[发明专利]表面含铈的抗菌不锈钢及其应用与制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及抗菌不锈钢，特别是表面含铈的抗菌不锈钢及其应用与制备工艺。

背景技术

由于不锈钢良好的机械性能和耐腐蚀性，它是应用的最广泛的钢铁材料之一，广泛应用于各个工业领域。而很多特殊领域，比如医疗卫生行业、食品行业、洁具、厨具等日常用品不仅要求不锈钢美观，对于不锈钢的抗菌性也有一定要求。抗菌不锈钢技术的研究随之兴起。日本在抗菌不锈钢领域处于领先地位，近年来，我国也在进行抗菌不锈钢的研究。目前，不锈钢抗菌剂为铜或银为主，根据抗菌元素的分布抗菌不锈钢分为整体抗菌不锈钢和表面抗菌不锈钢。其制备方法有：

“一种奥氏体不锈钢”(公开号CN 1504588A)所公开的抗菌不锈钢的特征抗菌元素铜是以ε-Cu相弥散分布在不锈钢基材中，不锈钢需在400～900℃保温0.5～6小时，使铜析出相ε-Cu均匀米散分布。

“一种奥氏体抗菌不锈钢及其制造方法”(公开号CN 1789471A)公开了所制备的抗菌不锈钢是将Cu-Ag-Zn安一定比例经过熔炼制成中间合金再与与不锈钢一同熔炼，再经过铸造或锻造、热处理后可加工成型。Cu-Ag-Zn中间合金含有(重量％)：Ag：1.00～30.00，Zn：1.00～20.00.其余为铜。所述的抗菌不锈钢的热处理工艺为将经过铸造或锻造的不锈钢加热至1050～1130℃，经保温后，水冷或空冷至室温。

以上两种技术在不锈钢制备过程中均为抗菌元素分布于不锈钢基材之中，均为整体抗菌个锈钢。在制备过程都需要进行时效处理使得铜元素以ε-Cu相析出，方可达到较好的抗菌效果。

“一种采用离子注入法制备抗菌不锈钢的方法”(公开号CN 1566397A)公开了用离子注入设备将Cu或Ag注入到不锈钢表面制备抗菌不锈钢的技术，热处理温度450～900℃。

“一种采用双层辉光法制备抗菌不锈钢的方法”(公开号CN 1793428A)公开了用双辉渗金属法制备表面含铜的抗菌不锈钢的方法，部分工作条件为：工作气体气压20～80Pa，源极电压为1.0～1.4KV，工件电压为0.6～0.9KV，极间距为10～20mm。但该专利中未说明以上工艺参数选取的依据，并且工艺参数选取范围相对较大。

以上两种技术为制备表面抗菌不锈钢技术，加入铜元素后均要进行时效处理。抗菌元素为铜或银。

到目前为止，还没有表面含铈的抗菌不锈钢及其应用的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面含铈的抗菌不锈钢及其应用与制备工艺，这种不锈钢不仅具有良好的抗菌性，能保持原有不绣钢的耐腐蚀性和机械性能，而且制备工艺简单、成本低。

一种表面含铈的抗菌不锈钢，包括不锈钢基材和抗菌层，与现有技术不同的是：渗镀元素为金属铈，在不锈钢基材表面上渗镀有一层含铈的抗菌渗镀层，渗镀层的含铈量为0.06～0.3wt％，扩散合金层厚度为40～60μm，铈在不锈钢中主要以CeFe₂、CeFe₅化合物形式存在。

所述的不锈钢基材为奥氏体或马氏体或铁素体或奥氏体-铁素体双相不锈钢。

本发明所制备的表面含铈的抗菌不锈钢可应用于制造食品及医药行业的抗菌不锈钢容器和抗菌不锈钢运输管道。

本发明一种表面含铈抗菌不锈钢的制备工艺，包括双辉等离子渗镀技术与设备、不锈钢基材、渗镀元素，与现有技术不同的是：渗镀元素为金属铈，渗镀铈时金属铈置于石墨坩埚的煤油中，其工艺参数为：氩气工作气压22Pa，源极电压-1000V，阴极电压-500V，渗镀温度850℃，源极与阴极距离为25mm，保温时间3.5小时，缓冷到室温，抗菌元素铈在保温过程中处于熔融状态。

本制备工艺的源极电压，阴极电压，工作气体气压的选择依据为：选取在铈熔融状态下渗镀时保温过程不出现弧光放电时的最大值。保温过程中出现弧光放电，不锈钢表面将无法成功制备出铈渗镀层。源极与阴极距离选取的依据为：等于或稍大于阴极放电长度。保温时间选取依据：以铈渗镀层和不锈钢基材之间达到最好的基膜结合力为最佳值。遵循以上选取依据，经过多次试验对比，所选的工作参数为：氩气工作气压：22Pa，源极电压-1000V，阴极电压-500V，源极与阴极距离：25mm，保温时间3.5小时。

所制得的含铈抗菌不锈钢的测试：

1、抗菌能力测试：