[发明专利]一种抑菌钛金制品的制备方法

说明书

本发明提供一种抑菌钛金制品的制备方法，包括以下步骤：S1：提供一种钛金制品，钛金制品具有钛金属的表面；S2：清洁钛金属的表面；S3：以氮气为反应气体，以氩气为工作气体，以钛金属的表面为衬底，以二氧化钛为靶材，对钛金属的表面进行射频磁控溅射处理，使在钛金属的表面形成氮氧化钛薄膜。该方法能在钛金制品的钛金属表面形成氮氧化钛薄膜，将氮元素引入到二氧化钛的晶格或晶界中，将杂质能级和缺陷能级引入到二氧化钛禁带带隙中，减小其所受激发能，使二氧化钛的带隙降低，拓宽了二氧化钛的光吸收范围，提高钛金制品的抑菌效果。

技术领域

本发明涉及钛金制品领域，特别涉及一种在钛金制品表面形成具有抑菌功能的氮氧化物层的方法。

背景技术

日常生活经常会用到许多制品，例如锅具、水杯、器皿、门把手、运动器械等。这些制品暴露在空气中，表面会滋生细菌等。随着人们生活水平的提高，对日常生活中的制品的品质要求日渐提高。

钛金属的优点是轻质高强和耐腐蚀性强。虽然钛元素在自然界中储量丰富，但提取难度较大，且钛金属高温下较为活泼，熔炼时容易被氧化，限制了钛金属的应用，所以钛金属最早运用在航空航天和海洋工程等领域，例如，应用钛金属作为飞机、卫星、航天飞机上的结构材料，或者应用到舰船、潜水艇等上的耐腐蚀材料。随着钛金属制取和加工技术的进步，以钛金属作为材质的金属制品越来越多。

二氧化钛具有杀菌作用，其原理是在光照作用下，二氧化钛形成内具有空穴，当其受紫外线照射时，比其禁带宽度(约为3.2eV)能量大的光线被吸收，使价带的电子激发至导带，结果使价电子带缺少电子而发生空穴，形成容易移动且活性很强的电子空穴对。这样的电子空穴对一方面可以在发生各种氧化还原反应时相互之间又重新结合，以热量或产生荧光的形式释放能量，另一方面可离解成在晶格中自由迁移到晶格表面或其它反应场所的自由空穴和自由电子，并立即被表面基团捕获。通常情况下二氧化钛会表面水活化产生表面羟基捕获自由空穴，形成羟基自由基，而游离的自由电子很快会与吸收态氧气结合产生超氧自由基，因而会将周围的细菌与病毒杀死。通常，二氧化钛对紫外光具有较好的光催化活性。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种抑菌钛金制品的制备方法，包括以下步骤：

S1：提供一种钛金制品，钛金制品具有钛金属的表面；

S2：清洁钛金属的表面；

S3：以氮气为反应气体，以氩气为工作气体，以钛金属的表面为衬底，以二氧化钛为靶材，对钛金属的表面进行射频磁控溅射处理，使在钛金属的表面形成氮氧化钛薄膜。

在某些实施方式中，采用丙酮清洗钛金属的表面。

在某些实施方式中，在步骤S3中，钛金制品被加热到350-400℃。

在某些实施方式中，在步骤S3中，N2的流量为2.5-3sccm，Ar的流量为90-100sccm。

在某些实施方式中，射频磁控溅射功率为300W。

在某些实施方式中，氮氧化钛薄膜厚度为0.8-2μm。

在某些实施方式中，还包括步骤S4：对制品进行退火处理。

在某些实施方式中，退火温度为400-450℃。

本发明的抑菌钛金制品的制备方法的有益效果在于：能够在钛金制品的钛金属表面形成掺氮的二氧化钛层，将氮元素引入到二氧化钛的晶格或晶界中，由此而形成的杂质能级和缺陷能级引入到二氧化钛禁带带隙中，减小其所受激发能，这样不但使二氧化钛的带隙降低，拓宽了二氧化钛的光吸收范围，使二氧化钛具有可见光活性，提高钛金制品的抑菌效果。氮氧化钛薄膜化学性能稳定，耐腐蚀性和耐磨性优异，具有亲水性和生物亲和性。

附图说明

图1为本发明制备方法的流程图。