[发明专利]一种不锈钢器皿表面抗菌耐磨涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明属于不锈钢器皿表面处理领域，具体来说是一种不锈钢器皿表面抗菌耐磨涂层及其制备方法和其进行不锈钢器皿表面进行涂层的应用。在不锈钢器皿表面依次沉积TiCu过度层及Ti‑Cu‑N抗菌耐磨涂层，Ti‑Cu‑N抗菌耐磨涂层的厚度为3～30微米。本发明采用磁场增强电弧离子镀技术完成，该方法采用电磁线圈产生轴向磁场，该磁场不仅使得弧斑运动速度加快，靶材表面大颗粒喷射减少，而且该磁场还可对电弧放电产生的等离子体进行聚焦，使得离子能量及密度大幅度提高，大大提高涂层沉积效率。该涂层不仅适用于不锈钢锅具，而且适用于各种不锈钢餐具、厨具及其他不锈钢器皿。

技术领域：

本发明属于不锈钢器皿表面处理领域，具体来说是一种不锈钢器皿表面抗菌耐磨涂层及其制备方法和其进行不锈钢器皿表面进行涂层的应用。

背景技术：

不锈钢锅具在人们的日常生活中应用越来越广泛，人们不仅用它来烹制食物，也用它来加热牛奶等饮品等。目前市场上的锅具大多选用不锈钢作为基体，但由于普通不锈钢硬度不高，尤其是高温使用后其强度和硬度下降，从而导致锅体表面易被刮擦。锅具表面刮擦后易出现粘锅等现象，很容易导致食物焦糊，从而影响食物影响及食用人员健康。

而且，随着人们生活水平的不断提高，人们对不锈钢锅具的要求也越来越高，不仅要求其安全实用，人们还需要它具有健康养生等功效，因此抗菌锅具应运而生。但市场上提供的抗菌锅具多以在锅具表面制备抗菌涂层，且涂层多添加有机物，不利于高温烹调。从整体来看，目前我国家庭厨房中抗菌锅具市场尚处于刚刚起步阶段。

此外，各种不锈钢器皿(如：不锈钢菜刀、勺子、叉子、盆等厨房用品)也在人们生活中大量应用，如能在其表面制备抗菌耐磨涂层，则会在不影响正常使用的前提下提高其耐刮擦能力，且更有利于人们的健康。

因此，有必要寻求更加有效的方法，制备出耐高温、耐磨及抗菌的涂层及涂层锅具。

发明内容

针对现有不锈钢器皿抗菌耐磨涂层材料体系的不足，本发明的目的是提供一种不锈钢器皿表面抗菌耐磨涂层及其制备方法和应用，获得具有较好的抗菌性能、又具有高硬度与耐磨性的Ti-Cu-N抗菌耐磨涂层。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种不锈钢器皿表面抗菌耐磨涂层，在不锈钢器皿表面依次沉积TiCu过度层及Ti-Cu-N抗菌耐磨涂层，Ti-Cu-N抗菌耐磨涂层的厚度为3～30微米。

所述的不锈钢器皿表面抗菌耐磨涂层，TiCu膜形成的过渡层厚度为0.5～5微米，TiCu膜中Cu的含量为1.0～20at.％(优选，TiCu膜厚度为1～2微米，TiCu膜中Cu的含量为4～6at.％)。

所述的不锈钢器皿表面抗菌耐磨涂层，Ti-Cu-N层中的Cu含量为1.0～30at.％(优选的，Ti-Cu-N层中的Cu含量为4～10at.％)。

所述的不锈钢器皿表面抗菌耐磨涂层的制备方法，具体步骤如下：

(1)不锈钢器皿表面预清洗：不锈钢器皿表面经研磨抛光后，放置于喷砂机内进行喷砂处理，然后进行除油处理，然后再超声清洗、烘干；

(2)镀过TiCu渡层：将烘干后的不锈钢器皿置于电弧离子镀膜机内，采用纯钛靶及纯铜靶，当真空室内真空度达到6×10^-4Pa～2×10^-2Pa时，对真空室加热至200～500℃；向真空室内通入氩气，气压控制在0.5～4Pa之间；基体加脉冲负偏压在-500～-1000V范围，使气体发生辉光放电，对样品进行辉光清洗10～60分钟；调整氩气流量，使真空室气压为0.01～2.0Pa，同时开启钛靶弧源，弧电流为60～150A，开启铜靶弧源，弧电流为30～80A，对工件继续进行Ti⁺及Cu⁺轰击1～10分钟，开启钛靶和铜靶数量的比例为2～6:1；调脉冲负偏压至-50V～-500V，沉积TiCu膜即过渡层1～60分钟；