[发明专利]一种抗菌硬质不锈钢刀具及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不锈钢刀具技术领域。具体涉及一种抗菌硬质不锈钢刀具及其制备方法。

背景技术

不锈钢刀具已经广泛应用于人们的生产生活中，随着生活质量的提高，人们对不锈钢性能要求也越来越高。由于刀具在日常生活中长时间接触水或有机物等介质，刀具容易被腐蚀、滋生细菌等进而影响人们的健康，加之使用时发生卷边甚至缺口而影响刀具的使用和美观。为了克服不锈钢硬度问题，通常对不锈钢进行渗氮、渗碳或碳氮共渗，提高不锈钢的表面硬度和耐磨性，现有的工艺有：

1）化学渗入。“提升马氏体不锈钢表面硬度的方法”（CN200710127264.3）专利技术的工艺过程是：利用混合气体中的氢气将不锈钢的氧化膜还原，使丙烷所提供的碳原子更容易进入不锈钢基底中，丙烷的流量控制在0.05~0.08公升/分钟，加热炉温度920℃以上，所述的混合气体是氨气分解气体和甲烷，通过该方法处理的马氏体不锈钢的表面维氏硬度值为700~760。“马氏体不锈钢渗碳方法及其制品”(CN200710050131.0)专利技术的工艺过程是：在甲苯气氛中于950~1000℃温度范围内渗碳，渗碳前做预处理，去除油污和钝化膜，渗碳后做热处理，通过该方法处理后的马氏体不锈钢的表面硬度HRC≥55（相当于维氏硬度值600）。“马氏体不锈钢氮碳共渗方法及其制品”(CN200810046438.8)专利技术的工艺过程是：将制品的半成品经调质处理、去除油污及钝化膜后，在氨气和二氧化碳气氛中于550~560℃温度范围内氮碳共渗，通过该方法处理后的马氏体不锈钢的共渗层深度≥0.05mm，共渗层表面维氏硬度值≥509。

2）低能离子渗入。“奥氏体不锈钢精密硬化方法及设备”（CN200810067779.3）专利技术的工艺过程是：将工件在380~450℃的温度下进行离子渗氮或离子碳氮共渗硬化处理1~5h，工作真空度为100~500Pa，工作电压为400~800V，所得不锈钢表面维氏硬度值＞500。

上述表面处理的方法可改变不锈钢的表面硬度，提高其使用寿命，但是这些方式对于刀具产品处理存在着严重的不足：①高温处理过程导致刀刃变形，工作时真空度低导致表面氧化，这样处理的刀具产品锋利度下降；②热处理和渗碳处理导致刀具表面形貌发生改变，影响刀刃的精度和表面光洁度，影响刀具使用寿命，尤其不适合刀具处理；③渗入需要控制的条件多，碳、氮的渗入量不易控制，影响刀具产品的质量。

     在不锈钢加入银离子虽能使不锈钢具有抗菌性能，但是存在诸多的不足：①冶炼中加入银制备的含银不锈钢，由于在整个不锈钢中均加入银，使得生产成本高；②通过扩散沉积的方式在不锈钢表面加入银离子，一般在高温下进行，容易使刀刃变形，不适合对刀具产品的加工；③通过离子注入在不锈钢表面加入银离子，由于离子注入银离子量相对较少并且离子注银的不锈钢表面耐磨性并未改善，一段时间使用后，表面的银离子脱落而大量减少，抗菌性能明显下降。

发明内容

   本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种加工简单、处理速度快和无污染的抗菌硬质不锈钢刀具的制备方法；用该方法制备的抗菌硬质不锈钢刀具耐磨性好、硬度高、使用寿命长，能保持刀具原形貌和具有良好的持久抗菌性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：将待处理的不锈钢刀具刀刃朝上竖直地置于高能离子注入机中，先对待处理的不锈钢刀具表面进行离子清洗，再进行银离子注入，然后进行氮离子注入，即得抗菌硬质不锈钢刀具。

所述待处理的不锈钢刀具中Cr含量为12~32wt%。

所述离子清洗的清洗源工作条件是：灯丝电流5~15A；电弧电压20~80V；引出电压1~5 KV；引出电流20~80mA。

所述银离子注入的工作条件是：真空室压力为1.0×10^-3~3.0×10^-3 Pa；离子源加速电压为10~100 KV；银离子注入剂量为5.0×10¹⁵~1.0×10¹⁹ ions/cm²。

所述氮离子注入的工作条件是：真空室压力为1.0×10^-3~3.0×10^-3 Pa；离子源加速电压为10~100 KV；氮离子注入剂量为5.0×10¹⁵~1.0×10¹⁹ ions/cm²。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下优点：