋼器皿表面經(jīng)研磨拋光后，放置于噴砂機(jī)內(nèi)進(jìn)行噴砂處理，然后進(jìn)行除油處理，然后再超聲清洗、烘干；

(2)鍍過(guò)TiCu渡層：將烘干后的不銹鋼器皿置于電弧離子鍍膜機(jī)內(nèi)，采用純鈦靶及純銅靶，當(dāng)真空室內(nèi)真空度達(dá)到6×10^-4Pa～2×10^-2Pa時(shí)，對(duì)真空室加熱至200～500℃；向真空室內(nèi)通入氬氣，氣壓控制在0.5～4Pa之間；基體加脈沖負(fù)偏壓在-500～-1000V范圍，使氣體發(fā)生輝光放電，對(duì)樣品進(jìn)行輝光清洗10～60分鐘；調(diào)整氬氣流量，使真空室氣壓為0.01～2.0Pa，同時(shí)開(kāi)啟鈦靶弧源，弧電流為60～150A，開(kāi)啟銅靶弧源，弧電流為30～80A，對(duì)工件繼續(xù)進(jìn)行Ti⁺及Cu⁺轟擊1～10分鐘，開(kāi)啟鈦靶和銅靶數(shù)量的比例為2～6:1；調(diào)脈沖負(fù)偏壓至-50V～-500V，沉積TiCu膜即過(guò)渡層1～60分鐘；