[发明专利]一种抗菌奥氏体不锈钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料表面工程技术领域，特别是是一种表面渗铜铟钼抗菌奥氏体不锈钢及其制备方法。

背景技术

铟作为一种稀有金属，素有“合金的维生素”之称，它可以有效提高合金的强度、耐磨性以及抗腐蚀性；钼能够有效提高钢的淬透性以及增强钢中某些介质中的耐腐蚀性；铜常常作为有效且常用的抗菌金属元素加入到不锈钢中，通过一些方法，使其以一定大小、形态析出，从而达到抗菌目的。奥氏体不锈钢性能优良应用范围广泛，通过适当的工艺加入铜铟钼形成合金渗层，使其具有抗菌性以及提高其耐腐蚀性，将大大满足社会医疗卫生的需求。

当前制备含有铜铟钼的奥氏体不锈钢的方法主要有：化学气相沉积、物理气相沉积、及等离子喷涂等，最终使元素沉积在不锈钢基体表面形成沉积层。然而，这些方法均存在结合力弱，致密性差等缺点。

发明内容

本发明的目的是，针对上述问题，提供一种抗菌奥氏体不锈钢及其制备方法，利用等离子金属表面改性技术，在奥氏体不锈钢表面渗铜铟钼元素，使得不锈钢表面形成合金渗层，从而具有抗菌、耐腐蚀、致密性强的性能。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种抗菌奥氏体不锈钢，包括奥氏体不锈钢本体和合金渗层，所述合金渗层设置在所述奥氏体不锈钢本体的上表面和下表面。

优选地，所述合金渗层包括铜、铟和钼元素；所述合金渗层厚度为10-25μm，所述铜、铟和钼元素的比例为7：2：1。

优选地，所述合金渗层由外至内依次分为沉积层和渗镀层，所述沉积层厚度为10μm，所述沉积层中铜、铟和钼元素的比例为7：2：1；所述渗镀层厚度为10μm，所述渗镀层中铜、铟和钼元素的比例为7：2：1。

这里铜元素和钼元素可以提高不锈钢的耐腐蚀性能，钼元素能够有效提高钢的淬透性以及增强钢中某些介质的耐腐蚀性，铜元素还常常作为有效且常用的抗菌金属元素加入到不锈钢中。铟元素可以有效提高合金的强度、耐磨性以及抗腐蚀性。

一种抗菌奥氏体不锈钢的制备方法,

(1)将奥氏体不锈钢本体试样用砂纸打磨并抛光；

(2)超声波清洗后烘干；

(3)将奥氏体不锈钢本体和源极分别连接到真空室内的两个阴极上；

(4)对真空炉进行抽真空，使其真空度在5Pa以下后，充入适量氩气，调节奥氏体不锈钢本体和源极电压，起辉20min左右；

(5)在不打弧的情况下，逐步提高奥氏体不锈钢本体和源极电压，使得奥氏体不锈钢本体和源极温度升高到一定范围，保温一段时间，结束后缓慢冷却到室温。

优选地，步骤(3)中所述源极采用纯度分别为99.99％的铜板、钼板和铟板，其几何形状是针状、棒状、条状或块状中任一一种或几种组合。

优选地，步骤(5)中所述奥氏体不锈钢本体和源极极间距为15mm～35mm，氩气工作气压20Pa～80Pa；保温温度1000℃～1200℃，保温时间4h～6h；保温时间结束，试样随炉冷却至室温。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1.本发明是采用等离子表面改性技术，将铜铟钼元素渗入奥氏体不锈钢本体表面，形成含有铜铟钼元素的合金渗层。该合金渗层由外至内依次分为沉积层和渗镀层。沉积层和渗镀层的厚度可通过源极与工件之间电压控制。合金渗层的成分易于控制并呈梯度分布，合金渗层与奥氏体不锈钢本体的结合方式为冶金结合，结合强度高，因而不易脱落，是一种节约合金元素、成本低、无污染的表面改性方法。

2.本发明根据抗菌行业标准QB/T2591-2003，采用薄膜密贴法对抗菌奥氏体不锈钢试样进行抗菌试验检测，结果表明，在最佳工艺参数下制备的抗菌奥氏体不锈钢对大肠杆菌和葡萄球菌的抗菌率都达到90％以上。当合金渗层中铟含量为0.11％时，抗菌奥氏体不锈钢有优良的抗菌性能；当铟含量达0.35％时，抗菌奥氏体不锈钢具有强抗菌作用，抗菌率超过95％。

对抗菌奥氏体不锈钢试样进行抗菌持久性实验，结果表明，表面磨损后，抗菌奥氏体不锈钢试样的抗菌作用仍超过95％。对抗菌奥氏体不锈钢试样和未处理试样在3.5％的NaC溶液中进行电化学腐蚀对比试验，结果显示，抗菌奥氏体不锈钢试样耐腐蚀性能显著提高。